便攜式自動氣象站功能規(guī)格需求書

1、便攜式自動氣象站功能規(guī)格需求書 （修訂版） 中國氣象局氣象探測中心 2012 年 8 月 目目 錄錄 1前言前言.1 1.1目的.1 1.2適用范圍.1 1.3編寫依據(jù).1 2組成結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu).2 2.1概述.2 2.2傳感器.2 2.3數(shù)據(jù)采集單元.3 2.4通信傳輸模塊.3 2.5供電單元.4 2.6外圍部件.4 2.7軟件.5 3功能要求功能要求.5 3.1初始化和參數(shù)設(shè)置.5 3.2數(shù)據(jù)采樣和算法.6 3.3數(shù)據(jù)處理.6 3.4數(shù)據(jù)存儲.6 3.5數(shù)據(jù)傳輸.6 3.6采集器中的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制.7 3.7時鐘管理功能.10 3.8數(shù)據(jù)接口格式.11 3.9終端操作命令.19 4測量性能測量

2、性能.26 4.1測量類型.26 4.2量和單位.26 4.3指標(biāo)要求.26 5結(jié)構(gòu)要求結(jié)構(gòu)要求.27 5.1基本要求.27 5.2安全要求.28 5.3機(jī)械強(qiáng)度要求.29 5.4電纜和接線要求.29 5.5材料與涂覆要求.29 6供電電源要求供電電源要求.29 7環(huán)境適應(yīng)性要求環(huán)境適應(yīng)性要求.30 7.1氣候條件.30 7.2電磁兼容性要求.30 8防雷要求防雷要求.30 9可靠性、可維性和穩(wěn)定性可靠性、可維性和穩(wěn)定性.31 9.1可靠性要求.31 9.2可維性要求.31 9.3測量穩(wěn)定性要求.31 10 包裝、運(yùn)輸、安裝要求包裝、運(yùn)輸、安裝要求.31 10.1 包裝要求.31 10.2 運(yùn)

3、輸要求.32 10.3 安裝要求.32 11 其他要求其他要求.33 11.1 時鐘精度要求.33 11.2 功耗要求.33 11.3 命名要求.33 11.4 技術(shù)文件要求.33 11.5 傳感器檢定要求.34 1 前言前言 1.1 目的目的 中國氣象局綜合氣象觀測系統(tǒng)發(fā)展指導(dǎo)意見和綜合氣象觀測系統(tǒng)發(fā) 展規(guī)劃（2010-2015 年） 指出：氣象部門需要提升移動觀測能力，滿足重要觀 測設(shè)施應(yīng)急備份和加密觀測需要，滿足防災(zāi)減災(zāi)、重大社會活動、突發(fā)公共事 件、科學(xué)試驗等氣象保障服務(wù)的需求。 本功能規(guī)格需求書由中國氣象局綜合觀測司委托中國氣象局氣象探測中心 在 2011 年 9 月發(fā)布的便攜式自動

4、氣象站功能規(guī)格需求書（試行） （氣測函 2011198 號）基礎(chǔ)上，結(jié)合業(yè)務(wù)需求和前期便攜式站試驗考核結(jié)果，進(jìn)行 修改完善，目的在于進(jìn)一步規(guī)范便攜站研發(fā)和生產(chǎn)行為，為儀器設(shè)計定型和開 展試驗提供依據(jù)。 本功能規(guī)格需求書的解釋權(quán)屬于中國氣象局。 1.2 適用范圍適用范圍 本功能規(guī)格需求書所規(guī)定的便攜站是指采用積木式結(jié)構(gòu)，可以觀測常規(guī)氣 象要素（溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、氣壓、雨量） ，具有體積小、重量輕、便于 運(yùn)輸和人工攜帶、架設(shè)方便快捷等特點的自動氣象站。同時，還具有低功耗、 支持多種供電和通信方式、觀測要素可擴(kuò)展等特點。 本功能規(guī)格需求書規(guī)定了便攜站組成結(jié)構(gòu)、功能、測量性能、采樣和算法、 供電

5、電源、工作環(huán)境、安全、可靠性和可維護(hù)性等要求，為設(shè)備制造單位提供 設(shè)計和生產(chǎn)的依據(jù)。 1.3 編寫依據(jù)編寫依據(jù) 本功能規(guī)格需求書參考國內(nèi)外便攜站發(fā)展情況，在國內(nèi)氣象部門對便攜式 自動氣象站試用的基礎(chǔ)上，以下列文件資料為依據(jù)進(jìn)行編寫的： 1. 地面氣象觀測規(guī)范，中國氣象局，2003 年； 2. QX/T 1-2000 型自動氣象站，中國氣象局，2000 年； 3. 新型自動氣象（氣候）站功能規(guī)格書（業(yè)務(wù)試用版） ，中國氣象局， 2010 年； 4. Guide to meteorological instruments and methods of observation（Seventh edi

6、tion），WMO，2008 年。 2 組成結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu) 2.1 概述概述 便攜站由硬件和軟件兩部分組成。硬件可分成氣象要素傳感器、數(shù)據(jù)采集 單元、通信傳輸模塊、供電單元及支架等，軟件為采集器嵌入式軟件、本地終 端操作軟件及中心站組網(wǎng)軟件。 便攜站的邏輯結(jié)構(gòu)如下圖 1。 圖 1 便攜式自動氣象站邏輯結(jié)構(gòu)框圖 便攜站的設(shè)計應(yīng)考慮： 體積小，重量輕，便于運(yùn)輸和人工攜帶； 架設(shè)方便，穩(wěn)固安裝，能快速投入觀測； 使用符合地面氣象觀測規(guī)范要求的傳感器，觀測結(jié)果準(zhǔn)確可靠； 適應(yīng)惡劣工作環(huán)境，具備防潮、防水、抗高低溫等能力，密封性好； 低功耗，采用多種供電方式冗余設(shè)計； 支持多種通信方式，支持本地或遠(yuǎn)程傳輸

