最新DZZ4自动气象站结构与原理
DZZ4新型自动气象站系统结构及日常维护方法
２ ０ １ ５年 第 ７期
资源 与环境 科 学
ＤＺ Ｚ ４新 型 自动气 象 站 系统 结构 及 日常 维护 方 法
臧海 光 徐 剑平 李晓 利 邱 刚 赵 城城 王世杰
（ 山东 省潍 坊 市气 象 局 ， 山东 潍 坊 ２ ６ １ ０ １ １ ）
摘 要 简述 了 Ｄ Ｚ Ｚ ４型 自动 气 象站 的 系统 结 构和 日常 维护 的 方法 ， 指 出 了该 气 象站 遵 从新 的 功能 规格 书 ， 基 于新 的 系统技 术 构建 ， 能 够 提 高地 面 气象观 测 的 自动化 水 平 。 确保 气象观 测数 据 连 续、 准确、 及 时、 可靠 。 关 键词 ＤＺ Ｚ Ａ型； 自动 气 象站 ； 系统 结 构 ； 日常 维护 中图分 类 号 Ｐ ４ １ ５ ． １ 文 献标 识码 Ａ 文章 编号 １ ０ ０ ７ — ５ ７ ３ ９ （ ２ ０ １ ５） ０ ７ — ０ ２ ６ ７ — ０ ２
外， 还 要 检 查 采集 器 的 接 口与各 个 传 感器 以及 业 务计 算机 之 间连 接 是 否 牢 固 。 定 期 用毛 刷 清 理 采集 器 的 杂物 、 灰尘 ，
个 主 采 集器 和 若干 个 分 采集 器 ） 、 外 部总 线 、 传感器 、 外 围设
备 ４部 分 ， 如 图 １所 示 ； 软件包括嵌入式软件 、 业 务软 件 ２
际标 准 Ｃ ＡＮ ｏ ｐ ｅ ｎ协 议进 行 设计 ， 涉 及 物理 层 、 数 据链 路层 和
要 经常 观 察 观察 风 向风 速传 感器 是 否 有 卡 滞现 象 ， 定
应 用层 的标 准定 义 。 它 的 主／ 分 采集 器 采 用 统 一 的物 理 接 口
和 应 用接 口 ， 能 够 达 到兼 容 、 互 换 的 目的 。 为 了 实现 自动 气 象站 的最 小 配 置 ， 将 基 本 气 象要 素传 感 器 直 接挂 接 在 主采 集器上。 对 自动气 象 站进 行 不 同 的配 置 ， 可 以 实现 不 同观 测
DZZ4新型自动气象站供电系统故障分析及排除方法
DZZ4新型自动气象站供电系统故障分析及排除方法一、引言自动气象站是现代气象观测设备中的一种重要设备，它能够连续、自动、实时地采集各类气象要素数据，是气象观测的重要手段之一。
而自动气象站的供电系统作为其重要的组成部分，对于气象站的正常运行至关重要。
DZZ4新型自动气象站是一种先进的自动气象观测设备，但在使用过程中难免会出现供电系统故障，因此有必要对其供电系统的故障进行分析和排除，以确保自动气象站的正常运行。
二、DZZ4新型自动气象站供电系统的基本组成DZZ4新型自动气象站的供电系统主要由太阳能电池板、蓄电池、控制器和供电线路组成。
太阳能电池板通过光能转换为电能，为自动气象站提供电力；蓄电池则用于储存电能，以保证在夜间或连续多日阴雨天气无法正常发电时，仍能保证自动气象站的正常运行；控制器则起到对太阳能电池板和蓄电池的充放电管理和保护作用；供电线路则是连接各个部件的电力传输通道。
三、DZZ4新型自动气象站供电系统故障的分析1. 太阳能电池板故障太阳能电池板是自动气象站供电系统的主要能源，如果太阳能电池板出现故障，将直接影响到自动气象站的正常运行。
太阳能电池板故障的原因可能有：连接线路松动、表面覆盖污垢、损坏等。
通常可以通过检查连接线路是否松动，清洗太阳能电池板表面的污垢，检查是否有明显的物理损伤等方法来排除故障。
2. 蓄电池故障蓄电池是自动气象站供电系统的重要组成部分，它能够保证在夜间或连续多日阴雨天气无法正常发电时，仍能保证自动气象站的正常运行。
蓄电池故障的原因可能有：充电不足、放电不均等。
通常可以通过检查蓄电池的充电状态，清理蓄电池端子和连接线路，以及适当调整控制器的充放电管理参数等方法来排除故障。
3. 控制器故障控制器是自动气象站供电系统的管理和保护中枢，它起到对太阳能电池板和蓄电池的充放电管理和保护作用。
