1DZZ5原理及系统结构
DZZ5型区域自动气象站的故障判断
0引言随着气象现代化建设步伐的加快，自动气象站的使用越来越广泛，诸如：农业、环保、水文、交通、能源等领域，在应对气候变化研究、人民日常生活保障、防止自然灾害等方面，有着非常广泛的应用。
日常工作中自动气象站进行数据的采集与传输，很好的解决自动气象站出现的故障才能够保障观测资料的准确性、连续性。
现对DZZ5型区域自动气象站的组成部分电源系统、数据采集器、传感器和通讯系统出现的故障判断展开讨论，为使用本型号自动气象站的维修提供一定的帮助。
1 自动气象站的工作原理DZZ5型区域自动气象站由电源系统、数据采集器、传感器、通信系统和外围设备组成（图1）。
工作原理为电源系统对数据采集器提供稳定可靠的工作电源，数据采集器进行数据的采集、处理和存储，通过通讯系统将数据文件传输至中心站服务器。
2电源系统的故障判断自动气象站电源系统由太阳能板、蓄电池和充电控制器组成（图2）。
工作原理为太阳能板通过充电控制器对蓄电池进行充电，再通过充电控制器给数据采集器提供稳定可靠的工作电源。
检查电源系统时对太能能板、蓄电池和充电控制器同时进行检查，确定其故障点。
2.1太阳能板故障太阳能板的故障判断方法：断开充电控制器上太阳能板的电源线，测量太阳能板两根电源线之间的开路电压，有阳光照射时，电压应在DC20V 左右，若电压明显过低或无电压时进行更换。
2.2蓄电池故障蓄电池的故障判断方法：白天太阳能板给蓄电DZZ5型区域自动气象站的故障判断李永顺1(青海省海西州气象局，德令哈817099)摘要：自动气象站在气象服务领域中发挥着及其重要的作用，为保护人民的生命财产安全和地方经济的可持续发展作出了突出的贡献。
对DZZ5型区域自动气象站的组成部分：电源系统、数据采集器、传感器和通讯系统出现的故障进行了分析。
关键词：自动气象站；故障判断；数据采集器；传感器1作者简介：李永顺（1983年7月—），男，藏族，青海湟中人，本科，工程师，从事装备保障技术工作。
DZZ5原理及系统结构
嵌入式系统是以高性能CPU数据处理器为核心 处理器，嵌入操作系统，配臵相关的外围组件
，构成单板电脑系统。
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扩充方便
通过外部总线技术，可以实现采集系统的随意扩展及裁减。
常规六要素可以实现独立标定
风速、风向、温度、湿度、雨量、气压可以实现脱离采集器 系统，对传感器独立进行标定。
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3.2.5、温湿度观测分采集器
CAWS3000-TH温湿度分采集器
温度测量 * + - R
湿度测量 * + - R
调试串口 Rx Tx Gnd
CAN端口 +12V Gnd H L CAN 总 线 +12V Gnd
+12VDC
V
温度传感器 湿度传感器 Pt100 湿敏电容
现场调试计算机
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四、传感器系统 4.1、气压测量传感器
感应元件采用硅电容压力传感器。硅电容压力传感 器具有很好的滞后性和重复性及温度特性、长期稳定性 。
金属薄膜 硅 硅
玻璃
硅 真空电容
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四、传感器系统 4.1、气压测量传感器
+12VDC
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3.2、 分采集器
根据观测内容及需求设臵分采集器。 分采集器采用ARM7架构的32位微处理器或单片机系统
新型自动站DZZ5与DZZ4的系统结构及日常维护
１ ３ ． ８ Ｖ ；② 防雷模块：Ｄ Ｚ Ｚ ４有一个交流防雷模块和两个
直流防雷模块 。 Ｄ Ｚ Ｚ ５只有一个交流 防雷模块和一个直流 防雷 模块 ；③ 终端通信接 口位置不 同：在主采集器 上 Ｄ Ｚ Ｚ ４ 和Ｄ Ｚ Ｚ ５的终端通讯接 口和承重雨 （ 下转 第 ７ ８ 页）
７ ８
文章编码：１ ６ ７ ２ — ３ ８ ７ ２（ ２ ０ １ ５ ）０ ５ — ０ ０ ７ ５ — ０ ２
随着全球经济 与科技的快速发展 ， 气象事业面临着
新的背景 、新 的形式以及新 的内容，地面气象观测 自动 化进程 的推进势在 必行 。 ２ ０ １ ３ 年开始正式在我省广泛安 装运 用 Ｄ Ｚ Ｚ ５ 与Ｄ Ｚ Ｚ ４新型 自动站，本人一直在基层从事
维 修与 保 养
南方农机
２ ０ １ ５ ． ５
７ ５
新型 自动站 Ｄ Ｚ Ｚ ５与 Ｄ Ｚ Ｚ ４的系统结构 及 日常维护
陈 芸
（ 奉 新县 气象局 ，江西 宜春
摘
３ ３ ０ ７ ０ ０ ）
