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農(nóng)業(yè)自動(dòng)氣象站BN-NYQX1測(cè)量范圍：溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、雨量、蒸發(fā)、土壤溫度等10幾種觀測(cè)參數(shù)
本方案根據(jù)國(guó)家氣象局現(xiàn)行的地面臺(tái)站觀測(cè)的設(shè)計(jì)要求，參考配置了定制農(nóng)業(yè)自動(dòng)氣象站：風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、氣壓、太陽(yáng)輻射、降水量、云量和二氧化碳濃度等。產(chǎn)品主要分為應(yīng)用和研究試驗(yàn)兩個(gè)級(jí)別，所選傳感器來(lái)自多個(gè)，如EKO輻射傳感器等，均具有很高的品質(zhì)和可靠性。其中QY數(shù)據(jù)采集器接收來(lái)自傳感器的模擬/數(shù)字信號(hào)，將這些信號(hào)存貯在其本身的內(nèi)存中，并實(shí)時(shí)通過(guò)RS232線傳回終端，由控制軟件實(shí)時(shí)在終端（觀測(cè)電腦或嵌入式系統(tǒng)）存儲(chǔ)和顯示。
系統(tǒng)四大主要的優(yōu)勢(shì)：
1、數(shù)據(jù)較為精確，符合客戶(hù)對(duì)數(shù)據(jù)的要求；
2、系統(tǒng)穩(wěn)定，免維護(hù)，符合野外觀測(cè)和無(wú)人值守站的要求，10M/天數(shù)據(jù)量可保存一月；
3、產(chǎn)品可靠，所選傳感器有完善的質(zhì)保和售后，能適應(yīng)較為惡劣的環(huán)境；
4、支持有線、無(wú)線等多種數(shù)據(jù)傳輸方式，實(shí)時(shí)查看觀測(cè)數(shù)據(jù)；
4、替換方便，若傳感器故障，可直接替換；或者客戶(hù)想更換其他品牌的同類(lèi)傳感器、增加新傳感器等操作都能在極短的時(shí)間內(nèi)完成，不管你是身在現(xiàn)場(chǎng)還是遠(yuǎn)程操作只需在程序界面中修改幾個(gè)代碼即可。而同類(lèi)設(shè)備一般需要復(fù)雜的操作，甚至必須返廠設(shè)置，這是我司的測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)所在。
本系統(tǒng)可用于氣象/農(nóng)業(yè)/光伏等應(yīng)用氣象研究中作為輔助觀測(cè)數(shù)據(jù)，滿(mǎn)足觀測(cè)數(shù)據(jù)的高穩(wěn)定性要求，具備高可靠性、易維護(hù)、易備份等特點(diǎn)。系統(tǒng)的配置可根據(jù)用戶(hù)的實(shí)際測(cè)量需求進(jìn)行增減，該系統(tǒng)由溫濕度傳感器、風(fēng)向風(fēng)速傳感器、總輻射傳感器等設(shè)備組成，詳細(xì)介紹如下；
BN1000系列太陽(yáng)總輻射表采用波恩儀器自主研發(fā)的BN1401型總輻射表以
及日本EKO公司MS系列輻射表，能夠滿(mǎn)足從日常一般應(yīng)用到專(zhuān)業(yè)級(jí)科學(xué)研究的需要。TP1301是EKO的MS系列“入門(mén)級(jí)”產(chǎn)品，它體積小巧、重量輕、安裝簡(jiǎn)便，優(yōu)質(zhì)的4mm保護(hù)罩和全密封設(shè)計(jì)使其內(nèi)部的熱電偶能夠避免外部環(huán)境的影響。TP1211與TP1301類(lèi)似，但擁有更高的熱容和雙層保護(hù)罩；同時(shí)，TP1201是目前市場(chǎng)上一款帶溫度補(bǔ)償?shù)囊坏缺?，具有更高的精度?/span>TP1101則擁有質(zhì)量更高的玻璃罩以及重新設(shè)計(jì)的具備溫度補(bǔ)償?shù)奶綔y(cè)器，具備更快的相應(yīng)速度、更高的精度，能滿(mǎn)足更高級(jí)別應(yīng)用的要求。
表1. 總輻射表技術(shù)指標(biāo)
型號(hào) | TP1401 | TP1301 | TP1211 | TP1201 | TP1101 |