控制器故障的原因可能有：参数设置错误、元件老化等。
可以通过重新设置参数、更换元件等方法来排除故障。
DZZ4自动站培训
ZQZ-TF型测风传感器
白 红 紫
风向信号D0
风向信号D1
12 芯 插 头
风向信号D2
风向信号D3 风向信号D4 风向信号D5
棕 橙 淡蓝 黄 (空) 蓝 绿 灰 黑
风向信号D6
风速信号WS
风速电源+5V
风向电源+5V 地 屏蔽
33
SL3-1型翻斗式雨量传感器
技术指标： 承雨口内径尺寸： ￠200mm 承雨口刃口锐角： 40～45° 传感器感量： 0.1mm/斗 雨 强： 0～10mm/min 分 辨 率：0.1mm 精 度：±0.4mm (≤10mm时) ±4％（＞10mm时）
38
三、DZZ4自动站产品
39
DZZ4自动站产品
• DZZ4自动站产品：通过不同组合与配置， 衍生出不同类型的DZZ4自动站系列产品。
• 业务站：主采+地温分采+辐射分采+智能传感器 • 无人站：主采+地温分采 • 区域站：主采（四、五、六要素）
40
基于DZZ4自动站技术平台的系列产 品 ——气候站
2
一、DZZ4自动站发展历史
3
第一代自动站历史
• • • • II型站 第一代用于业务观测的自动站——II型站。 地面气象观测自动站化肇始 经历4轮考核，98年7月14日设计定型 2000年第一批自动站正式运行
4
DZZ4自动站历史
DZZ4自动站
• 2003年开始新型自动站技术(can总线技术）研究。 • 2006嘉兴试验气候站正式运行。国家局启动气候站和 新型多要素站考核。 • 07-08年，国家气候站考核。 • 08-09年，确定II代站技术路线，制定功能规格书，扩 充要素考核。 • 2010年，加智能温湿度考核，技术定型。 • 2011年6月8日，综观司正式批复WUSH-2000的设计定型， 型号统一命名为：DZZ4。
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 。
最新 DZZ4新型自动气象站硬件结构及故障诊断-精品
DZZ4新型自动气象站硬件结构及故障诊断摘要简述了DZZ4新型自动气象站的系统结构，指出了该气象站运行过程中常见的故障诊断，包括主采集器故障诊断、通信故障诊断、温湿分采集器故障和地温分采集器故障诊断、雨量传感器故障诊断、风向风速传感器故障诊断、气压传感器故障诊断等，并提出了处理故障的方法，以期为技术人员在维修工作中提供参考，从而提高故障排除准确性，确保新型自动气象站的正常、安全运行。
关键词 DZZ4新型自动气象站；硬件结构；故障诊断中图分类号 P415.1+2 文献标识码 B 文章编号 1007-5739（2015）01-0246-02 1 DZZ4新型自动气象站系统结构 1.1 结构设计DZZ4型自动气象站是江苏省无线电科学研究所有限公司严格按照中国气象局《新型自动气象（气候）站功能规格书》的要求研制的新一代自动气象站。
DZZ4型自动气象站结合国家气象业务发展和当前自动化技术，基于多年的自动气象站专业设计经验，采用当今成熟、稳定、先进的电子测量、数据传输和控制系统技术进行设计，能满足现有气象观测站的气候观测、天气观测和区域观测业务的需要；该产品具有高可靠性、高准确性、易维护、易扩展和实时远程监控等特点。
自动气象站采用主采集器+外部总线+分采集器+传感器+外围设备的硬件结构设计方式。
其中主/分采集器核心是主采集器系统，根据观测需要配置相应的分采集器系统，采集系统设备在观测场中采用分布式布局，根据传感器放置要求布设各分采集器系统，主/分采集器各自独立运行，通过CAN总线连接主采集器和各分采集器，各分采集器通过CAN 总线传送观测数据给主采集器[1]。
因此，基于客户需求能够在现场快速实现功能扩展，充分体现了灵活性的特点。
1.2 硬件结构DZZ4型自动气象采集器由1个主采集器和若干分采集器构成，采集器之间采用 CAN 总线互连。
