JT-2001型自動氣象站

1概述

1.1 產品簡介

JT-2001型高速公路自動氣象站是一種集數據采集、存儲、傳輸和管理于一體的無人值守的氣象系統。它在工農業生產、旅游、城市環境監測和其它領域都有廣泛的用途。

自動氣象站具體由傳感器、數據采集儀、通訊系統、供電系統、整體支架、軟件平臺六部分組成。可同時監測大氣溫度、大氣濕度、風速、風向、雨量、照度等諸多要素；風速風向傳感等傳感器為氣象傳感器，具有高精度高可靠性的特點。系統內置大容量FLASH存儲芯片；多種通訊接口可以很方便的與計算機建立有線通訊連接，若選配GPRS無線通訊模塊還可實現氣象設備與計算機監控中心的遠程無線連接。

1.2 產品功能

◆實時監測大氣溫度、大氣濕度、風速、風向、雨量、照度等參數；

◆數據采集儀具有數據采集、實時時鐘、定時存儲、參數設定、參數和歷史數據掉電保護等功能；

◆漢字液晶鍵盤人機界面，人機界面友好；

◆數據瀏覽功能。能提供局域網數據瀏覽、互聯網數據瀏覽、數據瀏覽等多種數據瀏覽途徑供用戶選擇；

◆靈活的系統組網方式。通訊功能支持MODBUS通訊協議。提供標準有線（485/232/USB）、無線（GPRS/LAN/WIFI）等多種通訊方式供用戶選擇。靈活與計算機組成氣象監測系統；

◆可靠供電系統。提供市電、直流和太陽能系統等多種供電方式供用戶選擇；

◆采用全不銹鋼、金屬噴漆支架和野外防護箱，外形美觀、耐腐蝕、抗干擾；

1.3 系統特點

◆電源系統：交流220V、直流12V、太陽能等,根據用戶需要選配。

◆可靠運行于各種惡劣的野外環境，低功耗、高穩定性、高精度、可無人值守。

◆完善的防雷擊、抗干擾等保護措施。

◆硬件和軟件均采用模塊組合式開放性設計，可靈活組合使用。

◆監測要素可按實際需求選配。模塊化設計的方便了后期設備的調試和升級。

◆通訊方式可根據傳輸距離來按需要選配，為方案提供高的性價比。

◆氣象WEB發布系統可以讓用戶在局域網和互聯網上隨時使用瀏覽氣象站現場氣象數據。

◆客戶端瀏覽：可以通過軟件客戶端，實現局域網、互聯網上查詢、統計氣象站現場氣象數據.

2系統設計

2.1 系統設計目標

根據客戶需求，提供能夠充分體現和滿足客戶個性化需求的解決方案.

2.2 系統設計原則

1）兼容性原則。

系統提供靈活的設置，可兼容國內外各種傳感設備，進行數據采集與處理，在保證功能的前提下，可以大限度降低系統成本。

2）易用性原則。

系統使用人員范圍廣，使用人員的計算機水平層次不一，很多地方缺少計算機人員，該系統做到操作簡便，維護簡單，易學易懂。

3）可靠性原則。

硬件設計時具備操作與安全保護機制，大限度減小用戶誤操作導致的錯誤或損失。采用可靠穩定的數據傳輸系統，采集中心以查詢方式主動調取采集器數據，具備心跳機制，斷線重連機制等，保證各項性能可以長時間穩定運行。

4）安全性原則。

系統的用戶根據業務的需要，具有不同的安全級別及操作權限，系統能充分發揮操作系統、數據庫、應用軟件三層安全保證措施，以保證數據的安全性。

5）易二次開發、易維護性原則。

采用封裝技巧，建立穩定的底層工具，核心技術文檔隨系統發布等手段，使具有基本技術水平的系統維護人員可以在一定程度上對系統進行較復雜的維護及一般性擴充。

6）環保節能原則。

采用無污染優化的電源管理設備，可控的系統功耗。高效節能，以較小的太陽能電源系統即可實現應有功能。

2.3 產品配置

根據客戶需求及項目需要，整體配置如下：

3產品簡介

3.1 數據采集儀介紹

數據采集儀是一種集數據采集、存儲、傳輸和管理于一體的無人值守的氣象采集器。具有數據采集、實時時鐘、數據定時存儲、參數設定、友好的人機界面和標準通信功能，操作簡單可靠可以根據用戶的需求很方便的與計算機建立有線（RS485、RS232、USB等）、無線通訊（GPRS、WIFI、LAN等）連接。開放式通訊協議，方便用戶實現系統集成或二次開發。

