【正文】 00mm177。5m積雪深度0～2m1mm177。小時內(nèi)極值及出現(xiàn)時間（記終止時間）最小能見度取小時內(nèi)最小10min平均能見度土壤水分（體積含水率）6次/min每分鐘、小時算術(shù)平均云高云量地下水位6次/min每分鐘水位的算術(shù)平均積雪深度10次/min每分鐘算術(shù)平均雪壓天氣現(xiàn)象1次/min浮標(biāo)方位1次/s海溫30次/min每分鐘算術(shù)平均小時內(nèi)極值及出現(xiàn)時間表層海水鹽度30次/min表層海水電導(dǎo)率30次/min波高30次/min小時內(nèi)極值及出現(xiàn)時間波周期30次/min波向1次/s表層海洋面流速1次/s潮高6次/min小時內(nèi)極值海水濁度30次/min海水葉綠素濃度30次/min 采樣時序在實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)的支持下，分別設(shè)置主、分采集器各傳感器的采樣任務(wù)，各任務(wù)在規(guī)定的時間內(nèi)進(jìn)行采樣。 單位矢量平均法a) 計(jì)算公式 （3） 式中：——觀測時段內(nèi)的平均風(fēng)向。、或、加180176。其中Fci=FNi。c) 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，最高、最低值計(jì)算方法：先計(jì)算形成該Dij的兩支溫度傳感器的每分鐘平均值，再從每分鐘平均值序列中挑取。b) 如果2個風(fēng)扇正常工作的傳感器Dij在允許范圍之外，結(jié)果標(biāo)識為缺測。） 10min平均值以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。 1min累計(jì)值1min內(nèi)的蒸發(fā)量累計(jì)值，可根據(jù)選用的傳感器的特性選擇合適的算法。 通風(fēng)防輻射罩通風(fēng)速度 1min平均值根據(jù)1min內(nèi)轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)化為平均通風(fēng)速度。要求計(jì)算：1min平均水汽壓。 （5）式中：——土壤重量含水率，單位是百分率（％）；——土壤體積含水量，單位是百分率（％）；——土壤水分密度，單位是克每立方厘米（g/cm3）；——干土壤體積密度，單位是克每立方厘米（g/cm3）。 （8）式中：——有效土壤水貯存量，單位是毫米（mm）；——土層厚度，單位是厘米（cm）；——干土壤體積密度，單位是克每立方厘米（g/cm3）；——土壤重量含水量，單位是百分率（％）；——凋萎濕度，單位是百分率（％）。要求計(jì)算：正點(diǎn)時的1min平均值、1h平均值。要求計(jì)算：1min水平面直接輻射總量、1h水平面直接輻射總量。b) 用1min內(nèi)的采樣值計(jì)算均方差σ，凡樣本值與平均值的差的絕對值大于3σ的樣本值予以剔除，對剩余的樣本值計(jì)算平均作為瞬時值。 1h累計(jì)值1 h內(nèi)的蒸發(fā)量累計(jì)值，可根據(jù)選用的傳感器的特性選擇合適的算法。 稱重式降水量 1min累計(jì)值1 min內(nèi)的降水量累計(jì)值，可根據(jù)選用的傳感器的特性選擇合適的算法。風(fēng)向用1min平均值代替。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。Tol(i, j) = ℃, 當(dāng) ℃≤ Ti≤℃， ℃≤Tj ≤℃；Tol(i, j) = ℃, 當(dāng) | Ti | ＞ ℃ 或 | Tj | ＞ ℃a) 如果Dij ≤ Tol(i, j)，Dij在允許范圍之內(nèi)；b) 如果Dij＞Tol(i, j)，Dij在允許范圍之外；c) Dij缺失時，按在允許范圍之外處理。b) 用1min內(nèi)的采樣值計(jì)算均方差σ，凡樣本值與平均值的差的絕對值大于3σ的樣本值予以剔除，對剩余的樣本值計(jì)算平均作為瞬時值?！