ISO9060標(biāo)準(zhǔn)等級(jí) | 二等表 | 二等表 | 一等表 | 一等表 | 2級(jí)標(biāo)準(zhǔn) |
響應(yīng)時(shí)間（95%） | <30秒 | <17秒 | <18秒 | <8秒 | <5秒 |
溫度偏移（5K/h） | ±8W/m² | ±6W/m² | ±2W/m² | ±2W/m² | ±2W/m² |
非穩(wěn)定性（年變化） | ±2.0% | ±1.7% | ±1.5% | ±0.5% | ±0.5% |
非線形誤差（0~1000W/m2） | ±3.0% | ±1.5% | ±1% | ±0.2% | ±0.2% |
方向誤差（80º@1000W/m2） | ±30W/m² | ±25W/m² | ±20W/m² | ±20W/m² | ±10W/m² |
靈敏度的溫度依賴(lài)性 | ±8% | ±2% | ±2% | ±1% | ±1% 寬溫 |
傾斜誤差（在1000W/m2） | ±5% | ±2% | ±2% | ±0.2% | ±0.2% |
靈敏度 | ~7μV/W/m² | ~7μV/W/m² | ~10μV/W/m² | ~7μV/W/m² | |
工作溫度 | -40~80°C | -40~80°C | |||
光譜波長(zhǎng)（50%） | — | 285~2800nm | |||
工作波長(zhǎng)（15%） | 280-3000nm | 275-3400nm | |||
應(yīng)用領(lǐng)域 | 氣象站日常測(cè)量 | 氣象站日常測(cè)量、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試 | 高精度水文、氣候監(jiān)測(cè)等 | 熱量監(jiān)測(cè)、精密材料測(cè)試等 | 惡劣環(huán)境下的測(cè)量 |
3、數(shù)字風(fēng)速（風(fēng)向）傳感器
高動(dòng)態(tài)性能測(cè)風(fēng)傳感器有風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器和傳感器支架組成。風(fēng)杯和風(fēng)向標(biāo)尾翼板用輕質(zhì)高強(qiáng)度非金屬材料制造。它的動(dòng)態(tài)性能好、線性精度高、靈敏度高、測(cè)量范圍寬、互換性好、抗風(fēng)強(qiáng)度大，電路抗雷電干擾能力強(qiáng)，壽命長(zhǎng)、工作可靠。其性能達(dá)到了世界氣象組織（WMO）對(duì)測(cè)風(fēng)傳感器的建議要求。適用于氣象、軍事、海港、環(huán)保、工業(yè)、農(nóng)林、交通等部門(mén)測(cè)量水平風(fēng)參量的需要。
原理：風(fēng)速傳感器的感應(yīng)元件為三杯式風(fēng)杯組件，信號(hào)變換電路為光電轉(zhuǎn)換電路。在水平風(fēng)力驅(qū)動(dòng)下風(fēng)杯組旋轉(zhuǎn)，通過(guò)主軸帶動(dòng)磁棒盤(pán)旋轉(zhuǎn)，其上的數(shù)十只光電管通過(guò)旋轉(zhuǎn)碼盤(pán)感應(yīng)除脈沖信號(hào)，其頻率隨風(fēng)速的增大而線性增加。
計(jì)算公式為：V=0.05F V:風(fēng)速，單位：m/s F：脈沖頻率，單位：赫茲。
風(fēng)向傳感器的感應(yīng)元件為前端裝有輔助標(biāo)板的單板式風(fēng)向標(biāo)。角度變換采用的是七位格雷碼光電碼盤(pán)。當(dāng)風(fēng)向標(biāo)隨風(fēng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)主軸帶動(dòng)碼盤(pán)旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)動(dòng)2.8125º，位于碼盤(pán)上下兩則的七組發(fā)光與接收光電組件就會(huì)產(chǎn)生一組新的七位并行格雷碼，經(jīng)整形、倒相后輸出。
表2. 風(fēng)向風(fēng)速傳感器技術(shù)參數(shù)：
風(fēng)速 | 風(fēng)向 | |
起動(dòng)風(fēng)速 | ≤0.3m/s | ≤0.3m/s |
