【正文】 均每分鐘、每小時內(nèi)3s極值（即極大風(fēng)速）；每小時內(nèi)10min極值（即最大風(fēng)速）；小時內(nèi)極值對應(yīng)時間風(fēng)向1次/s求1min、2min平均；以1 min為步長（取1min平均值）計算每分鐘的10min平均對應(yīng)極大風(fēng)速和最大風(fēng)速時的風(fēng)向降水量1次/min每分鐘、小時累計值蒸發(fā)量6次/min每分鐘水位的算術(shù)平均能見度（氣象光學(xué)視程）4次/min1min內(nèi)采樣數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值計算1min平均能見度（瞬時值）；以1min為時間步長，對每分鐘的1min平均值求每分鐘的10min滑動平均。b) 適用場合3s平均風(fēng)速、10min平均風(fēng)速、10min平均能見度等氣象變量平均值的計算。、無需修正。通風(fēng)輻射罩的通風(fēng)要求：風(fēng)扇的標(biāo)稱通風(fēng)轉(zhuǎn)速FNi，風(fēng)扇的臨界通風(fēng)轉(zhuǎn)速Fci（判別風(fēng)速是否合乎要求的閾值），F(xiàn)i為實際工作通風(fēng)轉(zhuǎn)速。b) 如果Dij有2個在允許范圍之內(nèi)，取T1，T2，T3的中間值作為結(jié)果。當(dāng)只有2個Fi≥Fci時：a) 如果2個風(fēng)扇正常工作的傳感器Dij在允許范圍之內(nèi)，取形成該Dij傳感器的平均值作為結(jié)果。（除正點外，其他時間也應(yīng)計算，數(shù)據(jù)不存儲，保存在緩存中實時刷新。 蒸發(fā)量蒸發(fā)量的計算應(yīng)考慮降水量和溢出量的影響。 1h平均值對1 h內(nèi)的 60 個 1min平均值中的“正確”的1min平均值計算平均值，應(yīng)有大于 66％（2/3）的“正確”值可用于計算1h平均值，若不符合這一質(zhì)量控制規(guī)程，則1h平均值標(biāo)識為“缺失”。 水汽壓按《地面氣象觀測規(guī)范》“附錄 2 ”中的公式計算。 土壤重量含水率由土壤體積含水量導(dǎo)出。 有效土壤水分貯存量由土壤體積含水量導(dǎo)出。 土壤水分貯存量由土壤體積含水量導(dǎo)出。 大氣渾濁度按《地面氣象觀測規(guī)范》第 13 章公式 、 計算。 導(dǎo)出量的計算 海平面氣壓按“地面氣象觀測規(guī)范 中國氣象局編. 北京：氣象出版社，”（以下稱《地面氣象觀測規(guī)范》）第 7 章公式 計算。通用的算法為：以小時內(nèi)前后1min的平均水位差計算得到。 1h累計值1 min內(nèi)的降水量累計值，可根據(jù)選用的傳感器的特性選擇合適的算法。 1min平均值以1秒鐘為時間步長，取每整秒的瞬時值，對1min內(nèi)的“正確”的瞬時值計算平均值，應(yīng)有大于 75％（3/4）的瞬時值可用于計算1min平均值，若不符合這一質(zhì)量控制規(guī)程，則當(dāng)前1min平均值標(biāo)識為“缺失”。如果僅有1個Dij在允許范圍之內(nèi)，取形成該Dij的兩支溫度值的平均值作為結(jié)果。第三步：計算結(jié)果。 氣候觀測氣溫（3支溫度傳感器）1min平均值（瞬時值）如果配置3支通風(fēng)防輻射罩（或百葉箱）氣溫傳感器，需對3支傳感器所測得的瞬時氣象值相互比較，根據(jù)兩兩偏差確定取值。海上浮標(biāo)、船泊的風(fēng)向采樣瞬時值應(yīng)作浮標(biāo)、船泊方位的修正，用修正后值作為風(fēng)矢量的幅角。b) 適用場合氣壓、溫度、相對濕度、1min平均風(fēng)速、2min平均風(fēng)速、草溫、地溫、輻照度、能見度、土壤水分等氣象變量平均值的計算。3%波周期波向1176。5cm能見度10～30000m1m177。mol m2 s1177。5%（＞8MJ/m2d）直接輻射0～1400W/m21W/m2177?！?0～80℃：177。風(fēng)速0～60m/s177?！妫ㄌ鞖庥^測）℃（氣候觀測）177。由北按順時針方向旋轉(zhuǎn)，以 0～360 標(biāo)度，其中0 為北風(fēng)，90 為東風(fēng)。 GPS對時功能主采集器應(yīng)具備GPS自動對時功能， GPS對時功能失效時應(yīng)提供報警功能。 