DZZ4使用的采集器有WUSH-BH主采集器、WUSH-BTH温湿分采集器、WUSH-BG2地温分采集器等。
DZZ4新型自动气象站带格雷码
第三节 新型自动气象站
设计思路 硬件 软件
统一标准 统一功能 统一结构 统一方法 统一规范 采集器采用嵌入式系统 主分多采集器结构 主分采集器通信采用CAN总线 嵌入式Linux操作系统
新型自动气象站使用连通器方式测量水位高度。
原自动气象站蒸发传感器直接安装在蒸 发桶内,很容易受到辐射、风、温度等 的影响。 水位容易受到风等影响，波动比较大。
新型自动气象站使用的百叶箱和连通管。
超声波传感器和测量筒放入小百叶箱中， 减少水位波动对超声传感器测量的影响； 减少工作空间温度波动。
高水位刻度输出：4mA 低水位刻度输出：20 mA
2、数字量传感器
传感器输出脉冲或频率信号
雨量 如SL3-1，每翻斗计为0.1 风向(ZQZ-TF) 七位格雷码 如：239度为1111111 0度为0000000 风速(ZQZ-TF) 输出频率信号，V=0.1f
雨量传感器
降水是指从天空中降落到地面上的液态或固态 （经融化）的水。降水量是指一段时间内未经蒸 发、渗透、流失的降水，在水平面上积累的深度， 以毫米（mm）为单位。
新型自动气象站定义：
基于现代总线技术和嵌入式系统技术构建的自动 化测量系统，作为地面气象自动化观测系统中的 核心组成部分，完成气温、湿度、气压、风向、 风速、降水量、地温、蒸发、雪深、能见度等要 素的数据采集、处理及数据质量控制。
第四节 地面气象观测自动化系统组成
第二章 DZZ4新型自动气象站
地
浅析DZZ4型自动气象站电源系统常见故障处理
摘要
文章通过对 Ｄ Ｚ Ｚ ４型 自 动气 象站电源系统结 构组成 和工作 原理 的分析 ，提 出了 Ｄ Ｚ Ｚ ４ 型自 动气 象站电 自动气象站 ； 电源 系统 ； 日 常维护 ； 故 障维修
文献标识码 Ｂ
源 系 统常 见 故 障 的排 除 方 法 与 流 程 。 对 自动 气 象 站 电源 系 统 的 日常 维 护 和 故 障维 修 具 有 一 定 的参 考 意 义 。
２ ０ １ ５年 第 １ 期
文章编号 ： １ ０ ０ ５ — ８ ６ ５ ６ （ ２ ０ １ ５ ） ０ １ — ０ ０ ４ ７ — ０ ２
内 蒙 古 气 象
４ ７
浅析 Ｄ Ｚ Ｚ ４型 自动气 象站 电源 系统 常见故 障处 理
闫平 ， 高超 越 ， 赵 建 凯
（ １ ． 内 蒙 古 大 气 探 测技 术 保 障 中 心 ， 内蒙 占 呼 和 浩 特 ０ １ ０ ０ ５ １ ； ２ ． 内 蒙 占气 象 服 务 中心 ， 内蒙 占 呼 和 浩 特 ０ １ ０ ０ ５ １ ）
障排 除 方法 进行 了探 讨 ． 旨在 为 台站业 务 人员 开展 Ｄ Ｚ Ｚ ４型 自动 气 象 站 电 源 系 统 日常 维 护 和 故 障维 修 提供参考。 １ ＤＺ Ｚ ４型 自动气 象 站 电源 系统 结构 与原 理
１ ． １ 系统 结 构
遭 遇 雷击 浪 涌 时 可 以对 自动 气 象 站设 备 进 行 保 护 。 开关 电 源将 输 入 的 ２ ２ ０ Ｖ 市 电经 过稳 压 变 换 后输 出 １ ２ ～ １ ４ Ｖ 的直 流 电压 。 该 直 流 电 压被 分 为 两 路 ． 一 路 经 直流 防雷 模块 （ 作 用也 是 防止 浪涌 损坏 设备 ） 直 接 输 出， 为 主采集 器供 电 。 另 一路 通过 充 电保 护 模块 为 蓄 电池 充 电 。 当整 个 电源 系统 没有 交流 电输入 时 ， 蓄 电池 的 １ ２ Ｖ 直流 电压 经直 流 防 雷模 块 后 ， 为 主采 集 器 及传 感 器供 电 ， 来 保证 其 正 常工 作【 。
DZZ4新型自动气象站供电系统故障分析及排除方法
DZZ4新型自动气象站供电系统故障分析及排除方法一、引言DZZ4新型自动气象站是一种新型的气象观测设备，它能够自动收集、处理气象数据，并将数据发送到指定的接收设备。