^測時段內(nèi)的樣本數(shù)，由“采樣頻率”和“平均值時間區(qū)間”決定。表19　 自動氣象站要素采樣時間要素采樣開始時刻采樣窗口長度風(fēng)速(250ms)hh:mm:ss nnn 250ms，且 nnn 為 250 的倍數(shù)250ms風(fēng)速(1s)hh:mm:ss 000 1s1s風(fēng)向hh:mm:ss 000 1s5ms氣溫hh:mm:ss 000，且 ss 為 2 的倍數(shù)濕度hh:mm:ss 000，且 ss 為 2 的倍數(shù)氣壓hh:mm:ss 000，且 ss 為 2 的倍數(shù)1s草溫hh:mm:ss 000，且 ss 為 2 的倍數(shù)地表溫度hh:mm:ss 000，且 ss 為 2 的倍數(shù)紅外地表溫度hh:mm:ss 000，且 ss 為 2 的倍數(shù)輻射輻照度hh:mm:ss 000，且 ss 為 2 的倍數(shù)輻射傳感器腔體溫度hh:mm:ss 000，且 ss 為 2 的倍數(shù)土壤水分hh:mm:ss 000，且 ss 為 10 的倍數(shù)3s通風(fēng)速度hh:mm:00 000 1s日照hh:mm:00 000 1s降水量（翻斗或容柵式）hh:mm:00 000 – 1min1min降水量（稱重降水，頻率值）hh:mm:00 000 – 1min1min蒸發(fā)量（水位值）hh:mm:00 000 – 1min1min地下水位hh:mm:00 000 1s 算法的常用計(jì)算公式和適用場合 算術(shù)平均法a) 計(jì)算公式 （1）式中：——觀測時段內(nèi)氣象變量的平均值；——觀測時段內(nèi)第 個氣象變量的采樣瞬時值（樣本），其中，“錯誤”、“可疑”等非“正確”的樣本應(yīng)丟棄而不用于計(jì)算，即令；N——觀測時段內(nèi)的樣本總數(shù)，由“采樣頻率”和“平均值時間區(qū)間”決定；——觀測時段內(nèi)“正確”的樣本數(shù)（）?！氡韺雍Ｋ妼?dǎo)率波高177。2%（＞40%）地下水位02000cm1cm177。mol m2 s11181。（≤8MJ/m2d）177。4%（＞10mm）地表溫度50℃～80℃℃50～50℃：177。5176。氣溫50℃～50℃℃（天氣觀測）177。4風(fēng)向WD度176。 報警操作命令報警操作命令至少應(yīng)包括以下內(nèi)容：a) 設(shè)定氣象閾值，出現(xiàn)報警時，實(shí)現(xiàn)報警解除操作，例如：大風(fēng)、大雨報警等；b) 傳感器、蓄電池電壓、機(jī)箱溫度、GPS對時、分采集器和主采集器等（局部）出現(xiàn)異?；蚬收蠒r報警；c) 通信中斷超過規(guī)定時限后，終端微機(jī)應(yīng)發(fā)出報警信號。數(shù)據(jù)質(zhì)量控制標(biāo)識與嵌入式軟件中的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制標(biāo)識的表示方式相同。如果這個值未能通過最小應(yīng)該變化速率的檢查，應(yīng)標(biāo)記“存疑”。 極限范圍檢查a) 驗(yàn)證瞬時氣象值，應(yīng)在可接受的界限（下限、上限）范圍內(nèi)；b) 未超出的，標(biāo)識“正確”；超出的，若下限和上限值由當(dāng)?shù)貧夂驑O值確定，則標(biāo)識為“存疑”，若下限和上限值按傳感器的測量范圍或?qū)挿秶屯ㄓ玫闹荡_定，則標(biāo)識“錯誤”。若不符合這一質(zhì)量控制規(guī)程，則判定當(dāng)前瞬時氣象值計(jì)算缺少樣本，標(biāo)識為“缺失”。未超出的，標(biāo)識“正確”；超出的，標(biāo)識“錯誤”。3“不一致”：一個或多個參數(shù)不一致；不同要素的關(guān)系不滿足規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。