要 ：新型 自动站 Ｄ Ｚ Ｚ ５与 Ｄ Ｚ Ｚ ４的 系统结构按照统一标准 、统一功能、统一结构 、统一方法、统一规 范的设计思路 ，设计生产
测系统 。 新型 自动站采用 了最先进的嵌入式系统技术和
断。所 以每个小时的巡视仪器必须要仔细查看，保证定 期检查镜头是否污染 ，在清洁 时使用质地柔软的布和酒
精，检查 防护罩及镜头 ，看是否有冷凝水、冰或积雪 。
接 收端 的光 路 上 不 能有 反 射 物 体 。
外部总线技术 ，采 用 的是 “ 主采集器＋ 外部总线＋ 分采 集器＋ 传感器＋ 外围设备 ”的结构 设计方式 。
浅析新型自动站DZZ5原理及系统结构
浅析新型自动站DZZ5原理及系统结构作者：刘跃来源：《农业与技术》2015年第06期摘要：相比之前所使用的地面CAWS300型自动气象站，新型自动站DZZ5更适应地面观测业务改革和调整的新需求，满足了新型自动站在国家级台站业务化运行的要求，成为了今后台站地面业务的发展方向，新型自动站相比原自动站从原理及系统结构方面均有较大的改变。
文章以商都县气象局应用的新型自动站DZZ5为例从原理及系统结构上进行浅析。
关键词：新型自动站；原理；系统结构；改变；浅析中图分类号：TG659 文献标识码：A1 新型自动站DZZ5采集系统的原理与结构新型自动气象站采用了最先进的嵌入式系统技术和外部现场总线技术，采用的是“主采集器+外部总线+分采集器+传感器+外围设备”的结构设计方式。
新型自动气象站所采用的“主/分采集器”结构方式，是充分考虑到了能够实现全要素、综合观测的能力，具备高性能、多功能的数据处理能力，以及任意扩展的能力。
采集器之间采用CAN总线进行数据通信，主采集器系统与终端计算机采用长线进行串口数据通讯。
整个系统的供电由交流电转+12VDC作为主电源，配蓄电池作为后备电源。
外围设备主要包括电源、终端计算机、通信接口和外存储器。
1.1 主采集器的结构设计新型自动气象站的主采集器是整个系统的核心控制单元集。
整个的系统控制流程、数据处理处理全部主采集器负责完成。
主采集器的核心处理单元为1个功能强大单板电脑，大大提高了主采集器对数据处理的能力，从而可以满足各种复杂气象探测系统的数据处理要求。
在主采集器内部还增加了1个对常规气象要素进行数据探测的数据采集单元。
在主采集器的气象要素数据采集单元中，可以完成对10m的风速、风向、空气温度、相对湿度、降水（0.1mm的翻斗式雨量）、气压、蒸发、总辐射以及能见度气象要素的观测数据采集。
从而进一步扩展了主采集器的功能，可以使主采集器能够独立成为1个高性能的气象数据采集器，构建基本的气象探测系统。
伊士顿电梯无机房原理图
SJD
COMD
SSD SXD
D
轿顶（接线箱JJX-5）
轿厢（操纵厢）
检修测试组合DJB
P10(4,C2) P09(4,C2)
FK6(1P5A)
C
100(1,2D) 101(1,2D)
C
1Байду номын сангаас4
410
5 5
KRO1 KRC1
9 411 9 412
变频门机
M 3~ M2(A) GND2(5,C1) P22(5,D3) P23(5,D3) 420
13 14 D6 A2 2
14 D5
1
1
校 对
KCB KBZ SC1
2
SQ1 SQ2
伊士顿电梯
A
注2*
3
3 4
(GND3)J4-8 (+5V)J4-9 (2H)J5-4 (2L)J5-5
DEB
远程 调试板
C
D
B
1
2
3
4
MC2/3000
J5-3 J5-5 J5-4 GND1 2L
D
2H
VCC IN(PSZ) IN(PXZ)
A A
设 计 审 核
1
校 对 批 准
标准化
伊士顿电梯 EASTERN ELEVATORS
2 3
TELEPHONE 五方对讲电话
DQ0128-006
版本/次数 D/0
4
共14页 第6页
1
2
3
4
P07 GND2(4,C1)
D
P08 SJC SJF COMC SSC SXC COMF SXF SSF
X08(J1-9)
SHC2 5
图文解说电梯电气原理知识
图文解说电梯电气原理知识电梯门锁、检修、抱闸线圈、运行继电器回路1、原理图2、原理说明门锁JMS：在每道厅门和轿门上都设有门电气联锁触点，只有当全部门关闭好后，所有门电气联锁联点闭合，门锁继电器JMS吸合，电梯才能运行。
检修JM：在轿内和轿内都装有检修开关，检修开关拨至检修位时，检修继电器JM吸合，电梯处于检修状态。
抱闸线圈：DZZ在下列四种状态下，抱闸线圈得电，制动器打开：（1）快车上行，即S↑、K↑。
（2）快车下行，即X↑，K↑。
（3）慢车上行，即S↑，M↑。
（4）慢车下行，即X↑、M↑。
电梯开始运行时，因为1A、2A仍未吸合，它们的常闭触点把RZ1短路，所以DZZ得以110V直流电压，电梯启动后经过一段时间延时，1A吸合，使电阻RZ1串联到DZZ线圈中，DZZ两端电压下降至70V左右，称为维持电压。
电容C8的作用是为了DZZ从110V电压降至维持电压时有一个过渡的过程，防止DZZ电压的瞬变而引起误动作。