而供电系统是其正常运行的重要保障，任何供电系统的故障都会影响气象站的正常运行，因此对于供电系统的故障分析及排除方法进行研究具有重要意义。
二、供电系统的组成DZZ4新型自动气象站的供电系统主要由太阳能电池板、电池组、充电控制器和供电开关组成。
太阳能电池板通过光能将太阳能转化为电能，供电给电池组进行充电，充电控制器控制充电过程，确保电池组的充电状态处于良好状态，同时根据电池组的电量情况，自动控制供电开关的开启与关闭，保证气象站的正常运行。
三、故障分析及排除方法3.1 太阳能电池板故障太阳能电池板是气象站供电系统的能源来源，如果太阳能电池板出现故障，将直接影响气象站的供电状况。
常见的太阳能电池板故障有损坏、老化、接线松动等。
排除方法：1. 检查太阳能电池板表面是否有明显的裂痕或损坏，如有，需要更换新的太阳能电池板。
2. 检查太阳能电池板的接线情况，确保接线牢固。
3. 如太阳能电池板老化严重，导致光能转化效率降低，也需要更换新的太阳能电池板。
排除方法：1. 使用电池测试仪对电池组进行测试，确保电池组的电量处于正常状态。
2. 定期对电池组进行保养，及时清洁电池表面、检查电池连接线是否松动。
3. 当发现电池组老化严重或电池极端脱落时，需要更换新的电池组。
3.3 充电控制器故障充电控制器是气象站供电系统的控制中心，如果充电控制器出现故障，将影响太阳能电池板充电，进而影响供电系统的正常运行。
常见的充电控制器故障有损坏、控制逻辑错误等。
排除方法：1. 检查充电控制器的外观，确保没有明显的损坏。
2. 使用万用表测试充电控制器的电路，排除损坏的电路部分。
3. 如发现充电控制器控制逻辑错误，需要进行参数设置或软件升级。
3.4 供电开关故障供电开关是气象站供电系统的核心部分，它根据电池组的电量情况自动开启或关闭，确保气象站的供电稳定性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
DZZ4自动气象站结构组成
DZZ4自动气象站设备外观及结构图
DZZ4自动气象站功能结构
气象要素变换 传感器
数据采集器系统
数据采集
数据存储
利用了包括： 机电转换、光电 转换、压电转
换、电-磁转换、 材料特性变化等 各种转换，把气 象要素转变为可 以进行仪器处理
长线串口 直接连通
RS232/RS422/RS485 串口通讯电缆
数据传输 命令处理
数据传 输以及交 互控制命 令处理。
远程无线 数据传输
以太网 数据传输
GPRS CDMA1X 3G、卫星 通讯网络
远程中心站服务器
计算机网络
网络计算机
自动气象站电源供电系统
后备电源
电源（充电）控制器
蓄电池 交流市电 太阳能 风力发电
配置（DZZ4型）
自动站机箱
DZZ4
电源箱
DZZ4-PD1
主采集器
WUSH-BH
温湿度分采
WUSH-BTH
温度传感器
WUSH-TW100
湿度传感器
DHC2
气压传感器
DYC1
雨量传感器
SL3-1
雨量电缆、温湿分采CAN线、电池连接线、电源线、串口线、光纤通信盒 （光线通信、模块配套电源）、光纤尾纤、蓄电池、温湿度安装支架、托盘、 小桶、量杯、万用表、水平尺、指北针、活动扳手、大十字起、小一字起、
DZZ4自动气象站结构与 原理
自动气象站定义
AWS
Automatic Weather Stations
AWOS
Automated Weather Observing Systems
能自动进行地面气象观测、 存储和发送观测数据，并 能根据需要将观测数据转 换成气象电报和编制成气 象报表的地面气象观测设 备
的电信号。
根据传感器输 出的电信号类型 不同，采用不同 数据采集处理电 路。
对传感器输出 的模拟电信号进 行A/D转换处 理，对输出的脉 冲频率信号进行 计数或检测信号 周期处理。
对采样数据进 行计算处理，得 到相关的气象要 素观测数值。
保存观测 记录数据， 以备查询、 处理。
雷电防护系统
本地终端计算机