7、數(shù)據(jù)并組網(wǎng)觀測； 設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠。 2.2 傳感器傳感器 便攜站使用的傳感器，可以根據(jù)觀測需求，分為標(biāo)準(zhǔn)配置傳感器和擴(kuò)展配 置傳感器兩類： 表 1可配置的傳感器種類及觀測要素 配置觀測要素 標(biāo)準(zhǔn)空氣溫度、空氣濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量、大氣壓力 RS232 通信傳輸 模塊 濕度傳感器 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 采采 集集 單單 元元 供電單元 外圍部件 溫度傳感器 風(fēng)速傳感器 雨量傳感器 風(fēng)向傳感器 氣壓傳感器 本地顯示軟件 中心站組網(wǎng)軟件 擴(kuò)展例如：例如：總輻射、地表溫度等 便攜站基本配置為六要素（氣溫、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、氣壓、雨量）自動 氣象站，可滿足應(yīng)急備份和加密觀測的需求。 在選擇傳感器時，應(yīng)考慮使用

8、氣象部門業(yè)務(wù)觀測已認(rèn)可的（通過中國氣象 局設(shè)計定型、列裝）氣象傳感器型號，同時考慮傳感器重量輕，便于安裝、攜 帶。 2.3 數(shù)據(jù)采集單元數(shù)據(jù)采集單元 數(shù)據(jù)采集單元是便攜站的關(guān)鍵部件。它由中央處理器、時鐘電路、數(shù)據(jù)存 儲器、接口、控制電路等部分構(gòu)成，主要功能是完成各傳感器的采樣、對采樣 數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)計算處理、數(shù)據(jù)記錄存儲，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和傳輸， 并能夠監(jiān)測自身的電源電壓、主板溫度等。 數(shù)據(jù)采集單元具備模擬量、頻率和數(shù)字量等多種信號采集通道，可以直接 掛接基本配置的傳感器，并具備擴(kuò)展接入不少于 2 種傳感器的能力；具備不少 于 2 個 RS232 接口，支持調(diào)試和數(shù)據(jù)通信傳輸（本地遠(yuǎn)程

9、）功能。 數(shù)據(jù)采集單元應(yīng)設(shè)計為功能齊全、規(guī)模小巧、功耗低、結(jié)構(gòu)緊湊，防水防 塵防震。 2.4 通信傳輸模塊通信傳輸模塊 數(shù)據(jù)采集單元具備 RS232 接口，可以通過電纜線直接與終端連接，也可以 通過 RS232 接口擴(kuò)展本地通信距離。便攜站支持短距離和遠(yuǎn)程二種無線通信方 式，短距離無線通信采用 WIFI藍(lán)牙點對點Zigbee 等傳輸模塊，可以在較短距 離內(nèi)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮战K端（如電腦、顯示屏或 PDA 等） ；遠(yuǎn)程無線通信傳輸 模塊有 GPRSCDMA1x短信北斗（氣象）衛(wèi)星數(shù)據(jù)收集平臺等模塊，可以遠(yuǎn)距 離將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行恼?，進(jìn)行組網(wǎng)觀測。 表 2可配置的通信傳輸模塊種類 名稱傳輸方式選配信息

10、 電纜直連RS232485標(biāo)配 本地通信傳輸 短距離WIFI藍(lán)牙點對點Zigbee可選 無線公網(wǎng) GPRSCDMA1x短信標(biāo)配 遠(yuǎn)程通信傳輸 衛(wèi)星通信北斗氣象衛(wèi)星可選 2.5 供電單元供電單元 供電單元負(fù)責(zé)為便攜站提供工作電源，通常使用標(biāo)稱電壓 12V 的蓄電池 （鉛蓄電池或鋰電池） 。根據(jù)觀測需要，可增配更大容量的蓄電池，也可使用交 流電、太陽能、車載電源等外接電源，對蓄電池進(jìn)行充電，用戶可根據(jù)需求和 現(xiàn)場情況選配。 表 3可配置的供電單元及充電方式 供電方式標(biāo)準(zhǔn)配置選配信息 主蓄電池20AH，12VDC必備電源 系統(tǒng)備用蓄電池可根據(jù)需求增配大容量蓄電池選配，推薦 20 AH，12VDC 太

11、陽能可根據(jù)需求選配太陽能電池板選配，推薦 20W，12VDC 交流電220VAC選配 充電 方式 車載電源12VDC選配 2.6 外圍部件外圍部件 便攜站的外圍部件包括三角支架、橫臂、自然通風(fēng)防輻射罩、風(fēng)桿、地錨、 手提箱（或背包） 、拉繩等。要求風(fēng)傳感器感應(yīng)面距離地面的高度可根據(jù)觀測需 求在 2.53.0 米米之間調(diào)整；針對抗風(fēng)強(qiáng)度要求高的觀測需求，可以使用拉繩固定 便攜站的支架。 便攜站應(yīng)配置必要的野外安裝工具。 表 4可配置的外圍部件種類 名稱選配信息 三角支架必選 橫臂必選 自然通風(fēng)防輻射罩必選 采集機(jī)箱必選 風(fēng)桿必選 地錨必選 電源機(jī)箱可選 太陽電池板可選 輔助蓄電池可選 車載電源適

12、配器可選 主要 拉繩可選 輔助基本安裝工具可選 2.7 軟件軟件 2.7.1采集器嵌入式軟件采集器嵌入式軟件 采集器嵌入式軟件由便攜站生產(chǎn)廠家編寫，運(yùn)行于便攜站的數(shù)據(jù)采集單元 中，具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理（數(shù)據(jù)質(zhì)量控制） 、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋?2.7.2本地終端操作軟件本地終端操作軟件 本地終端操作軟件由便攜站生產(chǎn)廠家（或用戶）編寫，運(yùn)行在本地數(shù)據(jù)接 收終端（電腦、顯示屏或 PDA 等） ，該終端通過電纜線或短距離無線通信傳輸 模塊與便攜站實現(xiàn)本地連接，收集氣象觀測要素和設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)。本地終端操 作軟件具有數(shù)據(jù)實時接收顯示、采集器設(shè)置、數(shù)據(jù)下載、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢 等功能。同時，便攜站觀

