【正文】 （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（％）。要求計算：正點時的1min平均值、1h平均值。 （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）。要求計算：1min水平面直接輻射總量、1h水平面直接輻射總量。要求計算：1min平均水汽壓。b) 用1min內(nèi)的采樣值計算均方差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，對剩余的樣本值計算平均作為瞬時值。 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。 1h累計值1 h內(nèi)的蒸發(fā)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累計值1min內(nèi)的蒸發(fā)量累計值，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。） 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。風(fēng)向用1min平均值代替。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。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。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、最低值計算方法：先計算形成該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。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。其中Fci=FNi。b) 用1min內(nèi)的采樣值計算均方差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，對剩余的樣本值計算平均作為瞬時值。、或、加180176。——觀測時段內(nèi)的樣本數(shù)，由“采樣頻率”和“平均值時間區(qū)間”決定。 單位矢量平均法a) 計算公式 （3） 式中：——觀測時段內(nèi)的平均風(fēng)向。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 算法的常用計算公式和適用場合 算術(shù)平均法a) 計算公式 （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)（）。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。‰表層海水電導(dǎo)率波高177。5m積雪深度0～2m1mm177。2%（＞40%）地下水位02000cm1cm177。5%（日累計）蒸發(fā)量0～100mm177。mol m2 s11181。5%（日累計）UV0200 W/m2 W/m2177。（≤8MJ/m2d）177?！嫔顚拥販?0℃～40℃℃177。4%（＞10mm）地表溫度50℃～80℃℃50～50℃：177。4%（＞10mm） ：雨強(qiáng)0～10mm/min177。5176。5%（＞80%）露點溫度60℃～50℃℃177。氣溫50℃～50℃℃（天氣觀測）177。9日照時數(shù)SD［小］時或分鐘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。4風(fēng)向WD度176。 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(jìn)行版本升級。 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。 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(jī)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。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。如果某個值不能通過內(nèi)部一致性檢驗，應(yīng)標(biāo)識為“不一致”。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”。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”。 極限范圍檢查a) 驗證瞬時氣象值，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”。360176。若不符合這一質(zhì)量控制規(guī)程，則判定當(dāng)前瞬時氣象值計算缺少樣本，標(biāo)識為“缺失”。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”。未超出的，標(biāo)識“正確”；超出的，標(biāo)識“錯誤”。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。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)。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。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)偏差的計算。通過微機(jī)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)。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。配置終端設(shè)備（微機(jī)）的自動氣象站，采集器把數(shù)據(jù)傳送到終端設(shè)備。 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。正點數(shù)據(jù)存儲的具體內(nèi)容由表6—表12給出。 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月的正點氣象要素值，以及相應(yīng)的導(dǎo)出量和統(tǒng)計量等。4 功能要求 軟件初始化 主采集器a) 對主采集器進(jìn)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(jìn)行必要的設(shè)置；d) 建立和運行觀測任務(wù)。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，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，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)和報文傳送。 業(yè)務(wù)軟件業(yè)務(wù)軟件是安裝在自動氣象站微機(jī)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)。cos）。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(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、現(xiàn)場測試或軟件升級。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。 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。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。其基本配置要求見表4。 溫濕分采溫濕分采由硬件和嵌入式軟件組成。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、1