    本數據采集儀具有技術先進、操作簡單、測量精度高、運行可靠、功能全面等特點，在氣象、水文、工農業生產、旅游、城市環境監測和其它領域都有廣泛的用途。

3.2 主要技術參數

內核： ARM 32位Cortex-M3 CPU

系統時鐘：高可達72MHz

指令執行速度： 1.25Dmips/MHz

采樣頻率：0.5s/次

抗干擾：輸入、輸出采用光電隔離，抗干擾能力強
穩定性：具有看門狗電路，自動復位功能，保證系統穩定運行

存儲功能：

FLASH存儲容量： 4M bits（每1小時存儲一次，可存儲1.6年），可擴展至32Mbit.

并可擴展USB存儲接口1個，實現U盤存儲；

功能要求：智能采集、轉發、存儲，具有自動、人工召測功能。

傳感器通道：

模擬/計數通道：多路，可再擴展多路數字I/O通道，用于各種外接擴展功能.

模擬量A/D轉換精度：12位，頻率量采用16位高速計數器進行采集，輸入信號頻率高達1MHz.

供電顯示：

寬電壓輸入：8V~40V

環境溫度：-30~85℃

功耗：整機功耗不大于 2W

ID設置：支持網絡ID號設置，明確設備網絡地址；

顯示形式：192*64全點陣液晶顯示，可以顯示12*4個漢字，整體界面清晰美觀；可擴展LED顯示屏進行豐富顯示；同時支持實時時鐘及時間校準功能

數據存儲：掉電采用電池供電數據保護，設置的參數以及歷史數據可在掉電時保存

通訊功能：

具有三路RS232/RS485/USB通信接口，可進行RS232/RS485/USB通信；并可擴展 CAN總線通信接口1個； 

遠程升級：

支持遠程應用程序更新：采集儀程序更改、升級，無需返廠，通過計算機軟件，即可對采集儀進行遠程程序更新，支持現場和遠程對設備進行各項參數設置或讀取的編程操作

通訊協議：

支持tcp/udp通訊方式，通訊支持、標準MODBUS協議，雙協議切換功能，方便用戶實現上位機軟

件二次編程。

3.3 產品功能

1．功能要求：智能采集、轉發、存儲，具有自動、人工召測功能；

2．存儲容量：每4小時存儲一次數據，可存儲6年多氣象數據；

3．具有標準USB/RS232/RS485端口，可方便接入PC機或筆記本電腦；

4．可提供標準MODBUS協議，供用戶實現上位機軟件二次編程；

5．通信方式：具有GPRS/GSM通訊方式，支持LAN/WIFI方式的擴展；

6．具有外部接口擴展功能：可實現U盤存儲功能，實現大量數據的存儲；

7．可現場和遠程對設備進行各項參數設置或讀取的編程操作；

8．電路設計合理，抗外界干擾能力強；

9.支持時間校準功能；支持、標準MODBUS雙協議切換；

10傳感器通道：多路   擴展存儲：U盤存儲  通訊波特率：9600bps

4傳感器

4.1 大氣溫濕度傳感器

產品簡介

大氣溫度傳感器采用高精度熱敏電阻作為感應部件，大氣濕度傳感器采用高分子薄膜濕敏電容作為感應部件，具有測量精度高、穩定性好等特點。儀器體積小巧，安裝方便且便攜，性能可靠；采用專有線路，線性好，負載能力強，傳輸距離長，抗干擾能力強。可廣泛用于氣象、海洋、環境、機場、港口、實驗室、工農業及交通等領域的溫度測量。