終端操作命令終端操作命令為主采集器和終端微機之間進行通信的命令，以實現(xiàn)對主采集器各種參數(shù)的傳遞和設(shè)置，從主采集器讀取各種數(shù)據(jù)和下載各種文件。c) 標(biāo)準(zhǔn)偏差的計算本部分待試驗驗證后再補充。 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)。 瞬時氣象值的質(zhì)量控制 “正確”數(shù)據(jù)的基本條件一個“正確”的瞬時氣象值，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。標(biāo)識“錯誤”的，不可用于計算瞬時氣象值。4“校驗過的”：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?！獌?nèi)部一致性檢查。在規(guī)定的傳送距離之內(nèi)，信號傳送質(zhì)量不應(yīng)因改變線纜的長度而降低。 終端微機終端微機是最常用的存儲設(shè)備。采樣瞬時值存儲與相應(yīng)要素的采樣頻率有關(guān)。CAN總線標(biāo)準(zhǔn)已規(guī)定了數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。在主采集器中，嵌入式軟件建立在實時多任務(wù)操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，主要功能是：a) 實現(xiàn)CANopen主站協(xié)議，包括 NMT 管理、心跳消息檢測、同步信號發(fā)送、PDO 發(fā)送和接收、SDO 服務(wù)、TimeStamp 發(fā)送；b) 主采集器要在內(nèi)部存儲器和外部存儲卡上實現(xiàn) FAT 文件系統(tǒng)，存儲數(shù)據(jù)文件、參數(shù)文件、配置文件、日志文件等；c) 主采集器應(yīng)具備 GPS 自動對時功能，保證時間誤差不大于1s，GPS對時功能失效時應(yīng)提供報警功能；d) 應(yīng)實現(xiàn)基本的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)傳輸功能；e) 建立Web控制臺（Web Console），實現(xiàn)遠(yuǎn)程參數(shù)的設(shè)置、數(shù)據(jù)監(jiān)視、數(shù)據(jù)文件下載、主采集器復(fù)位等功能。 微機即微型計算機，常用作采集器的終端實現(xiàn)對采集器的監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理和存儲，按照業(yè)務(wù)規(guī)范完成地面氣象觀測業(yè)務(wù)。 總線主采集器和分采集器或部分智能傳感器之間采用CAN總線方式實現(xiàn)雙工通信。硬件包含高性能的嵌入式處理器、高精度的 A/D 電路、參數(shù)存儲器、傳感器接口、CAN總線接口、RS232通信接口、監(jiān)測電路、指示燈。圖3 自動氣象站分采集器結(jié)構(gòu)按照氣象要素性質(zhì)的不同，分采集器劃分為：a) 基本觀測氣象要素采集器（各傳感器直接掛接在主采集器）；b) 氣候觀測分采集器；c) 輻射觀測分采集器；d) 地溫觀測分采集器；e) 土壤水分觀測分采集器；f) 云（云高、云量）、天氣現(xiàn)象、積雪、水位等智能化傳感器；g) 海洋氣象觀測分采集器；h) 溫濕度智能傳感器等。主采集器應(yīng)具備監(jiān)測電路，包括：l 主板溫度測量；l 主板電源測量；l 交流供電檢測；l 主采集器機箱門狀態(tài)檢測。 采集器 主采集器主采集器是自動氣象站的核心，由硬件和嵌入式軟件組成。其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。新型自動氣象（氣候）站應(yīng)該做到高精度、高穩(wěn)定、易維護、低功耗、易擴展和實時遠(yuǎn)程監(jiān)控，按照“主采集器+外部總線+分采集器+傳感器+外圍設(shè)備”的結(jié)構(gòu)設(shè)計，對主/分采集器、總線結(jié)構(gòu)、傳感器、外圍設(shè)備、軟件、現(xiàn)場標(biāo)校設(shè)備的各個部分，從功能、結(jié)構(gòu)、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)傳輸、電氣接口標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)工藝全面進行規(guī)定。