13、測數(shù)據(jù)應(yīng)可以接入中國氣象局地面氣象測報業(yè)務(wù)系統(tǒng) 軟件 OSSMO2010。 2.7.3中心站組網(wǎng)軟件中心站組網(wǎng)軟件 中心站組網(wǎng)軟件由便攜站生產(chǎn)廠家（或用戶）編寫，運(yùn)行在?。ǖ厥校┘?中心站數(shù)據(jù)接收終端，該終端通過網(wǎng)絡(luò)與便攜站實現(xiàn)遠(yuǎn)程連接，收集氣象觀測 要素和設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)便攜站與其它自動氣象站進(jìn)行觀測數(shù)據(jù)組網(wǎng)。本地 終端操作軟件具有數(shù)據(jù)實時接收顯示、采集器設(shè)置、數(shù)據(jù)下載、數(shù)據(jù)存儲、數(shù) 據(jù)查詢等功能。同時，便攜站觀測數(shù)據(jù)應(yīng)可以接入中國氣象局“統(tǒng)一版區(qū)域自 動氣象站數(shù)據(jù)接收處理平臺” 。 3 功能要求功能要求 3.1 初始化初始化和參數(shù)設(shè)置和參數(shù)設(shè)置 便攜站開機(jī)后即進(jìn)行自檢，自檢通過后，以默認(rèn)

14、設(shè)置參數(shù)進(jìn)入工作狀態(tài)。 可通過終端對便攜站進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，包括觀測站基本參數(shù)（經(jīng)緯度、海拔高度、 區(qū)站號等） 、傳感器參數(shù)（搭載的傳感器類型等） 、通信參數(shù)（采用的通信方式、 波特率等） 、數(shù)據(jù)發(fā)送模式參數(shù)等。 便攜站應(yīng)盡可能通過減少參數(shù)設(shè)置種類和數(shù)量、優(yōu)化設(shè)置軟件的人機(jī)界面、 采用組合式參數(shù)設(shè)置等方式減少設(shè)置所需的時間，加快便攜站投入觀測的速度。 3.2 數(shù)據(jù)采樣數(shù)據(jù)采樣和算法和算法 數(shù)據(jù)采集單元運(yùn)行采集軟件對傳感器按預(yù)定的采樣頻率進(jìn)行掃描，將獲得 的電信號轉(zhuǎn)換成微控制器可讀信號，得到氣象變量測量值序列；對氣象變量測 量值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使傳感器輸出的電信號轉(zhuǎn)換成氣象單位量，得到采樣瞬時值； 根據(jù)規(guī)

15、定的算法，計算出瞬時氣象值（又稱氣象變量瞬時值） 。 便攜站的數(shù)據(jù)采集器采樣和計算方法，應(yīng)遵循便攜站的數(shù)據(jù)采集器采樣和計算方法，應(yīng)遵循新型自動氣象（氣候）站新型自動氣象（氣候）站 功能規(guī)格書（業(yè)務(wù)試用版）功能規(guī)格書（業(yè)務(wù)試用版） 的有關(guān)規(guī)定。的有關(guān)規(guī)定。 3.3 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 為了導(dǎo)出氣象觀測需要的其他氣象變量瞬時值，數(shù)據(jù)采集單元一方面完成 數(shù)據(jù)采樣工作，另一方面對采樣值進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，并計算出氣象觀測需要 的統(tǒng)計量（如一個或多個時段內(nèi)的極值數(shù)據(jù)、專門時段內(nèi)的總量、不同時段內(nèi) 的平均值以及累計量等） ，由數(shù)據(jù)采集單元生成瞬時氣象值（分鐘）數(shù)據(jù)文件和 定時（小時）數(shù)據(jù)文件。 3.4 數(shù)據(jù)存

16、儲數(shù)據(jù)存儲 便攜站具有觀測數(shù)據(jù)存儲功能，存儲的小時觀測數(shù)據(jù)、分鐘觀測數(shù)據(jù)都不 少于 30 天。數(shù)據(jù)存儲器為“先入先出”數(shù)據(jù)存儲模式，具備掉電數(shù)據(jù)保存功能。 3.5 數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸 便攜站具備 RS232 接口，具有數(shù)據(jù)傳輸（采集程序?qū)懭?、觀測數(shù)據(jù)輸出） 功能，具備觀測數(shù)據(jù)下載功能。 便攜站支持主動發(fā)送和響應(yīng)終端命令 2 種觀測數(shù)據(jù)傳輸方式，發(fā)送觀測數(shù) 據(jù)的時間間隔可通過命令進(jìn)行設(shè)置。 采用本地有線通信和短距離無線通信方式時，建議數(shù)據(jù)傳輸密度默認(rèn)為 1 分鐘。采用遠(yuǎn)程無線通信方式，如果是 GPRS/CDMA1X 方式，建議數(shù)據(jù)傳輸密 度默認(rèn)為 10 分鐘，可以加密到 1 分鐘；如果是衛(wèi)星數(shù)據(jù)收

17、集平臺方式，建議數(shù) 據(jù)傳輸密度默認(rèn)為 1 小時，可以加密到 30 分鐘或 10 分鐘。 3.5.1通信協(xié)議通信協(xié)議 采用標(biāo)準(zhǔn) RS232 串口通信，默認(rèn)通信協(xié)議為：波特率：9600bps，8 個數(shù)據(jù) 位，1 個停止位，無校驗。 通信協(xié)議可以通過本地終端進(jìn)行設(shè)置。 3.5.2本地通信傳輸本地通信傳輸 便攜站與數(shù)據(jù)接收終端間的信號傳輸，使用電纜線直接連接時，傳輸距離 應(yīng)不小于 200m（可配備長線驅(qū)動模塊） ；使用短距離無線傳輸模塊進(jìn)行本地通 信傳輸時，傳輸距離應(yīng)不小于 10 米米。 3.5.3遠(yuǎn)程通信傳輸遠(yuǎn)程通信傳輸 通過在數(shù)據(jù)采集單元的 RS232 口上接入無線傳輸模塊，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程 傳輸