b) 對瞬時氣象值的質(zhì)量控制——對瞬時氣象值變化極限范圍的檢查；——對瞬時氣象值變化速率的檢查：s 檢查瞬時氣象值的最大允許變化速率；s 檢查瞬時氣象值的最小應(yīng)該變化速率；s 標(biāo)準(zhǔn)偏差的計(jì)算。終端微機(jī)與主采集器間的信號傳輸距離應(yīng)不小于 200 m。 外存儲器采集數(shù)據(jù)在外存儲器（卡）以文件方式進(jìn)行存儲，能夠存儲至少6個月全要素分鐘數(shù)據(jù)，全部數(shù)據(jù)以FAT的文件方式存入，微機(jī)通過通用讀卡器可方便讀取。 數(shù)據(jù)存儲 采集器內(nèi)部主采集器存儲1小時的采樣瞬時值、7天的瞬時氣象（分鐘）值、1月的正點(diǎn)氣象要素值，以及相應(yīng)的導(dǎo)出量和統(tǒng)計(jì)量等。圖5 連接器結(jié)構(gòu)表5　 連接器接線描述針腳信號描述1CAN_GNDGND 或 0V 或 V2CAN_LCAN_L線，顯性為低電平3CAN_SHLDCAN 屏蔽（可選）4CAN_HCAN_H線，顯性為高電平5CAN_V+CAN 收發(fā)器或光隔的電源（可選） 應(yīng)用層協(xié)議主采集器和分采集器是CAN總線上的節(jié)點(diǎn)，它們之間的通信遵循CAN數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議和CANopen 應(yīng)用層協(xié)議，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)和報文傳送。cos）。12V直流電壓是采集器的基本工作電壓，采集器中其他直流工作電壓應(yīng)由此轉(zhuǎn)換而成，該電壓由蓄電池提供，需另外配置輔助電源（太陽能、風(fēng)能）對蓄電池充電。在不更改任何硬件設(shè)備的前提下，可以通過本地終端對溫濕分采嵌入式軟件進(jìn)行版本升級和測量參數(shù)訂正。 溫濕分采溫濕分采由硬件和嵌入式軟件組成。分采集器嵌入式處理器的選取還應(yīng)滿足下列要求：a) 應(yīng)綜合考慮速度、功耗、環(huán)境要求，具有內(nèi)置的 Watchdog 功能；b) 應(yīng)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(shí)時時鐘電路應(yīng)能保證誤差 15s/月的要求；d) 程序存儲器應(yīng)為非易失性的，容量應(yīng)滿足嵌入式軟件的容量要求，并具有 50% 的余量；e) 參數(shù)存儲器應(yīng)為非易失性的，容量應(yīng)滿足數(shù)據(jù)存儲的要求，并具有 50% 的余量；f) RAM 應(yīng)滿足嵌入式軟件的運(yùn)行要求，并且有 30% 的余量。表2　 主采集器通信接口配置要求通信接口用途數(shù)量CAN主、分采集器通信1RS 232終端操作2RS 232GPS對時1RS 485業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)通信1RJ 45網(wǎng)絡(luò)通信1主采集器應(yīng)具備外接存儲器，包括：l 1 個CF 卡；l 2 個USB。外圍設(shè)備主要包括電源、[終端]微機(jī)、通信接口和外存儲器。硬件包括采集器（1個主采集器和若干個分采集器）、外部總線、傳感器、外圍設(shè)備四部分；軟件包括嵌入式軟件、業(yè)務(wù)軟件二部分。 編寫原則采用當(dāng)今成熟的、穩(wěn)定的、先進(jìn)的電子測量、數(shù)據(jù)傳輸和控制系統(tǒng)技術(shù)，設(shè)計(jì)基于現(xiàn)代總線技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)建的自動氣象站，滿足地面氣象觀測全要素自動觀測。為了滿足天氣、氣候需要的基本氣象資料，形成天氣、氣候要素長期、連續(xù)和穩(wěn)定可靠觀測能力，必須進(jìn)一步提升我國地面氣象觀測的自動化水平。