电阻RZ2构成DZZ的放电回路。
为了防止电梯从快车K转换到慢车M时，DZZ有一个断电的瞬间，所以放入JK延时继电器，从而保证了制动器不会发生两次动作。
运行继电器JYT：当电梯上行接触器S或下行接触器X吸合时，运行继电器JYT吸合，表示电梯在运行之中。
加速与减速延时继电器1、原理图2、原理说明：当司机按下方向按钮启动关门时，通过JYT、1JQ，使J1SA吸合，则时通过R1SA给电容C1SA充电，当电梯开始运行时，JYT↓，J1SA并未立即释放，C1SA通过R1SA对J1SA放电，使J1SA仍吸合一段时间，所以J1SA是延时释放继电器。
当J1SA释放时，一级加速接触器1A吸合，电梯经过降压启动到一级加速后进入稳速快车状态（参看运行回路）。
电梯在快车运行状态时，J2SA、J3SA、J4SA都处于吸合状态，一旦转入慢车，M↑→J2SA延时释放→2A↑→J3SA延时释放→3A↑→J4SA延时释放→4A↑，形成1级、2级、3级减速。
6815芯片工作原理
6815芯片工作原理6815芯片的主要工作原理是基于一种称为VLIW（Very Long Instruction Word）的指令集体系结构。
VLIW是一种指令并行处理的技术，它允许多个指令同时执行，极大地提高了芯片的运算能力。
在6815芯片中，CPU核心是其中最重要的模块，它负责执行指令、控制数据流动和完成各种运算操作。
CPU核心包括多个处理单元，可以同时执行多个指令。
这些指令可以是不同类型的指令，例如算术指令、逻辑指令、分支指令等。
通过同时执行多个指令，CPU核心能够提高芯片的处理能力，实现更高效的运算。
浮点运算单元是另一个重要的功能模块，它负责执行浮点运算操作。
浮点运算是一种对于小数点的数进行操作的方法，它广泛应用于科学计算、图像处理和语音识别等领域。
浮点运算单元通过专门的硬件电路，能够高效地完成复杂的浮点运算操作，提高了芯片的浮点运算能力。
存储器是芯片的另一个关键模块，它用于存储数据和指令。
存储器是芯片的“记忆”部分，它可以分为内部存储器和外部存储器两部分。
内部存储器是芯片内部集成的存储器，速度快但容量有限；外部存储器是外接的存储器，容量大但速度较慢。
存储器在芯片的运算过程中发挥着至关重要的作用，它能够存储各种数据和指令，为CPU核心提供必要的数据支持。
总线接口是连接芯片与外部设备的接口，它负责数据的输入和输出。
总线接口可以连接到各种外部设备，例如显示器、键盘、存储器等。
通过总线接口，芯片能够与外部设备进行数据交互，实现更丰富的功能。
综上所述，6815芯片的工作原理是基于VLIW指令集体系结构，通过多个功能模块的协调工作，实现数据的输入、处理和输出。
CPU核心执行指令，浮点运算单元执行浮点运算操作，存储器存储数据和指令，总线接口连接外部设备，完成各种功能。
这种工作原理使得6815芯片能够实现高性能的数字信号处理功能，广泛应用于移动通信领域。
新型自动气象站实习实训(修改)
实习实训1电子技术基础1.1 目的要求1.掌握数字万用表的基本使用方法。
2.能够对基本的电子元器件进行识别和测试。
3.了解DZZ4和DZZ5电源系统结构和原理，掌握电源系统的测试步骤。
1.2学时4学时1.3预习内容1.电子技术基础。
2.新型自动站电源结构。
1.4 设备与工具1.数字万用表。
2.电阻、电容、电感、二极管、保险管。
3.DZZ4和DZZ5新型自动站电源箱。
1.5 原理与说明1.基本概念电压：静电场中电荷在某一点所具有的势能，又称电势能，用符号U 表示。
单位：伏特（V）。
电流：电荷的定向移动，电流的大小称为电流强度，用符号I表示。
单位：安培（A)。
电阻：导体对电流的阻碍作用就叫该导体的电阻，用符号R表示。
单位：欧姆（Ω）电功率：描述电做功快慢的物理量，也称为单位时间内电能所做的功。
W=P*t（电功），P=U*I（电功率）电流、电压、电阻的关系：U=R*I I=U/R R=U/I2.数字万用表是一种数字化新型测量仪表，输入阻抗高、测量对象和量程宽、读数显示准确直观。
数字万用表可以测量交、直流电压、电流、电阻图1.1 UT51型数字万用表等，有的还能测量电容、电感、晶体管参数、频率、温度等。
图1.1为UT51型数字万用表外形，面板上部为液晶显示屏，显示屏左下方设有整机电源开关（POWER），按下为“开”，再按一下使其弹起为“关”。
面板中央为测量选择开关，使用时，转动旋钮至适当挡位即可。
面板下部有4个插孔，分别是公共端插孔“COM”；测量电压、电阻和二极管插孔“VΩ”；测量较低电流插孔“A”；测量较高电流插孔“10A”。
使用时，将黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入相应插孔。
3.DZZ4型自动气象站电源供电采用交流供电系统，如图1.2所示，主要由空气开关、开关电源、防雷组件、蓄电池和充电保护模块等组成。