18、功能。數(shù)據(jù)采集單元負(fù)責(zé)將單元內(nèi)存儲的觀測數(shù)據(jù)按照設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)通信方 式進(jìn)行傳輸。 根據(jù)不同的環(huán)境需求，采用多種通信組網(wǎng)方式靈活組合。在具有無線移動 運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)覆蓋的條件下，采用 GPRS、CDMA1X 或短信方式接入；在不具備 無線運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的條件下，采用北斗（氣象）衛(wèi)星通信方式接入。系統(tǒng)具有模 塊化的設(shè)計方法，在不同網(wǎng)絡(luò)需求下，可以選配通信方式。 3.6 采集器中的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制采集器中的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制 3.6.1總體要求總體要求 a) 對采樣瞬時值的質(zhì)量控制 對采樣瞬時值變化極限范圍的檢查； 對采樣瞬時值變化速率的檢查。 b)對瞬時氣象值的質(zhì)量控制 對瞬時氣象值變化極限范圍的檢查； 對瞬時氣象值

19、變化速率的檢查： 檢查瞬時氣象值的最大允許變化速率； 檢查瞬時氣象值的最小應(yīng)該變化速率； 標(biāo)準(zhǔn)偏差的計算。 內(nèi)部一致性檢查。 3.6.2數(shù)據(jù)質(zhì)量控制標(biāo)識數(shù)據(jù)質(zhì)量控制標(biāo)識 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制過程中，需要對采樣瞬時值和瞬時氣象值是否經(jīng)過數(shù)據(jù)質(zhì)量 控制以及質(zhì)量控制得結(jié)果進(jìn)行標(biāo)識，這種標(biāo)識用于定性描述數(shù)據(jù)置信度。標(biāo)識 的規(guī)定見表 5。 表 5數(shù)據(jù)質(zhì)量控制標(biāo)識 標(biāo)識代碼值描述 9“沒有檢查”：該變量沒有經(jīng)過任何質(zhì)量控制檢查。 0“正確”：數(shù)據(jù)沒有超過給定界限。 1“存疑”：不可信的。 2“錯誤”：錯誤數(shù)據(jù)，已超過給定界限。 3 “不一致”：一個或多個參數(shù)不一致；不同要素的關(guān)系不 滿足規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。 4 “校驗過

20、的”：原始數(shù)據(jù)標(biāo)記為存疑、錯誤或不一致，后 來利用其它檢查程序確認(rèn)為正確的。 8 “缺失”：缺失數(shù)據(jù)。 N沒有傳感器，無數(shù)據(jù)。 注：對于瞬時氣象值，若屬采集器或通信原因引起數(shù)據(jù)缺測，在終端命 令數(shù)據(jù)輸出時直接給出缺失，相應(yīng)質(zhì)量控制標(biāo)識為“8” ；若有數(shù)據(jù)，質(zhì) 量控制判斷為錯誤時，在終端命令數(shù)據(jù)輸出時，其值仍給出，相應(yīng)質(zhì)量 控制標(biāo)識為“2” ，但錯誤的數(shù)據(jù)不能參加后續(xù)相關(guān)計算或統(tǒng)計。 3.6.3采樣瞬時值的質(zhì)量控制采樣瞬時值的質(zhì)量控制 a) “正確”數(shù)據(jù)的基本條件 一個“正確”的采樣瞬時值，應(yīng)在傳感器的測量范圍內(nèi)，且相鄰兩個值最 大變化值在允許范圍內(nèi)。其判斷條件見表 6。 表 6“正確”的采樣瞬

21、時值的判斷條件 序號氣象變量 傳感器測量 范圍下限 傳感器測量 范圍上限 允許最大變化值（適用于采樣 頻率 5 次/分10 次/分以上） 1.氣壓0.3 hPa 2.氣溫2 3.相對濕度5% 4.風(fēng)向- 5.風(fēng)速20 m/s 6.雨量 依照傳感器指標(biāo)確定下限 和上限 - b)極限范圍檢查 驗證每個采樣瞬時值，應(yīng)在傳感器的正常測量范圍內(nèi)。 未超出的，標(biāo)識“正確” ；超出的，標(biāo)識“錯誤” 。 標(biāo)識“錯誤”的，不可用于計算瞬時氣象值。 c) 變化速率檢查 驗證相鄰采樣瞬時值之間的變化量，檢查出不符合實際的跳變。 每次采樣后，將當(dāng)前采樣瞬時值與前一個采樣瞬時值做比較。若變化量未 超出允許的變化速率，標(biāo)

22、識“正確” ；若超出，標(biāo)識“存疑” 。標(biāo)識“存疑”的， 不能用于計算瞬時氣象值，但仍用于下一次的變化速率檢查（即將下一次的采 樣瞬時值與該“存疑”值作比較） 。該規(guī)程的執(zhí)行結(jié)果是，如果發(fā)生大的噪聲， 將有一個或二個連續(xù)的采樣瞬時值不能用于計算。 d)瞬時氣象值的計算 應(yīng)有大于 66（2/3）的采樣瞬時值可用于計算瞬時氣象值（平均值） ；對 于風(fēng)速應(yīng)有大于 75的采樣瞬時值可用于計算 2 分鐘或 10 分鐘平均值。若不 符合這一質(zhì)量控制規(guī)程，則判定當(dāng)前瞬時氣象值計算缺少樣本，標(biāo)識為“缺失” 。 3.6.4瞬時氣象值的質(zhì)量控制瞬時氣象值的質(zhì)量控制 a) “正確”數(shù)據(jù)的基本條件 一個“正確”的瞬時氣