利用仪器自动地进行观测 和发送或记录观测数据， 并根据需要，可直接地或 在一个编报站将观测数据 转换成电码形式的系统。 （WMO,1981）
新型自动气象站发展
1999
启动地面基本气象要 素的自动气象观测
全面达到WMO规定的观 测指标，形成自动化、集 约化、标准化的业务体系。
2020
2008
中国气象局编制《新 型自动气象站功能规 格需求书》，统一了 自动气象站设计要求。
DZZ4自动气象站结构原理
❖传感器 ❖采集器 ❖电源 ❖通信
结构原理—传感器
传感器类型 模拟传感器 数字传感器 智能传感器
传感器名称
气温传感器
地温传感器 湿度传感器 蒸发传感器 辐射传感器 翻斗雨量传感器 风传感器 气压传感器
温湿度智能传感器
称重降水传感器 雪深传感器
型号
WUSH-TW100
ZQZ-TW DHC2 WUSH-TV2 FS系列 SL3-1 ZQZ-TF DYC1
采集器采用嵌入式系统 主分多采集器结构 主分采集器通信采用CAN总线
嵌入式Linux操作系统
新型自动气象站设计结构
DZZ4自动气象站简介
DZZ4型自动气象站作为一种地面气象自动化观测系统， 可完成气温、湿度、气压、风向、风速、降水量、地温、 蒸发、雪深、能见度等要素的数据采集、处理、质控、存 储和传输。
200 6
五种型号的新型自动气象 站完成设计定型，在业务 中推广使用。
2012
全面提升：
建立完2善0的1 全自动化
业务流7程和观测规范
2015
第二次跨越： 初步实现云能天自动观测，基 本建立全自动化业务流程和观 测规范。制定了地面软硬件技 术标准和集约化技术架构。
新型自动气象站发展
DZZ3—上海长望气象科技股份有限公司
结构原理—温度传感器工作原理
铂电阻温度传感器是根据铂电阻的电阻值随温度变化的原理来测 定温度的。
测 V 1、 V 2 值 即 可 求 得 Rt: R t=R 0*V 1/V 2
温 度 计 算 公 式 ： T=A+B*Rt+C*Rt2
它基于现代总线技术和嵌入式系统技术构建，由硬件和 软件两大部分组成。
硬件包括采集器（1个主采集器和若干个分采集器）、外 部总线、传感器、外围设备四部分。
软件包括嵌入式软件、业务软件两部象站设备外观及结构图
DZZ4自动气象站结构组成
设备配置清单
设备名称
新型自动气象站发展
DZZ4—江苏省无线电科学研究所有限公司
新型自动气象站发展
DZZ5—华云升达（北京）气象科技有限责任公司
新型自动气象站发展
DZZ6—中环天仪（天津）气象仪器有限公司
新型自动气象站发展
DZZ1-2—广东省气象计算机应用开发研究所
新型自动气象站设计结构
设计思路 硬件 软件
统一标准 统一功能 统一结构 统一方法 统一规范
如SL3-1，每翻斗计为0.1mm ➢ 风向(ZQZ-TF)
七位格雷码，如239度为1111111， 0度为0000000 ➢ 风速(ZQZ-TF)
输出频率信号，V=0.1f
结构原理—传感器
智能型传感器
传感器内含嵌入式处理器，进行数据采样和处理， 直接输出数据。采集器按一定协议直接读取其数据 。 常见传感器
气压：DYC1气压计 能见度：HY-35（HW-N1）能见度 称重降水：DSC1称重雨量传感器 雪深：DSS1雪深传感器 天气现象传感器 云观测传感器
结构原理—温度传感器
WUSH-TW100温度传感器
精度： 0.05℃
WUSH-TW100是高精度铂电阻温度传 感器，等级为IEC60751 AAA，测量范 围(-50～+60)℃。传感器采用不锈钢铠 装，防护级别达到IP67。该传感器具有 极佳的可互换性和长期稳定性，广泛应 用于气象、水文和环保等部门。
WUSH-BTH
DSC1 DSS1
结构原理—传感器
模拟量传感器
传感器输出电流或电压，采集器按规范要求对其进行采 样计算，输出各气象要素值。 温度: WUSH-TW100 （ZQZ-TW）温度传感器 温湿度:DHC2湿度传感器 其他 辐射传感器、蒸发传感器等
结构原理—传感器
数字量传感器
传感器输出脉冲或频率，采集器对其采样计算。 ➢ 雨量