當(dāng)今現(xiàn)代電子測量和控制技術(shù)得到快速發(fā)展，我國近十年來地面氣象觀測站網(wǎng)大量使用自動氣象站和自動氣候站考核取得了許多成功的經(jīng)驗(yàn)，為實(shí)現(xiàn)具備多功能、全要素、統(tǒng)一型號的新型自動氣象（氣候）站提供基礎(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)自動氣象站的最小配置，將基本氣象要素傳感器直接掛接在主采集器上。主采集器直接掛接的傳感器包括：氣溫、濕度、氣壓、降水量（翻斗或容柵式、大翻斗式）、風(fēng)向（10m高度）、風(fēng)速（10m高度）、總輻射、蒸發(fā)和能見度。 分采集器分采集器由硬件和嵌入式軟件組成。分采集器應(yīng)具備指示燈，包括：l 系統(tǒng)運(yùn)行指示燈；l CANopen 操作指示燈；l CANopen 錯誤指示燈；l 分采集器應(yīng)提供在線編程接口：RS 232。表4　 溫濕分采基本配置智能傳感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(jì)數(shù)量溫濕氣溫（1支）、濕度（1支）112溫濕分采應(yīng)具備監(jiān)測電路，包括主板電源測量。模擬傳感器、數(shù)字傳感器、智能傳感器連接到主采集器或分采集器，符合自動氣象站總線接口的智能傳感器可以直接掛在總線上作分采集器使用。 外存儲器采集器應(yīng)具備通過外擴(kuò)存儲器（卡）的方式擴(kuò)大本地數(shù)據(jù)存儲能力，并將采集數(shù)據(jù)以文件方式進(jìn)行存儲。業(yè)務(wù)軟件另行編制，本功能規(guī)格書僅規(guī)定監(jiān)控功能和命令格式，見附錄2。 分采集器a) 對分采集器進(jìn)行自檢，準(zhǔn)備外圍設(shè)備；b) 與主采集器建立通信聯(lián)系，接受必要的參數(shù)設(shè)置；c) 建立并運(yùn)行本采集器觀測任務(wù)。表6　 基本氣象觀測要素正點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲內(nèi)容序號要素時制序號要素時制1.2 min平均風(fēng)向北京時21.最小相對濕度北京時2.2 min平均風(fēng)速22.最小相對濕度出現(xiàn)時間3.10 min平均風(fēng)向23.水汽壓4.10 min平均風(fēng)速24.露點(diǎn)溫度5.最大風(fēng)速時對應(yīng)風(fēng)向25.本站氣壓6.最大風(fēng)速26.最高本站氣壓7.最大風(fēng)速出現(xiàn)時間27.最高本站氣壓出現(xiàn)時間8.分鐘內(nèi)最大瞬時風(fēng)速的風(fēng)向28.最低本站氣壓9.分鐘內(nèi)最大瞬時風(fēng)速29.最低本站氣壓出現(xiàn)時間10.極大風(fēng)速時對應(yīng)風(fēng)向30.正點(diǎn)分鐘蒸發(fā)水位11.極大風(fēng)速31.時累計(jì)蒸發(fā)量12.極大風(fēng)速出現(xiàn)時間32.1min平均能見度13.時累計(jì)降水量（翻斗式或容柵式傳感器）33.10min平均能見度14.時累計(jì)降水量（大翻斗式）34.最小10min平均能見度15.氣溫35.最小10min平均能見度出現(xiàn)時間16.最高氣溫17.最高氣溫出現(xiàn)時間36.總輻射輻照度地方時18.最低氣溫37.總輻射曝輻量19.最低氣溫出現(xiàn)時間38.總輻射最大輻照度20.相對濕度39.總輻射最大輻照度出現(xiàn)時間表7　 氣候觀測要素正點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲內(nèi)容序號要素時制序號要素時制1.氣溫北京時11.最大風(fēng)速（）北京時2.最高氣溫12.最大風(fēng)速出現(xiàn)時間（）3.最高氣溫出現(xiàn)