23、象值，不能超出規(guī)定的界限，相鄰兩個值的變化速 率應(yīng)在允許范圍內(nèi)，在一個持續(xù)的測量期（1 小時）內(nèi)應(yīng)該有一個最小的變化 速率。 “正確”數(shù)據(jù)的判斷條件見表 7。 表 7“正確”的瞬時氣象值的判斷條件 序號氣象變量下限上限 存疑的變 化速率 錯誤的變 化速率 過去 60 分鐘 最小應(yīng)該變化的速 率 1.氣壓400 hPa1100 hPa0.5 hPa2 hPa0.1 hPa 2.氣溫-75 80 3 5 0.1 3.相對濕度0%100%10%15%1%（U95） 4.風(fēng)向0360- 10（10 分鐘平均 風(fēng)速0.1m/s 時） 5. 風(fēng)速（2 分鐘、 10 分鐘） 0 m/s75 m/s10 m/

24、s20 m/s- 6.瞬時風(fēng)速0 m/s150 m/s10 m/s20 m/s- 7. 雨量 （0.1mm） （1 分鐘） 0 mm10mm- 表中“下限”和“上限”的值是可以根據(jù)季節(jié)和自動氣象站安裝地的氣候 條件進(jìn)行設(shè)置的，可以分三種情況： 根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驑O值作適當(dāng)放寬，確定每個要素“正確”數(shù)據(jù)的下限和 上限； 以傳感器的測量范圍定為每個要素“正確”數(shù)據(jù)的下限和上限； 設(shè)置寬范圍和通用的值。 表 7 列出的下限和上限即是寬范圍和通用的值。 b)極限范圍檢查 驗證瞬時氣象值，應(yīng)在可接受的界限（下限、上限）范圍內(nèi)； 未超出的，標(biāo)識“正確”；超出的，若下限和上限值由當(dāng)?shù)貧夂驑O值確定， 則標(biāo)識為“存

25、疑”，若下限和上限值按傳感器的測量范圍或?qū)挿秶屯?用的值確定，則標(biāo)識“錯誤”。 c) 變化速率檢查 驗證瞬時氣象值的變化速率，檢查出不符合實際的尖峰信號或跳變值，以 及由傳感器故障引起的測量死區(qū)。 瞬時氣象值的“最大允許變化速率” 當(dāng)前瞬時氣象值與前一個值的差大于表 7 中“存疑的變化速率” ，則當(dāng)前瞬 時氣象值通不過檢查，標(biāo)識為“存疑” 。若大于表 7 中的“錯誤的變化速率” ， 則標(biāo)識為“錯誤” 。 在極端天氣條件下，氣象變量可能會發(fā)生不同尋常的變化，這種情況下， 正確的數(shù)據(jù)也有可能被標(biāo)上“存疑” 。所以， “存疑”的數(shù)據(jù)不能被丟棄，而應(yīng) 傳輸至終端微機(jī)或中心站，有待作進(jìn)一步驗證。 瞬時

26、氣象值的“過去 60 分鐘最小應(yīng)該變化的速率” 由表 7 可知，瞬時氣象值的示值更新周期都為 1 分鐘，也就是說瞬時氣象 值每分鐘都被接受檢查。 在過去的 60 分鐘內(nèi)，規(guī)定氣象瞬時值的“最小應(yīng)該變化的速率” ，同樣能 幫助驗證該值是正確的還是錯誤的。 如果這個值未能通過最小應(yīng)該變化速率的檢查，應(yīng)標(biāo)記“存疑” 。 標(biāo)準(zhǔn)偏差的計算 本部分待試驗驗證后再補(bǔ)充。 d)內(nèi)部一致性檢查 用于檢查數(shù)據(jù)內(nèi)部一致性的基本算法是基于兩個氣象變量之間的關(guān)系。下 列條件是成立的： 風(fēng)速 WS00，則風(fēng)向 WD 一般不會變化； 風(fēng)速 WS 00，則風(fēng)向 WD 一般會有變化； 分鐘極大風(fēng)速大于等于2 min和10 mi

27、n平均風(fēng)速； 各極值及出現(xiàn)時間應(yīng)與對應(yīng)時段相應(yīng)要素瞬時氣象值不矛盾； 各累計量應(yīng)與對應(yīng)時段相應(yīng)要素各瞬時氣象值不矛盾。 如果某個值不能通過內(nèi)部一致性檢驗，應(yīng)標(biāo)識為“不一致” 。內(nèi)部一致性檢 查一般不在采集器的軟件考慮，僅在業(yè)務(wù)軟件中考慮。 3.7 時鐘管理功能時鐘管理功能 當(dāng)便攜站獨立運(yùn)行時，由實時時鐘芯片提供系統(tǒng)時鐘。當(dāng)便攜站與數(shù)據(jù)接 收終端相連接時，由本地終端操作軟件或中心站組網(wǎng)軟件通過對時命令對便攜 站進(jìn)行對時。 3.8 數(shù)據(jù)接口格式數(shù)據(jù)接口格式 根據(jù)通信方式和接入軟件的不同，便攜站對外提供三種模式的分鐘數(shù)據(jù)、 小時數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息接口，第一種是通過有線直連方式接入本地終端操作軟件 的數(shù)據(jù)

