自动日照计功能规格需求书.doc

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。 目 录 1 前言 1 1.1 目的 1 1.2 适用范围 1 1.3 制定依据 1 2 组成结构要求 2 2.1 概述 2 2.2 日照传感器 2 2.3 数据处理单元 3 2.4 供电单元 3 2.5 外围结构 3 3 功能要求 4 3.1 日照观测 4 3.2 数据采样 4 3.3 数据处理 4 3.4 数据格式 4 3.5 数据存储 4 3.6 数据传输 5 3.7 时钟管理功能 5 4 性能要求 5 4.1 自动日照计性能要求 5 4.2 观测时制要求 5 4.3 数据质量控制标识规定 6 4.4 电源要求 6 5 环境适应性要求 6 5.1 气候条件 6 5.2 外壳防护等级 6 5.3 抗盐雾要求 7 5.4 电磁兼容性要求 7 6 业务运行要求 8 6.1 运行状态信息 8 6.2 产品的可靠性 8 6.3 可维护性 8 6.4 检验要求 9 6.5 设备寿命 9 7 结构和外观要求 9 7.1 机械结构要求 9 7.2 机械强度要求 9 7.3 材料与涂覆要求 10 7.4 外观要求 10 8 其他要求 10 8.1 技术文件 10 8.2 安装与场地要求 10 8.3 安全要求 11 8.4 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 19 1 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）》； [2] 中国气象局《地面气象观测规范》(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。 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