AWS1000X自动气象站、科研气象监测仪、标准气象监测系统

AWS1000X自动标准气象站
方案设计

摘要：针对于传统的气象站维护难度大、专业要求不高等问题，现北京博伦经纬公司提出一种基于个人物联网平台的民用或科研自动气象站设计方案。系统设计方案包括硬件部分和软件部分。其中，硬件部分包括以Datalogger为主控制器的核心电路，电压、电流、脉冲、方波、频率、RS232、RS485、SDI12等传感器数据采集电路、标准4G/5G通信模块等；软件部分包括设备端CRBasic软件开发、私有云服务器网端软件平台、后台数据服务开发、消息流转等内容。整个系统实现了风速、风向、温度、湿度、气压、降雨、总辐射、紫外、光量子、光照度、四分量净辐射、三维湍流分析、土壤水分、温度、盐分、水势、热流、氧气、二氧化碳、水位、能见度天气现象等全要素气象站的全部功能，并增加了一些实用功能。实践测试表明其具有维护简单、成本低廉等优点，特别适用于气象、农业生产、地质调查、土壤水资源分析、科学研究等多领域的气象要素的观测需求。

? 关键词：气象站；私有云；物联网；科研气象站；数据采集器
????????中图分类号：BP409 文献标识码：A
????????文章编号：010-5618（2020）17-7396-05

AWS1000X自动标准气象站包含常见的气象多要素传感器：风速、风向、温度、湿度、气压、太阳净辐射传感器、三维风速仪传感器等指标；其它输出接口包括：脉冲、电压、数字等接口。在此基础上，可以动态增加其他必要的传感器而不需要修改硬件设计，比如增加降雨、土壤三参数、光照度等传感器。

?AWS100X自动标准气象站硬件需要很强的环境适应能力，主要包括对环境温度的适应能力和对电源的适应能力。处于野外的自动气象站需要在极热和极寒的条件下连续正常工作，且一般以太阳能供电为长期电源，需要整机功耗较低才能适应长期连续不间断工作条件。

模拟分辨率: 0.02μV RMS
测量分辨率： 80nV（±200mV范围内）
8个C口： (C1 - C8)
2个脉冲计数端口 (P1, P2)?：开关量计算，低频交流脉冲、高频脉冲信号
A/D转换：24 位
电压激励端子：4（VX1至VX4）
最大源/漏电流：±40 mA（电压激励），50 mA（开关调节）
通讯端口：以太网、USB Micro B、CS输入/输出、RS-232、RS-485SDI-12
语言平台：CRBasic平台，具有脚本语言，支持用户编程
输出存储： 机身128 MB，可通过MicroSD卡扩展至16G
时钟精度：±3 分钟/年, 10 μs （选配GPS)
电源要求：10～16VDC
功耗：<1mA(空闲)；1mA(1HZ采样频率)；55mA(20HZ采样频率)
实时时钟精度：±3min/year（可选的GPS校正至±10 μs）
工作温度范围：-40～ 70℃(标准)；-55~ 85（低温）
重量：0.86kg

WS60超声波风速风向传感器
技术指标：
风速范围：0～60 m/s
分辨率：0.01m/s
精度 ：±2 @ 12m/s
风向范围：0～359°（无死角）
分辨率：1°
精度：±3°@ 12m/s
反应时间：0.25s
供电：5-30V dc
信号输出：RS232/RS422/RS485/NMEA/SDI-12/0~5V/4~20ma
波特率：2400 – 38400
工作环境：温度：-35~ 70℃；
储存温度：-40~ 80℃；
湿度：< 5 ~ 100 RH
尺寸：142mm x 160mm
重量：0.5Kg

CS-203环境温湿压传感器
技术指标：
温度范围：-40~ 70℃
分辨率：0.1℃
准确度：±0.1~0.3℃@ 20~60℃
±0.2~0.3℃@-40~ 70℃
湿度范围：0~100.RH
分辨率：0.1.RH
准确度：1.5~±2.RH@0~80RH
±2~±3（80t~100 RH）；
长期稳定性：?<?±1.0RH/Year(无污染)
气压范围：100~1100hpa
分辨率：0.1hpa
准确度：±0.5hpa@23℃时；±1hpa@其它
长期漂移：~±0.15-0.5hpa/year
辐照罩：10层防辐射罩
供电：8-18Vdc电流：<15mA
信号输出：4~20mA、0-5V 、RS485moudbus、SDI-12
工作环境：温度：-42~ 69℃；
湿度：0~99.9(无冷凝)
重量：~120g(无线缆)
线缆长度：标准5米

S-NR01 四分量净辐射传感器
原始输出：4个输出，分别是短波总辐射DR、短波反射辐射UR、长波辐射DLR、长波反射辐射ULR；
通过北京博伦经纬公司的技术编程可输出：全波辐射DR DLR、净辐射Rn、短波反射率Albedo和表体温度Ta
技术参数：
光谱范围：短波 285～3000nm
长波 4500～42000nm
测量范围：短波：0～2000W/㎡
长波：-250～250W/㎡
灵敏度：5-20μV/W/㎡（短波）
5-15μV/W/㎡（长波）
响应时间：<18s（95)
零点偏（5K/h）：<4W/m2
非线性误差：<±1
非稳定性（年变化）：<±1
温度依赖性：<5
温度响应：<±3（-10～40℃）
定向响应：<25W/m2（<80°，1000W/㎡）
视角：短波辐射传感器 180°长波辐射传感器向下 150°
校准溯源：溯源至WRR（短波），溯源至WISG（长波）
内置温度传感器：PT-100 铂电阻
防护等级：IP67
输