28、接口，此數(shù)據(jù)格式符合新型自動氣象（氣候）站功能規(guī)格書（業(yè)務(wù)試 用版） 規(guī)定，可接入 OSSMO2010 軟件；第二種是通過無線公網(wǎng)方式接入省 （地市）級中心站組網(wǎng)軟件的數(shù)據(jù)接口，此數(shù)據(jù)格式符合區(qū)域自動氣象站數(shù)據(jù) 格式要求，可接入“統(tǒng)一版區(qū)域自動氣象站數(shù)據(jù)接收處理平臺” ；第三種是通過 北斗衛(wèi)星傳輸方式接入衛(wèi)星數(shù)據(jù)收集平臺的數(shù)據(jù)接口，此數(shù)據(jù)格式為針對北斗 衛(wèi)星通信協(xié)議的特點電文格式。 本文根據(jù)規(guī)定，給出了本文根據(jù)規(guī)定，給出了便攜站標(biāo)配便攜站標(biāo)配 6 要素時的數(shù)據(jù)格式，要素時的數(shù)據(jù)格式，接入擴(kuò)展要素后接入擴(kuò)展要素后 需按規(guī)定調(diào)整。需按規(guī)定調(diào)整。 3.8.1分鐘數(shù)據(jù)分鐘數(shù)據(jù)格式（本地終端操作軟件）格

29、式（本地終端操作軟件） 本格式是對下載分鐘常規(guī)觀測數(shù)據(jù)（DMGD）命令的返回信息。分鐘數(shù)據(jù) 采用 ASCII 碼格式，各要素之間采用空格分隔。 表 8分鐘數(shù)據(jù)格式（本地終端操作軟件） 序號內(nèi)容格式舉例 1.標(biāo)示符“DMGD”DMGD 2.區(qū)站號5 位數(shù)字和字母的組合，如：QZH01 3.日期時間（北京時）2006 年 2 月 18 日 16 時 43 分，輸出：2006-02-18 16:43 4.觀測數(shù)據(jù)索引 共 45 位。根據(jù)本功能需求書傳感器配置，應(yīng)固定填寫：8 個 “1” 、4 個“0” 、6 個“1” 、27 個“0” ；即： 5.質(zhì)量控制標(biāo)志組 位長為觀測數(shù)據(jù)索引中為 1 的個數(shù)，

30、與各觀測數(shù)據(jù)組相對應(yīng)。 如未能進(jìn)行質(zhì)量控制，可固定填寫：14 個“9”：999； 6.2 min 平均風(fēng)向 36輸出 36；123輸出 123 7.2 min 平均風(fēng)速2.7m/s 輸出 27 8.10 min 平均風(fēng)向同 2 min 風(fēng)向 9.10 min 平均風(fēng)速同 2 min 風(fēng)速 10. 分鐘內(nèi)最大瞬時風(fēng)速 的風(fēng)向 同 2 min 風(fēng)向 11.分鐘內(nèi)最大瞬時風(fēng)速同 2 min 風(fēng)速 12.分鐘雨量0.1mm 輸出 1；1.0mm 輸出 10 13.累計雨量本小時段內(nèi)至當(dāng)前分鐘的累計雨量 14.氣溫 -0.8輸出-8；1.2輸出 12 15.濕球溫度同氣溫 16.相對濕度23%輸出 23

31、；100%輸出 100 17.水汽壓12.3hPa 輸出 123 18.露點溫度同氣溫 19.本站氣壓1001.3hPa 輸出 10013 說明： 若某記錄缺測，相應(yīng)各要素均至少用一個“/”字符表示； 雨量是當(dāng)前時刻的分鐘雨量，無降水時存入“0” ，微量降水存入“,” ； 當(dāng)使用濕敏電容測定濕度時，將求出的相對濕度值存入相對濕度數(shù)據(jù)位置，在濕球溫度 位置以“*”作為識別標(biāo)志。 3.8.2小時數(shù)據(jù)格式小時數(shù)據(jù)格式（本地終端操作軟件）（本地終端操作軟件） 本格式是對下載小時常規(guī)觀測數(shù)據(jù)（DHGD）命令的返回信息。小時數(shù)據(jù) 采用 ASCII 碼格式，各要素之間采用空格分隔。 表 9小時數(shù)據(jù)格式（本地

32、終端操作軟件） 序號內(nèi)容格式舉例 1.標(biāo)示符“DHGD”DHGD 2.區(qū)站號5 位數(shù)字和字母的組合，如：QZH01 3. 日期時間（北京時） 2006 年 2 月 18 日 16 時，輸出：2006-02-18 16 4.觀測數(shù)據(jù)索引 共 68 位，根據(jù)本功能需求書傳感器配置，應(yīng)固定填寫： 13 個“1” ，2 個“0” ，16 個“1” ，37 個“0” ，即： 00 5.質(zhì)量控制標(biāo)志組 位長為觀測數(shù)據(jù)索引中為 1 的個數(shù)，與各觀測數(shù)據(jù)組相對應(yīng)， 如未能進(jìn)行質(zhì)量控制，可固定填寫 29 個“9” ，即： 6.2 min 平均風(fēng)向 36輸出 36；123輸出 123 7.2 min 平均風(fēng)速2.

33、7m/s 輸出 27 8.10 min 平均風(fēng)向同 2 min 風(fēng)向 9.10 min 平均風(fēng)速同 2 min 風(fēng)速 10.最大風(fēng)速的風(fēng)向同 2 min 風(fēng)向 11.最大風(fēng)速同 2 min 風(fēng)速 12.最大風(fēng)速出現(xiàn)時間16 時 02 分輸出：1602 13. 分鐘內(nèi)最大瞬時風(fēng) 速的風(fēng)向 同 2 min 風(fēng)向 14. 分鐘內(nèi)最大瞬時風(fēng) 速 同 2 min 風(fēng)速 15.極大風(fēng)向同 2 min 風(fēng)向 16.極大風(fēng)速同 2 min 風(fēng)速 17.極大風(fēng)速出現(xiàn)時間同最大風(fēng)速出現(xiàn)時間 18.小時雨量0.1 mm 輸出 1；1.0 mm 輸出 10 19.氣溫 -0.8 輸出-8；1.2 輸出 12 20.最