做好這些工作，核心是提高預(yù)報預(yù)測準(zhǔn)確率，根本是增強防御和減輕氣象災(zāi)害的服務(wù)能力，而綜合氣象觀測系統(tǒng)提供的準(zhǔn)確、可靠的觀測數(shù)據(jù)，是提高預(yù)報預(yù)測準(zhǔn)確率和服務(wù)能力的重要保證。 編寫依據(jù)現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)對綜合氣象觀測提出了更高的要求，目前現(xiàn)有自動氣象站在觀測能力上存在著嚴(yán)重不足，同時技術(shù)落后，功能規(guī)格不統(tǒng)一，致使型號繁多。滿足此定義和功能規(guī)格書的主/分采集器具備統(tǒng)一的物理接口和應(yīng)用接口，從而達(dá)到兼容、互換的目的。圖2 自動氣象站主采集器結(jié)構(gòu)主采集器嵌入式處理器的選取還應(yīng)滿足下列要求：a) 綜合考慮速度、功耗、環(huán)境要求，能支持嵌入式實時操作系統(tǒng)的運行并具有內(nèi)置的 Watchdog 功能，采用當(dāng)前市場主流ARM9系列的32位處理器；b) 選擇 16 位以上的 A/D 轉(zhuǎn)換電路，以滿足傳感器的測量要求；c) 實時時鐘電路能保證誤差 15s/月的要求；d) 程序存儲器為非易失性的，容量滿足嵌入式軟件的容量要求，并具有 50% 的余量；e) 數(shù)據(jù)存儲器為非易失性的，容量滿足數(shù)據(jù)存儲的要求，并具有 50% 的余量；f) RAM滿足嵌入式軟件的運行要求，并且有 30% 的余量。主采集器的主要有兩大功能：一是完成基本氣象要素傳感器和各個分采集器的采樣數(shù)據(jù)，對采樣數(shù)據(jù)進行控制運算、數(shù)據(jù)計算處理、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)記錄存儲，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和傳輸，與終端微機或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心進行交互；二是擔(dān)當(dāng)管理者角色，對構(gòu)成自動氣象站的其他分采集器進行管理，包括網(wǎng)絡(luò)管理、運行管理、配置管理、時鐘管理等以協(xié)同完成自動氣象站的功能。表3　 各分采集器的基本配置要求分采集器至少可掛接傳感器接口數(shù)（個）測量通道（個）CAN總線RS232模擬量并行數(shù)字量頻率計數(shù)量計數(shù)量氣候觀測氣溫（3支）、通風(fēng)防輻射罩（3組）、稱重式降水量、大翻斗式雨量、風(fēng)速（）、地表溫度（紅外）115（其中2個差分電壓）71輻射觀測總輻射、直接輻射、反射輻射、散射輻射、紫外輻射A、紫外輻射B、大氣長波輻射（含腔件溫度）、光合有效輻射、地球長波輻射（含腔件溫度）、日照1112（其中10個差分電壓）地溫觀測地表溫度（鉑電阻）、草面溫度、土壤溫度（5cm、10cm、15cm、20cm、40cm、80cm、160cm、320cm）1112（差分）土壤水分觀測5cm、10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、100cm、180cm等層次1112（差分電壓）海洋氣象觀測表層海水溫度、海鹽、海表波高、海表流速流向、水質(zhì)、浮標(biāo)方向11智能傳感器觀測溫濕度、地下水位、積雪、電線積冰、閃電頻率11分采集器應(yīng)具備監(jiān)測電路，包括：l 主板溫度測量；l 主板電源測量。其基本配置要求見表4。 傳感器自動氣象站使用的傳感器，根據(jù)輸出信號的特點，可分三類：a) 模擬傳感器：輸出模擬量信號的傳感器；b) 數(shù)字傳感器：輸出數(shù)字量（含脈沖和頻率）信號的傳感器；c) 智能傳感器：一種帶有嵌入式處理器的傳感器，具有基本的數(shù)據(jù)采集和處理功能，可以輸出并行或串行數(shù)據(jù)信號。應(yīng)配置RS 232接口，以備掛接GPS授時模塊和通信模塊（無線或光電轉(zhuǎn)換器），進行數(shù)據(jù)傳輸、現(xiàn)場測試或軟件升級。 