供电单元的输入为 AC220V。
供电单元的输出有两组，均为 DC12V，分别给主采集箱和各分采集箱进行供电。
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串口 能见 度
串口 气压
+12VDC
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3.2、 分采集器
根据观测内容及需求设臵分采集器。 分采集器采用ARM7架构的32位微处理器或单片机系统
。 把观测类型相对一致的观测要素集中到一起，由某个 分采集器完成相关的数据采集。 分采集器一般只完成相关的数据测量采集，并传送给 主采集器。
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主采集器系统
雨量1 格雷码风向
格雷码
风速 雨量2 f
GPS 授时
串口
称重 降水
串口
终端 通讯
串口
现场调试计算机
C1 G +5V D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 G +5V C2 G S1 G +5V Rx Tx G Rx Tx G 风向 称重降水 雨量 风速 机箱门 GPS授时
3.1、主采集器结构
采用ARM9架构32位微处理器 运行Linux操作系统 加载文件系统。
增加了一个对常规气象要素进行数据采集的数 据采集单元。
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3.1、主采集器结构
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2.2.1、RS485通讯方式
RS485比较通用的协议：ModBus协议
RS-485标准可以进行长距离、多点的异步串行数据通讯。一条RS-
485总线最多可以挂256个设备。 特点：结构简单，只能实现“一主多从”的通讯方式。
DZZ5新型自动站
目录
一、总体概述 二、系统结构 三、采集系统
四、传感系统
五、供电系统
六、通讯系统
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一、总体概述
统一标准、统一功能、统一结构、统
一方法、统一规范的设计思路 各部件或模块互换自适应 形成统一型号
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嵌入式采集系统基本结构图
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2.2、外部总线
外部总线的功能就是实现多个数据处理控制、数 据处理单元之间的数据通讯；外部总线的的电气结构 要求简单，而且数据传输要稳定可靠。 目前使用最多的是RS485方式和CAN总线方式，另外 应用比较多的还有SDI-12方式。 两根线差分信号方式传输，外部总线的结构简单、而 且数据传输可靠，RS485和CAN总线都是采用两根线 进行数据传输。 一个通讯控制协议确保数据通讯的稳定可靠。
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1.3、实际应用
一、双套站项目
六要素+蒸发+地温，布设双套站，互为备份。
二、山洪泥石流监测中多要素站
主要包括：四要素～六要素站。
三、区域站改造
主要包括：四要素～六要素站+能见度等。
在新型自动气象站中应到了两项比较新的 技术，即：嵌入式系统技术和外部现场总线技 术。
嵌入式系统是以高性能CPU数据处理器为核心 处理器，嵌入操作系统，配臵相关的外围组件
，构成单板电脑系统。
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四、业务台站的升级改造
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1.4、新型站的优点及对比
功能强，综合处理能力强
数据处理速度快，数据处理功能强，数据存储量大，采用文 件系统存储记录数据，增加了数据质量控制信息。支持多串口、多
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1.6、供电要求
自动气象站的供电电源为 12 V 蓄电池。 蓄电池的容量必须保证自动气象站能在脱离辅助电源
的条件下连续工作7天。并在蓄电池电压低到不足以维 持符合质量要求的观测工作前两天发出报警信息。 个别功耗较大只适用于交流供电的传感器或装臵（如 通风防辐射罩、直接辐射、天气现象等）允许将辅助 电源断电时间减少到不小于2小时。 使用市电作辅助电源的，市电电压允许波动范围为 220V±30%，并提供市电断电及时报警功能。