34、高氣溫同氣溫 21.最高氣溫出現(xiàn)時間同最大風(fēng)速出現(xiàn)時間 22.最低氣溫同氣溫 23.最低氣溫出現(xiàn)時間同最大風(fēng)速出現(xiàn)時間 24.濕球溫度同氣溫 25.相對濕度23%輸出 23；100%輸出 100 26.最小相對濕度同相對濕度 27. 最小相對濕度出現(xiàn) 時間 同最大風(fēng)速出現(xiàn)時間 28.水汽壓12.3 hPa 輸出 123 29.露點溫度同氣溫 30.本站氣壓1001.3 hPa 輸出 10013 31.最高本站氣壓1001.3 hPa 輸出 10013 32. 最高本站氣壓出現(xiàn) 時間 同最大風(fēng)速出現(xiàn)時間 33.最低本站氣壓同本站氣壓 34. 最低本站氣壓出現(xiàn) 時間 同最大風(fēng)速出現(xiàn)時間 說明： 若

35、某記錄缺測，相應(yīng)各要素均至少用一個“/”字符表示； 當(dāng)使用濕敏電容測定濕度時，除在濕敏電容數(shù)據(jù)位寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)值外，同時應(yīng)將求 出的相對濕度值存入相對濕度數(shù)據(jù)位置，在濕球溫度位置一律以“*”作為識別標(biāo)志； 正點值的含義是指北京時正點采集的數(shù)據(jù)； “日、時”作為記錄識別標(biāo)志用，日、時各兩位，高位不足補(bǔ)“0” ，其中“日”是按 北京時的日期；“時”是指正點小時； 各種極值存上次正點觀測到本次正點觀測這一時段內(nèi)的極值； 小時雨量是從上次正點到本次正點這一時段內(nèi)的雨量累計值，無降水時存入“0” ，微 量降水存入“,” 。 3.8.3狀態(tài)信息數(shù)據(jù)格式狀態(tài)信息數(shù)據(jù)格式(本地終端操作軟件本地終端操作軟件)

36、本格式是對下載狀態(tài)信息數(shù)據(jù)（STAT）命令的返回信息。數(shù)據(jù)采用 ASCII 碼格式，數(shù)據(jù)部分定長 265 位，各數(shù)據(jù)項連續(xù)存放，最后以回車換行結(jié)束。 表 10狀態(tài)信息數(shù)據(jù)格式（本地終端操作軟件） 序號參數(shù) 字長 Byte 說明 1. 標(biāo)示符“STAT”4STAT 2. 日期時間（北京時） 16 2006 年 2 月 18 日 16 時 43 分，輸出：2006-02- 18 16:43 3. 采集器運(yùn)行狀態(tài)1 “0”表示正常工作；“2”表示有故障，不能工 作；“9”表示沒有檢查，不能判斷當(dāng)前工作狀 態(tài)；“N”表示沒有該采集器 4. 采集器電源電壓4 單位為伏（V） ，取 1 位小數(shù)，原值擴(kuò)大

37、10 倍存 儲 5. 采集器供電類型1“0”表示交流供電， “1”表示直流供電 6. 采集器主板溫度4 單位為攝氏度（） ，取 1 位小數(shù)，原值擴(kuò)大 10 倍存儲 7. 采集器 AD 模塊工作 狀態(tài) 1 “0”表示正常工作；“2”表示有故障，不能工 作；“9”表示沒有檢查，不能判斷當(dāng)前工作狀 態(tài)；“N”表示無 AD 模塊 8. 采集器計數(shù)器模塊狀 態(tài) 1 “0”表示正常工作；“2”表示有故障，不能工 作；“9”表示沒有檢查，不能判斷當(dāng)前工作狀 態(tài)；“N”表示無 I/O 通道 9. 保留字節(jié)8固定填“N-N19” 10. 采集器 RS232/RS485 終端通信狀態(tài) 1 “0”表示正常工作；“2

38、”表示有故障，不能工 作；“9”表示沒有檢查，不能判斷當(dāng)前工作狀 態(tài) 11. 保留字節(jié)1固定填“9” 12. 保留字節(jié)132 固定填 11 個“N-”： N-N-N-N-N-N- -N-N-N-N-N- - 13. 氣壓傳感器狀態(tài)1見表 11 規(guī)定 14. 氣溫傳感器狀態(tài)1見表 11 規(guī)定 15. 保留字節(jié)4固定填“NNNN” 16. 濕度傳感器狀態(tài)1見表 11 規(guī)定 17. 保留字節(jié)4固定填“NNNN” 18. 風(fēng)向傳感器狀態(tài)1見表 11 規(guī)定 19. 風(fēng)速傳感器狀態(tài)1見表 11 規(guī)定 20. 保留字節(jié)1固定填“N” 21. 翻斗雨量傳感器狀態(tài)1見表 11 規(guī)定 22. 保留字節(jié)58 固定填

39、 58 個“N”： NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN 23. 保留字節(jié)18 固定填 18 個“-”： - 24. 回車換行2 說明： 供電電壓、溫度，均取1位小數(shù)，原值擴(kuò)大10倍存儲，位數(shù)不足時高位補(bǔ)“0”，例 如：主板溫度12.5時，存入0125，主板溫度-2.5時，存入-025。 表 11各傳感器狀態(tài)標(biāo)識符 標(biāo)識代碼值描述 0“正?！保赫９ぷ?2“故障或未檢測到”：無法工作 3“偏高”：采樣值偏高 4“偏低”：采樣值偏低 5“超上限”：采樣值超測量范圍上限 6“超下限”：采樣值超測量范圍下限 9 “沒有

