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農(nóng)業(yè)自動氣象站BN-NYQX1測量范圍：溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、雨量、蒸發(fā)、土壤溫度等10幾種觀測參數(shù)
本方案根據(jù)國家氣象局現(xiàn)行的地面臺站觀測的設(shè)計要求，參考配置了定制農(nóng)業(yè)自動氣象站：風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、氣壓、太陽輻射、降水量、云量和二氧化碳濃度等。產(chǎn)品主要分為應(yīng)用和研究試驗兩個級別，所選傳感器來自多個，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)采集器接收來自傳感器的模擬/數(shù)字信號，將這些信號存貯在其本身的內(nèi)存中，并實時通過RS232線傳回終端，由控制軟件實時在終端（觀測電腦或嵌入式系統(tǒng)）存儲和顯示。
系統(tǒng)四大主要的優(yōu)勢：
1、數(shù)據(jù)較為精確，符合客戶對數(shù)據(jù)的要求；
2、系統(tǒng)穩(wěn)定，免維護，符合野外觀測和無人值守站的要求，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、無線等多種數(shù)據(jù)傳輸方式，實時查看觀測數(shù)據(jù)；
4、替換方便，若傳感器故障，可直接替換；或者客戶想更換其他品牌的同類傳感器、增加新傳感器等操作都能在極短的時間內(nèi)完成，不管你是身在現(xiàn)場還是遠程操作只需在程序界面中修改幾個代碼即可。而同類設(shè)備一般需要復(fù)雜的操作，甚至必須返廠設(shè)置，這是我司的測量系統(tǒng)的優(yōu)勢所在。
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數(shù)據(jù)，滿足觀測數(shù)據(jù)的高穩(wěn)定性要求，具備高可靠性、易維護、易備份等特點。系統(tǒng)的配置可根據(jù)用戶的實際測量需求進行增減，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，詳細介紹如下；
BN1000系列太陽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，能夠滿足從日常一般應(yīng)用到專業(yè)級科學(xué)研究的需要。TP1301是EKO的MS系列“入門級”產(chǎn)品，它體積小巧、重量輕、安裝簡便，優(yōu)質(zhì)的4mm保護罩和全密封設(shè)計使其內(nèi)部的熱電偶能夠避免外部環(huán)境的影響。TP1211與TP1301類似，但擁有更高的熱容和雙層保護罩；同時，TP1201是目前市場上一款帶溫度補償?shù)囊坏缺恚哂懈叩木取?/span>TP1101則擁有質(zhì)量更高的玻璃罩以及重新設(shè)計的具備溫度補償?shù)奶綔y器，具備更快的相應(yīng)速度、更高的精度，能滿足更高級別應(yīng)用的要求。
表1. 總輻射表技術(shù)指標(biāo)
型號 | TP1401 | TP1301 | TP1211 | TP1201 | TP1101 |
ISO9060標(biāo)準(zhǔn)等級 | 二等表 | 二等表 | 一等表 | 一等表 | 2級標(biāo)準(zhǔn) |
響應(yīng)時間（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（50%） | — | 285~2800nm | |||
工作波長（15%） | 280-3000nm | 275-3400nm | |||
應(yīng)用領(lǐng)域 | 氣象站日常測量 | 氣象站日常測量、現(xiàn)場測試 | 高精度水文、氣候監(jiān)測等 | 熱量監(jiān)測、精密材料測試等 | 惡劣環(huán)境下的測量 |
3、數(shù)字風(fēng)速（風(fēng)向）傳感器
高動態(tài)性能測風(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)高強度非金屬材料制造。它的動態(tài)性能好、線性精度高、靈敏度高、測量范圍寬、互換性好、抗風(fēng)強度大，電路抗雷電干擾能力強，壽命長、工作可靠。其性能達到了世界氣象組織（WMO）對測風(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、交通等部門測量水平風(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，信號變換電路為光電轉(zhuǎn)換電路。在水平風(fēng)力驅(qū)動下風(fēng)杯組旋轉(zhuǎn)，通過主軸帶動磁棒盤旋轉(zhuǎn)，其上的數(shù)十只光電管通過旋轉(zhuǎn)碼盤感應(yīng)除脈沖信號，其頻率隨風(fēng)速的增大而線性增加。
計算公式為：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。當(dāng)風(fēng)向標(biāo)隨風(fēng)旋轉(zhuǎn)時，通過主軸帶動碼盤旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)動2.8125º，位于碼盤上下兩則的七組發(fā)光與接收光電組件就會產(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 | |
起動風(fēng)速 | ≤0.3m/s | ≤0.3m/s |
測量范圍 | 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 | 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。采用溫濕度傳感器補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，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償處理技術(shù)，達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 |
測量范圍 | -40～+120℃ | |
準(zhǔn)確度 | 優(yōu)于±0.5℃（0～+50℃） | |
濕度 | 有效測量范圍 | 0～100% |
長期穩(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 | ±0.3hp |
響應(yīng)時間 | 1mS |
信號輸出 | 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。具有測量精度高、穩(wěn)定性好、耐高溫腐蝕等特點，適用于在野外各種天氣條件下長期工作。
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（長度） |
導(dǎo)線長度： | 3/5/10/30米可選，可定制 |
應(yīng)用領(lǐng)域 | 氣象站高精度測量，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（站）、水文站、農(nóng)林、國防、高速公路、鐵路等有關(guān)部門用來測量液體降水量、降水強度、降水起迄時間。本傳感器符合下列規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)要求：SL61-94水文自動測報系統(tǒng)規(guī)范；GB11831-2002水文測報裝置遙測雨量計；GB11832-2002翻斗式雨量計。
表6. 雨量計主要技術(shù)參數(shù)
型號 | PE |
采集半徑 | 200±0.6mm |
測量范圍 | ≤4mm/min |
分辨率 | 0.2mm |
精度 | ±3% |
操作溫度 | 0~50℃ |