業(yè)務(wù)軟件業(yè)務(wù)軟件是安裝在自動氣象站微機中的應(yīng)用軟件，其主要功能：a) 實現(xiàn)對主采集器參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、各種報警和自動氣象站運行監(jiān)控；b) 實現(xiàn)自動氣象站數(shù)據(jù)的實時上傳；c) 從采集器或外存儲器讀取數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)文件形成規(guī)定的采集數(shù)據(jù)文件；d) 實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)文件內(nèi)容的查詢、檢索；e) 實現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制；f) 生成基本分析加工產(chǎn)品；g) 完成地面氣象觀測業(yè)務(wù)。4 功能要求 軟件初始化 主采集器a) 對主采集器進行自檢，準(zhǔn)備存儲器、外圍設(shè)備；b) 觀測員可通過本地終端對主采集器設(shè)置，并修改所有保證自動氣象站正常運行所必需的業(yè)務(wù)參數(shù)［缺省值］，包括觀測站基本參數(shù)、傳感器參數(shù)、通信參數(shù)、質(zhì)量控制參數(shù)、氣象報警閾值等；c) 與各分采集器建立通信聯(lián)系，進行必要的設(shè)置；d) 建立和運行觀測任務(wù)。正點數(shù)據(jù)存儲的具體內(nèi)容由表6—表12給出。配置終端設(shè)備（微機）的自動氣象站，采集器把數(shù)據(jù)傳送到終端設(shè)備。通過微機終端實現(xiàn)遠(yuǎn)程通信傳輸?shù)墓δ茉跇I(yè)務(wù)軟件中實現(xiàn)。表13　 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。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。若變化量未超出允許的變化速率，標(biāo)識“正確”；若超出，標(biāo)識“存疑”。360176。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”。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”。 監(jiān)控操作命令監(jiān)控操作命令至少應(yīng)包括以下內(nèi)容：a) 設(shè)置或讀取數(shù)據(jù)采集器的通信參數(shù)；b) 讀取數(shù)據(jù)采集器的基本信息；c) 數(shù)據(jù)采集器自檢；d) 設(shè)置或讀取數(shù)據(jù)采集器日期；e) 設(shè)置或讀取數(shù)據(jù)采集器時間；f) 設(shè)置或讀取氣象觀測站的區(qū)站號；g) 設(shè)置或讀取氣象觀測站的緯度；h) 設(shè)置或讀取氣象觀測站的經(jīng)度；i) 設(shè)置或讀取地方時差；j) 設(shè)置或讀取氣壓傳感器拔海高度；k) 設(shè)置或讀取輻射傳感器靈敏度；l) 設(shè)置或讀取土壤濕度常數(shù)；m) 讀取主采集箱門狀態(tài)；n) 讀取數(shù)據(jù)采集器電源電壓；o) 讀取數(shù)據(jù)采集器機箱溫度；p) 設(shè)置或讀取各傳感器狀態(tài)；q) 讀取數(shù)據(jù)采集器實時狀態(tài)信息。 嵌入式軟件在線升級在不更改任何硬件設(shè)備的前提下，可以通過本地終端對主采集器嵌入式軟件進行版本升級。9日照時數(shù)SD［?。輹r或分鐘h，min10能見度V米或千米m，km11蒸發(fā)量EC毫米mm12土壤體積含水量qv百分率%13土壤重量含水率qg百分率%11云［底］高CH米m12水位米m13天氣現(xiàn)象WWWMO天氣現(xiàn)象編碼14海溫St［攝氏］度℃15海鹽百分比%16波高米m17波向度176。5%（＞80%）露點溫度60℃～50℃℃177。4%（＞10mm） ：雨強0～10mm/min177。℃深層地溫30℃～40℃℃177。5%（日累計）UV0200 W/m2 W/m2177。5%（日累計）蒸發(fā)量0～1