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1、地面气象观测仪自动化计量业务技术要求（1.0版）2024年5月中国气象局综合观测司333566680003347889022234457788999900(1.1.1111111111222222222222222233I前言2技术要求2.2 温度自动计依系统业务技术要求.2.2.1 适用对象2.2.2 功能要求2.2.3 性能要;R2.3 湿度自动计量系统业务技术要求.2.3.1 适用对象2.3.2 功能要求2.3.3 性能要2.4 气压自动计送系统业务技术要求.2.4.1 适用对象2.4.2 功能要求2.4.3 性能要2.5 .自动计址系统业务技术要求.2.5.1 适用对象2.5.2 功能
2、要求2.5.3 性能要求2.6 风速自动计址系统业务技术要求2.6.1 适用对象2.6.2 功能要求2.6.3 性能要求2.7 风向自动计量:系统业务技术要求.2.7.1 适用对象2.7.2 功能要求2.7.3 性能要，依2.8 自动计及系统信息化技术要求.2.8.1 适用对象2.8.2 信息化功能要求2.8.3 计收证书产M输出数据格式2.8.4 计算资源及网络要求3自动化业务能力要求3.1 温度自动计量系统业务能力要求一3.2 湿度自动计J1.t系统业务能力要求.3.3 压自动计依系统业务能力要求.3.4 南城自动计量系统业务能力要求.3.5 风速自动计量系统业务旎力要求3.6 风向自动计
3、疑系统业务能力要求.4配套菸础设施要求4.2 墙面及地面4.3 实脸型环境314.4 供电314.5 照明324.6 用水325其他要求325.1 可SE性325.2 件棒性325.3 兼容性335.4 可维护性33附件：气象计量证书产品数据格式341前言为提升地面气象观测仪自动化计量能力，进一步提高气象计量业务效率，指导地面气象观测仪自动化计量能力建设。中国气象局综合观测司委托中国气象局气象探测中心，内蒙古、辽宁、江苏、浙江、安徽、山东、湖南、广西、贵州、青海、新疆省（区）气象局装备保障部门联合制定地面气象观测仪自动化计量业务技术要求（1.0版）。本文件适用于地面气象观测仪白动化计量系统的研
4、制生产、测试验收和业务运行。2技术要求2.1总体要求地面气象观测仪自动化计量系统包括温度自动计量系统、湿度自动计量系统、气压自动计量系统、雨量自动计量系统、风速自动计量系统和风向自动计量系统，各系统应能够白动完成地面气象观测仪计量工作，且满足以下要求：（1）系统应集成计量标准器及其配套设备，具备按照相关计量技术规范要求开展全自动批量计量的能力，自动提供准确的测量结果和满足计量技术规范要求的不确定度。（2）系统应具备与计量业务系统数据交互功能，如获取传感器基础数据和上传计量数据信息等，数据格式须符合省级气象计量信息标准数据格式（气测函（2023）281号）要求。（3）系统应具备批量扫码信息识别功
5、能，自动实现被检传感器、二维码和数据采集通道的匹配。（4）系统应支持从智能气象测量仪通信接口获取设备唯标识（U1.D）,从计量业务系统关联获取设备信息，与数据采集通道匹配。（5）系统应具备便捷式接线设计，支持线路盲接。（6）系统应支持标准器、配套设备、被检传感器数据实时图形化显示。（7）系统应具备一键启动功能，能够实现计量环节全自动运行，自动完成检定（校准）点控制、稳定性判断和数据采集等。（8）系统应具备计量数据白动处理功能，按照计量技术规范要求生成相应原始记录，自动提示传感器是否合格。（9）系统应具备证书定制功能，根据审核和批准结果自动生成证书和检定结果通知书，原始记录和证书格式可根据需求定
6、制。（10）系统应具备冗余设计和故障恢复能力，确保在自动辅助设备故障或网络故障等情况下，计量工作可在人工模式下正常完成。（I1.）系统应具有电气安全、控制安全和数据安全设计,防止系统运行过程中出现危及人身、设备设施和数据信息安全的状况；系统具备访问控制和加密通信等安全机制，确保数据的完整性和保密性。（12）系统应具备可扩展性，具有二次开发接口，具备灵活配置计量技术规范参数的能力，能够适应业务发展需求.（13）系统应具备计量数据本地显示和存储功能。（14）系统应能够实时监测设备运行情况，自动判断设备工作状态，当设备出现异常应能够示警，严重时应终止设备运行。2.2 温度自动计量系统业务技术要求2.