技術參數

大氣溫度：

測量范圍：-50～99.99℃

分 辨 率：0.1℃

準 確 度：±0.5℃

大氣濕度：

測量范圍：0～99.99%RH

分 辨 率：0.1%RH

準 確 度：±5%

供電方式：DC12V

接線方式：RS-485信號：4線

RS-485信號：支持ModBus協議（波特率9600可設，地址0-255可設）

響應時間：<1S，測量穩定時間：1S

負載電阻：電壓型：RL≥1K，電流型：RL≤300Ω

工作溫度：-50℃~99.99℃  相對濕度：0～99.99%

產品功耗：180mW

4.2 風速傳感器

產品簡介

風速傳感器采用三風杯結構，風杯選用碳纖維材料，強度高，啟動好；杯體內置信號處理單元能根據用戶需求輸出相應風速信號，本產品具有量程大、線性好、精度高、靈敏度高、抗干擾能力強、觀測方便、穩定可靠等優點；可廣泛用于氣象、海洋、環境、機場、港口、實驗室、工農業及交通等領域。

技術參數

測量范圍：0～45m/s

準 確 度：±(0.3+0.03V)m/s（V:風速）

分 辨 率：0.1m/s

啟動風速：≤0.5m/s

供電方式：DC5V

接線方式：電壓型：3線

信號輸出：脈沖信號

結構：工程碳纖維材質，旋轉三風杯式結構，內置單束激光發射管，測量靈敏度更高

大回轉半徑：90mm

整體高度：160mm

響應時間：<1S，測量穩定時間：1S

負載能力：電壓型輸出阻抗≥1KΩ

工作環境：溫度-40℃～50℃

          濕度≤99.99%RH

防護等級：IP45

線纜等級：額定電壓：300V 溫度等級：80℃

4.3 風向傳感器

 產品簡介

風向傳感器內部采用精密電位器，并選用低慣性輕金屬風向標響應風向，靈敏度高，精度高，動態特性好。精密信號處理單元可根據用戶需求輸出各種信號。本產品具有線性好、觀測方便、穩定可靠等優點，且非接觸式電子風向傳感器比電刷式風向電位器使用壽命更長，無死區，更靈敏。該可廣泛用于氣象、海洋、環境、機場、港口、實驗室、工農業及交通等領域。

技術參數

測量范圍：0～360°

準 確 度：±3°

啟動風速：≤0.5m/s

供電方式：DC5V

接線方式：電壓型：3線

信號輸出：電壓型：0～5V

結構：工程碳纖維材質，尾翼式結構，磁電式原理，旋轉無接觸，*，靈敏度更高

大回轉半徑：105mm

整體高度：200mm

響應時間：<1S，測量穩定時間：1S

負載能力：電壓型輸出阻抗≥1KΩ

工作環境：溫度-40℃～50℃

          濕度≤99.99%RH

防護等級：IP45

線纜等級：額定電壓：300V 溫度等級：80℃

4.4 雨量傳感器

產品簡介

雨量傳感器適用于氣象臺（站）、水文站、農林、國防等有關部門，用來遙測液體降水量、降水強度、降水起止時間。本儀器嚴格按照SL61-2003水文自動測報系統規范、GB11831-89水文測報裝置遙測雨量計、GB11832-89翻斗式雨量計國家標準要求組織生產、裝配、檢定。可用于以防洪、供水調度、電站水庫水情管理等為目的水文自動測報系統、自動野外測報站。

技術參數

承水口徑：Ф200 ± 0.6mm，外刃口角度45度

供電方式：DC5V

輸出方式：脈沖信號

測量范圍：0～999.9mm

降雨強度：≤4mm/min

分 辨 率：0.2mm（6.28ml）

準 確 度：±4%（室內靜態測試，雨強為2mm/min）

輸出信號：開關接點通斷信號

工作溫度：0～50℃

貯存溫度：-10℃～50℃

產品重量：承水桶重1700 g ，總重3300 g

4.5 照度傳感器

產品簡介

照度傳感器變送器采用靈敏度較高硅藍光伏探測器作為傳感器。用戶可根據不同測量場所配置不同的量程，具有測量范圍寬，線性度好，防水性好，安裝方便，適于遠距離傳輸等特點。可廣泛用于農業大棚、城市照明等場所。

