日照时数观测仪功能需求书

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1、附件自动日照计功能规格需求书中国气象局综合观测司2014年12月编写说明本功能规格需求书规定了自动日照计的相关技术要求，包括：组成结构、功能和测量性能指标、环境适应性和业务运行等要求，可作为自动日照计的设备研制、生产、测试评估的依据。本功能规格需求书由中国气象局综合观测司委托中国气象局气象探测中心组织编写，修改权、解释权属于中国气象局综合观测司。主要编写人员：吕文华、丁蕾、贺晓雷、杨云、边泽强、权继梅、崇伟。20目录1前言11.1目的11.2适用范围11.3制定依据12组成结构要求22.1概述22.2日照传感器22.3数据处理单元32.4供电单元32

2、.5外围结构33功能要求43.1日照观测43.2数据采样43.3数据处理43.4数据格式43.5数据存储43.6数据传输53.7时钟管理功能54性能要求54.1自动日照计性能要求54.2观测时制要求54.3数据质量控制标识规定64.4电源要求65环境适应性要求65.1气候条件65.2外壳防护等级65.3抗盐雾要求75.4电磁兼容性要求76业务运行要求86.1运行状态信息86.2产品的可靠性86.3可维护性86.4检验要求96.5设备寿命9207结构和外观要求97.1机械结构要求97.2机械强度要求97.3材料与涂覆要求107.4外观要求108其他要求

3、108.1技术文件108.2安装与场地要求108.3安全要求118.4防雷要求11附录12附录Ａ分钟日照算法12附录Ｂ数据格式、观测要素及编码13附录C设备状态要素编码19201前言1.1目的日照是指太阳在一地实际照射的时数，是地面气象台站观测的基本项目。日照时数定义为在一给定时段内太阳直接辐照度超过120W/m2的各分段时间的总和。目前我国气象部门对日照时数的观测普遍使用的是暗筒式（又叫乔唐式）和聚焦式日照计，该仪器的日照纸需人工制作、安装和更换，日照时数需要根据感光迹线进行人工判断，自动化程度低，测量结果精度较低、资料可比性和一致性难以保证，即使

4、同一台仪器的记录的可比性也不是很理想。随着当前地面气象观测自动化的发展，该仪器已经不能满足自动化业务观测的需求，亟待研制具有自动观测、性价比高、精度高、维护方便等特点的可以业务运行的日照计。自动日照计的应用对监测天气气候状况、农业生产、太阳能开发、建筑规划与设计、环境监测等都有重要意义。1.2适用范围本功能需求书规定了自动日照计的结构、功能、性能、环境适应性和业务运行等要求，为设备制造单位提供产品设计和生产的依据。1.3制定依据本功能规格需求书依据或参考下列文件资料编写：[1]世界气象组织《气象仪器和观测方法指南（第七版）》；20[2]中国气象局《地

5、面气象观测规范》(2003年)；[3]中国气象局《新型自动气象（气候）站功能规格书》（业务试用版）。2组成结构要求2.1概述自动日照计由硬件和软件两部分组成。其硬件可分成日照传感器、数据处理单元、电源和外围组件4个主要部分。自动日照计既可以与微机终端连接组成日照观测系统，也可以作为日照传感器挂接在其它采集系统上，组成结构见图1，其软件可完成日照数据采集、处理、存储和发送等。数据处理单元自动气象站或终端微机日照传感器RS232、供电单元太阳能电池板或交流供电图1日照观测系统结构图2.2日照传感器日照传感器结构如图2所示，其核心部件为3个光电感应器件，放

6、置于一透明玻璃罩内，其中1个光电感应器件用于测量总辐射，另外2个光电感应器件用于测量散射辐射，其遮光罩应采用特殊的全分天空方式，使二者不能同时暴露于阳光下。传感器内部通过一系列的转换，得到代表太阳直接辐射的电信号，当直接辐射大于等于120W/m2时，输出相应电平表示的日照信号。利用直接辐射表或总辐射20表和散射辐射表的测量值可以计算日照时数，但该类辐射仪器不属于本功能规格需求书的规定范畴。图2日照传感器结构图2.3数据处理单元数据处理单元由中央处理器、时钟电路、数据存储器、接口、控制电路等部分构成，它是自动日照计的关键部件。主要功能是负责对传感器的输

7、出信号进行采样，并对采样样本进行质量控制、数据运算处理、记录存储，并进行与自动气象站或终端微机之间的数据通信。2.4供电单元供电控制单元负责为传感器和数据处理单元提供工作电源，通常使用12V蓄电池供电，可使用交流电或太阳能（风能等）对蓄电池进行充电。2.5外围结构外围结构主要包括传感器安装立柱、支架及其附件。3功能要求3.1日照观测日照传感器20通过测量太阳辐射，直接或间接得到太阳直接辐照度，根据设定的阈值，判断有无日照。传感器输出以高、低电平表示的日照信号，同时也输出代表直接辐射的信号，用于监控传感器工作状态。3.2数据采样每10s对传感器进行一次

8、采样，1分钟采集6次。3.3数据处理对采样得到的电压信号进行判断，如果判断为有日照，则将这10秒累计到日照时