測(cè)量范圍 | 0～75m/s | 0～360° |
精確度 | ±(0.3+0.03V)m/s | ±3° |
分辨率 | 0.1m/s | 2.8125° |
輸出信號(hào) | 脈沖(頻率) | 七位格雷碼 |
工作電壓 | DC5V | DC5V |
環(huán)境溫度 | -40～+60℃ | -40～+80℃ |
環(huán)境濕度 | 100%RH | 100%RH |
溫濕度傳感器、變送一體化設(shè)計(jì)。采用溫濕度傳感器補(bǔ)償電路和線性化處理電路。溫濕度傳感器性能可靠，使用壽命長(zhǎng)，響應(yīng)速度快。
原理：采用高精度鉑電阻作為感濕組件，配備的硬件電路和溫度補(bǔ)償處理技術(shù)，達(dá)到了整體良好的線性和較高的準(zhǔn)確度，并且采用感濕探頭和變送電路分體處理。外配防輻射通風(fēng)罩，有效的阻止了外界環(huán)境對(duì)傳感器采集精度的影響。
表3. 溫濕度傳感器技術(shù)參數(shù)
溫度 | 鉑電阻 | pt100 |
測(cè)量范圍 | -40～+120℃ | |
準(zhǔn)確度 | 優(yōu)于±0.5℃（0～+50℃） | |
濕度 | 有效測(cè)量范圍 | 0～100% |
長(zhǎng)期穩(wěn)定性 | 典型值0.5%RH/年 | |
準(zhǔn)確度 | ±2%（20～+100%RH,20℃） ±3%（0~20%RH,20℃） |
氣壓是作用在單位面積上的大氣壓力，即等于單位面積上向上延伸到大氣上界的垂直空氣柱的重量。氣象上使用的所有氣壓表的刻度均應(yīng)以hPa分度。在標(biāo)準(zhǔn)條件下，760mmHg的氣壓等于1032.25hPa。
原理：大氣壓作用于覆蓋有抽空的小盒的敏感元件上，通過(guò)它電阻受到壓縮或拉伸應(yīng)力的作用，由于壓電效應(yīng)，電阻值的變化與大氣壓成正比。
表4. 氣壓傳感器技術(shù)參數(shù)
測(cè)量范圍 | 450hp～1100hp |
供電電源 | 5VDC±1V或1.5mA±0.2mA |
工作溫度 | -40～+45℃ |
準(zhǔn)確度等級(jí) | ±0.3hp |
響應(yīng)時(shí)間 | 1mS |
信號(hào)輸出 | 標(biāo)準(zhǔn)RS232接口，廣播式發(fā)送 |
輸出內(nèi)容 | 大氣壓力，海拔高度。 |
采用土壤溫度、濕度、酸度、電導(dǎo)率和熱通量等傳感器。具有測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好、耐高溫腐蝕等特點(diǎn)，適用于在野外各種天氣條件下長(zhǎng)期工作。
表5. 土壤溫度主要技術(shù)參數(shù)
溫度精度： | ±0.1 K（溫度0°C） |
傳感器： | Pt100 1/3 B Class |
出線方式： | 單支四線 |
工作范圍： | -50~180 °C，可定制 |
導(dǎo)線材質(zhì)： | 屏蔽導(dǎo)線外層耐高溫硅膠 |
探針規(guī)格： | 5mm（外徑）×45mm（長(zhǎng)度） |
導(dǎo)線長(zhǎng)度： | 3/5/10/30米可選，可定制 |
應(yīng)用領(lǐng)域 | 氣象站高精度測(cè)量，土壤溫度、水體溫度等。 |
方案中翻斗式雨量傳感器適用于氣象臺(tái)（站）、水文站、農(nóng)林、國(guó)防、高速公路、鐵路等有關(guān)部門(mén)用來(lái)測(cè)量液體降水量、降水強(qiáng)度、降水起迄時(shí)間。本傳感器符合下列規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)要求：SL61-94水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī)范；GB11831-2002水文測(cè)報(bào)裝置遙測(cè)雨量計(jì)；GB11832-2002翻斗式雨量計(jì)。
表6. 雨量計(jì)主要技術(shù)參數(shù)
型號(hào) | PE |
采集半徑 | 200±0.6mm |
測(cè)量范圍 | ≤4mm/min |
分辨率 | 0.2mm |
精度 | ±3% |
操作溫度 | 0~50℃ |