技術參數

波長范圍：380nm～730nm

測量范圍：0～200000Lux

分 辨 率：10Lux

準 確 度：±7%

供電方式：DC12V

接線方式：RS-485信號：4線

RS-485信號：支持ModBus協議（波特率9600可設，地址0-255可設）

工作溫度：-10℃～70℃

IP等級：IP67

相對濕度：0～80%RH

產品重量：170 g

5 支架配置

2米金屬噴漆式支架結構，鋼質材料設計，牢靠穩固，外觀美觀，承載防護箱、傳感器、太陽能等，功能齊全，安裝方便，抗腐蝕處理，抗風能力強，安裝高度符合國家標準要求，可*適用于野外無人值守觀測站點；

6雙電源供電系統

系統可實現雙電源供電，即太陽能和市電雙電源供電。整個系統主要由太陽能電池板、蓄電池、太陽能控制器、雙電源供電盒組成；

使用雙電源供電時，只要其中一方有電就可以實現系統的正常運行；

當太陽能和市電都有電的時候，優先使用太陽能的電量，以節省市電的使用，經濟環保；

當蓄電池電量偏低時，自動切換使用市電供電；

當任意一方突然斷電時，可無縫切換到另一方的供電，可大限度的保證系統的穩定供電；

技術指標

1．太陽能板技術指標為：

輸出功率：30W

30w太陽能電池板：

開路電壓：21.5V

短路電流：1.97A

大功率點電壓：17V

大功率點電流：1.76A

大系統電壓：50V

2．蓄電池指標

    蓄電池選用高品質、高性能、長壽命閥控式密封鉛酸蓄電池，設計壽命10年（20℃）。適合于高精密度、高效能UPS、EPS等緊急備用電源設備和不間斷電源設備。

主要技術指標為：

額定電壓：12v

標準容量：25AH等

12V  25AH蓄電池:

大放電量：250A（5ec）

短周期放電電流：750A(0.1sec)

內阻：（25°C，77°F）:15m

大充電電流：7.5A

待機使用：2.275±0.025V/CELL

循環使用：2.45±0.05 V/CELL

7 GPRS無線通訊

7.1 概述

GPRS無線通訊方式。在自動氣象站直接布線不方便的情況下，可以采取GPRS無線數據通信網絡的方式來傳輸氣象數據，中心氣象計算機可以與多臺PH自動氣象站通過移動GPRS無線數據通信網絡組成氣象監測網絡。

7.2 產品簡介

GPRS模塊利用GPRS/CDMA 1x網絡平臺，實現數據信息的透明傳輸，在網絡結構上實現虛擬數據網，具備RS232/422/485或TTL電平接口，高性能、工業級，外置式，適用于使用環境惡劣的各種工業監控、交通管理、氣象等應用場合。

7.3 技術指標

1．GPRS基礎參數：

供電：＋5~ +36V寬電壓輸入

電源接口：內正外負

數據接口：RS232/RS485

穩定性：

主CPU：32位ARM處理器

內置軟硬件看門狗

內置TCP/IP協議棧

數據中心：

支持域名

兼容多種數據中心軟件

配置：

串口配置

超級終端，菜單配置

數據傳輸：

數據接口波特率可設

支持串口硬流控

支持標準TCP/IP協議，UDP，TCP

心跳間隔及心跳超時可設

支持永遠在線

Address-IMEI Mapping技術節省無線帶寬

2．CDMA 1x 數據：

GPRS Class 10

編碼方案：CS1 - CS4

符合SMG31bis技術規范

支持IS 707數據業務

支持153kbps的包數據速率

支持Class 2.0 Group 3傳真

CDMA 2000擴頻機制

符合IS-95A、IS-95B CDMA空中接口標準

3．功耗：

待機：80mA@+5VDC ，30mA@+12VDC

數傳：120～350mA@+5VDC ，50～140mA@+12VDC