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3.2 分采集器
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3.2.2、辐射观测分采集器
观测要素包括： 总辐射、净辐射、直接辐射、反射辐射、 散射辐射、紫外A辐射、紫外B辐射、地面长 波辐射（包括腔体温度）、大气长波辐射（包 括腔体温度）、光合有效辐射以及日照。
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二、系统结构
新型自动气象站采用的系统结构设计
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2.1、嵌入式系统
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1.1、总体概述
新型自动气象站定型部件包括：主采集器系
统+常规六要素，地温分采集器系统+10层地 温传感器，辐射分采集器。
按照气象行业的标准，华云公司的新型自动
气象站产品的型号命名为：DZZ5。 公司原来 型号为CAWS3000型自动气象站。
美国气候站标准进行； ★ 从2007年开始确定对新型自动站的考核工作； ★ 在2007年底，中国气象局确定了新型自动站采取：统一标准、统一功 能、统一结构、统一方法、统一规范的设计思路从新设计新型自动气象 站。重新编制了《新型自动气象站功能需求书》； ★ 从2008年开始中国气象局组织四个生产厂家，联合重新设计新型自动 气象站的主采集器；之后各厂家独立完成成套产品设计生产； ★ 2008年10月进行静态测试 ★ 2009年1月开始安装，3月至10月进行野外的动态试验，2009年11月进 行复检测试； ★ 2010年1月按照新要求改进，增加温湿度分采集器的研制； ★ 2010年9月～10月静态测试； ★ 2011年6月完成考核，并完成了新型自动气象站的设备定型工作。
种通讯方式、支持Web Server访问功能等等。
扩充方便
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2.2.3、SDI-12通ce)是
连接基于带微处理器传感器的标 准接口，在应用连接方面更为方 便。SDI总线只使用3根线，12V 电源线、电线和数据线。SDI总 线的通讯距离比较近，速率比较 慢。 SDI总线传输速率一般在 1200bps，几十米（200英尺）的 通讯距离。
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2.2.2、CAN通讯方式
CAN总线常用的标准协议：CAN Open协议 CAN总线（Controller Area Network 控制器局域网络）带有硬件控
制器可以避免竞争冲突，可以实现多主方式。 特点：通讯速度快，可实现“多主多从”的通讯方式。
Rx Tx G 终端通讯
RS-232 端口
CAWS3000主采集器
CF卡
RJ45
*
温度 + - R
*
湿度 + - R
*
辐射 + - R
*
蒸发 + - R
能见度 Rx Tx G
气压 12V Rx Tx G
CAN 12V H L
G
ExtDC BATT 12V G 12V G
温度
V 湿度
mV
mA
总辐射
蒸发
三、采集系统
新型自动气象站的系统结构以及CAN通讯连接
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三、采集系统
新型自动气象站的电源供电系统结构
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口数据通讯。 整个系统的供电由交流电转+12VDC作为主电 源，配蓄电池作为后备电源。
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三、采集系统
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1.2、发展历程
★ 从2003年起中国气象局就开始酝酿新一代自动气象站的研发； ★ 从2006年底至2007进行了气候站的考核，该类型气候站基本上是参考
2.1、嵌入式系统
高性能的CPU一般是指32位CPU，包括：ARM7系列、
ARM9系列以及现在比较新的ARM Cortex M3系列或其 他系列CPU等。 Linux操作系统或WindowCE操作系统功能比较齐全。 Linux操作系统是开源的可以从网络上找到； WindowCE在使用时是需要付版权费用的。 外围部件配臵基本上按照标准电脑的部件配臵，包括 ： Flash存储器、RAM存储器、CF卡（或SD卡）存储 器、以太网络接口电路以及TCP/IP通讯协议、USB通 讯端口、多个RS232/RS485串口、CAN总线。