40、檢查”：無法判斷當(dāng)前工作狀 態(tài) N“傳感器關(guān)閉或者沒有配置” 3.8.4分鐘數(shù)據(jù)格式（?。ǖ厥校┘壏昼姅?shù)據(jù)格式（?。ǖ厥校┘壷行恼窘M網(wǎng)軟件中心站組網(wǎng)軟件） 本格式是對下載分鐘常規(guī)觀測數(shù)據(jù)（TMGD）命令的返回信息。分鐘數(shù)據(jù) 采用 ASCII 碼格式，各要素之間采用空格分隔。 表 12分鐘數(shù)據(jù)格式（省（地市）級中心站組網(wǎng)軟件） 序號要素名格式舉例 1.標(biāo)識符“TMGD”TMGD 2.日期時間(北京時)2011-8-29 16:40 輸出 2011-08-29 16:40 3.2 分鐘平均風(fēng)向 36輸出 36；123輸出 123 4.2 分鐘平均風(fēng)速2.7m/s 輸出 27 5.10 分鐘平均風(fēng)向

41、同 2 分鐘風(fēng)向 6.10 分鐘平均風(fēng)速同 2 分鐘風(fēng)速 7.最大風(fēng)速的風(fēng)向同 2 分鐘風(fēng)向 8.最大風(fēng)速同 2 分鐘風(fēng)速 9.最大風(fēng)速出現(xiàn)時間16 時 02 分輸出 1602 10.瞬時風(fēng)向同 2 分鐘風(fēng)向 11.瞬時風(fēng)速同 2 分鐘風(fēng)速 12.極大風(fēng)向同 2 分鐘風(fēng)向 13.極大風(fēng)速同 2 分鐘風(fēng)速 14.極大風(fēng)速出現(xiàn)時間同最大風(fēng)速出現(xiàn)時間 15.分鐘降水量（翻斗式）0.1mm 輸出 1；1.0mm 輸出 10 16.氣溫 -0.8輸出-8；1.2輸出 12 17.最高氣溫同氣溫 18.最高氣溫出現(xiàn)時間同最大風(fēng)速出現(xiàn)時間 19.最低氣溫同氣溫 20.最低氣溫出現(xiàn)時間同最大風(fēng)速出現(xiàn)時間 21

42、.相對濕度23%輸出 23；100%輸出 100 22.最小相對濕度同相對濕度 23.最小相對濕度出現(xiàn)時間同最大風(fēng)速出現(xiàn)時間 24.本站氣壓1001.3hPa 輸出 10013 25.最高本站氣壓1001.3hPa 輸出 10013 26.最高本站氣壓出現(xiàn)時間同最大風(fēng)速出現(xiàn)時間 27.最低本站氣壓同本站氣壓 28.最低本站氣壓出現(xiàn)時間同最大風(fēng)速出現(xiàn)時間 29.累計降水量 從正點以后到本分鐘的所有分鐘降水量值的累計值， 一位小數(shù)，擴(kuò)大 10 倍 30.分鐘降水量列表 從正點以后到本分鐘的所有分鐘降水量值。 格式：開始兩個字符是后面分鐘降水量的個數(shù)，接著 是各個分鐘降水量。每個分鐘降水量占 2 字

43、符,各降水 量之間無分隔符，最多 60 個降水量數(shù)據(jù)，共 120 字符。 缺測的降水量用/表示。降水量值帶 1 位小數(shù)，擴(kuò)大 10 倍存儲。 31.工作電壓13.8V 輸出 138 32.主板溫度同氣溫 33.校驗和 從標(biāo)識符開始到主板溫度的所有字節(jié)的十六進(jìn)制累加 和，只保留最低一個字節(jié)。如累加和是 0 xA1C5，輸出 “*C5” 34.回車換行 說明： 若某記錄缺測，相應(yīng)各要素均至少用一個“/”字符表示。 各要素極值應(yīng)是從上次正點后到本次采樣這一時段內(nèi)的極值。 數(shù)據(jù)記錄單位：數(shù)據(jù)的記錄單位以地面氣象觀測規(guī)范規(guī)定為準(zhǔn)。 3.8.5小時數(shù)據(jù)格式（?。ǖ厥校┘壭r數(shù)據(jù)格式（?。ǖ厥校┘壷行恼窘M網(wǎng)

44、軟件中心站組網(wǎng)軟件） 本格式是對下載小時常規(guī)觀測數(shù)據(jù)（THGD）命令的返回信息。小時數(shù)據(jù) 采用 ASCII 碼格式，各要素之間采用空格分隔。 表 13小時數(shù)據(jù)格式（?。ǖ厥校┘壷行恼窘M網(wǎng)軟件） 序號要素名格式舉例 1.標(biāo)識符“THGD”THGD 2.日期時間(北京時)2011-8-29 16:00 輸出 2011-08-29 16:00 3.2 分鐘平均風(fēng)向 36輸出 36；123輸出 123 4.2 分鐘平均風(fēng)速2.7m/s 輸出 27 5.10 分鐘平均風(fēng)向同 2 分鐘風(fēng)向 6.10 分鐘平均風(fēng)速同 2 分鐘風(fēng)速 7.最大風(fēng)速的風(fēng)向同 2 分鐘風(fēng)向 8.最大風(fēng)速同 2 分鐘風(fēng)速 9.最大風(fēng)速出現(xiàn)時間16 時 02 分輸出 1602 10.瞬時風(fēng)向同 2 分鐘風(fēng)向 11.瞬時風(fēng)速同 2 分鐘風(fēng)速 12.極大風(fēng)向同 2 分鐘風(fēng)向 13.極大風(fēng)速同 2 分鐘風(fēng)速 14.極大風(fēng)速出現(xiàn)時間同最大風(fēng)速出現(xiàn)時間 15.小時降水量（翻斗式）0.1mm 輸出 1；1.0mm 輸出 10 16.氣溫 -0.8輸出-8；1.2輸出 12 17.最高氣溫同氣溫 18.最高氣溫出現(xiàn)時間同最大風(fēng)速出現(xiàn)時間 19.最低氣溫同氣溫 20.最低氣溫出現(xiàn)時間同最大風(fēng)速出現(xiàn)時間 21.相對濕度23%輸出 23；1