7、2.1 适用对象温度自动计量系统适用于自动气象站伯电阻温度传感器（以下简称温度传感器）、智能气温测量仪和智能地温测量仪自动计量业务。2.2.2 功能要求温度自动计量系统设计分为单槽多点变温计量和多槽单,点恒温计量两种模式。单槽多点变温计量模式由温度标准器、温场控制设备、环境监测模块、多通道数据采集模块、传感器辅助工装件、通信传输模块、供电系统和电源控制模块组成，其硬件结构如图2-1所示。囱回图2-1单梢多点变限计5械式温度自动计量系统结构框图多槽单点恒温计量模式的硬件结构由温度标准器、温场控制设备、环境监测模块、多通道数据采集模块、传感器辅助工装件、自动输送模块、通信传输模块、供电系统和电源控
8、制模块组成，其硬件结构如图2-2所示。图2-2多楙单点恒温计量模式温衣自动计量系统结构框图单槽多点变温计量模式应能实现被检设备在单个温场控制设备中完成多点全计量流程，系统自动完成温场控制设备的变温控制及必要的温场介质补充、更换。单槽多点变温计量模式应具备单机单次不低于16支温度传感器或6支智能气(地)温测量仪计量能力。该模式下温度自动计量系统具有多任务集约控制功能，可通过倍增成套硬件设备来扩展计量能力。多槽单点恒温计量模式应能实现系统依托自动输送模块实现被检设备在各个温场控制设备中的单点计量，被检设备在各个温场控制设备间的移动由系统按照计量流程自动控制，并行协同完成全计量流程。多槽单点恒温计量
9、模式应具备单工装模块不低于16支温度传感器或6支智能气(地)温测量仪计量能力。多槽单点恒温计量模式下，系统应兼容单槽多点变温计量模式。2.2.3 性能要求温度自动计量系统技术性能要求如表2-1所示。表2”温度自动计量系统技术性能要求类别设曾名称主要技术指标适用场景标准器标准钿电阻温度计测星苞国满足：(-60-80):准确发等级：一等或二等.适用于标准器固定干单个温场控制设得中；智能气温测贵仪计盘应选择一等标准的电阻温度计作为标准器.精密测温仪测所越围满足：(-60-80):最大允许误差：0.02C或0.05C适用于标准器和被检仪器同步移动的情形：智能气海测量仪计附应选择最大允许误差0.02C的
10、精密测图仪作为标准器，配套设备精密测温电桥相对误差不大于IXKr5.与标准钠电阻温度计配套使用。多通道电阻测技仪电阻测E：范附：d激励电流W1.mA；W15PPm或0.4mft0-400).激励电在W1.mA：15PPm或0.5m(04(X)0)C,激励电流WO.ImA钿电阻测量通道数:不少于16路4线制接入通遒；电阻分辨力:S1.m(检定PtHx)B4).适用于测量被检温度传感器的四规制电阻值。温场控制设得温度范围:(-60-80)C：温衣均匀性：水平温差E0.02X?(-60-0)C时，O.OC0-8)C时：破大温差W002CC时，WOQ1.C(080)七时:温度波动性：0.02C/10m
11、in(-M-80C：有效工作区域尺寸：测试槽开口应不小T145mm,深度应不小F450mm；具缶自动换液、补液功能:配相排气装也.防止导热介质挥发污染空气：具备远程控温设置、压缩机启停、开关机等功能。环境监测设备温度测址池围：0-50）C,最大允i午误差：+0.5C；湿度测鬓范Ba1.（10-90）%RH：最大允许误差：5%RH.辅助设备供电系统及电源控制模块输出电压范用I（0-24）VDC；输出数ft：不低干多通道电阻测仪测址通道：输出精度:0.1V：内汽电池；支持不低于连续8小时供电.适用于被检仪潴是智能气温测量仪时的设备供电。通信传输模块支持WIFRUSB.1.AN或RS-232等方式。
12、设备信息采集和智能识别模块支持被检传感器快速便捷接入系统,具备：维码扫描，自动在计量业务系统中印配传骋器将础数据信息，实现二维码、被检传序器和采集通道自动匹配.自动输送模块实现被检传字零在不同温场控制设招问自动切换功能，负重能力需满足传感器工奘及负荷更显要求，在加教传感器工装下具有防熊动/抖动设计，防止介侦外激.适用于多榜单点恒温模式中被检设备的自动输送。2.3 湿度自动计量系统业务技术要求2.3.1 适用对象湿度自动计量系统适用于自动气象站湿度传感器和智能湿度测量仪自动计量业务。2.3.2 能要求湿度自动计量系统设计分为温湿度仪检定箱计量和湿度发生器计量两种模式。温湿度仪检定箱计量模式由温湿
13、度仪检定箱、精密露点仪、多通道数据采集器、直流供电电源、上位机等配套设备组成，如图2-3所示。该模式卜.，温湿度仪检定箱提供稳定的湿度环境，精密露点仪作为湿度标准器,多通道数据采集器用于采集被检湿度传感器的电信号，直流供电电源为被检传感器供电，上位机检定系统软件可以控制温湿度仪检定箱、精密露点仪和多通道数据采集器等设备,按照计量技术规范要求实现湿度传感器的自动计量工作。温湿度仪检定箱计量模式具有单机单批次不低于24支计量能力。支持超差传感器的自动调整和重检。系统具有多任务集约控制功能，可通过倍增温湿度仪检定箱来扩展计量能力。图2-3温湿度仪检定箱计量模式自动计玳系统结构框图湿度发生器计量模式由
14、湿度发生器(双压法)、智能工装模块、自动传输模块和上位机等配套设备组成，如图2-4所示。该模式下，湿度发生器提供稳定的湿度环境和标准数值，智能工装模块用于采集被检湿度传感器的电信号及供电,自动传输模块用于传感器自动搬运，上位机检定系统软件可以控制湿度发生器和自动传输模块等设备，按照相关计量技术规范要求实现湿度传感器的白动计量工作。湿度发生器计量模式具有单机单批次不低于5支计量能力。支持超差传感图2-4湿度发生器计肽模式力动计量系统结构框图2.3.3 性能要求温湿度仪检定箱计量模式卜的湿度自动计量系统技术性能要求如表2-2所示。表2-2温湿度仪检定箱计试模式技术性能要求类别名称主要技术指标适用场
15、景标准器精密露点仪就点测量范围：(-20-20)C：露点最大允许误差；0.2C：湿度最大允许谡差:.0%RH适用于自动气飘站湿度传感器的计址业务。配套设备温湿度仪检定粕相度调节范困：(IO95%RH;工作温度范困：(5-50)T：温度波动度：士0.2：温度均匀度：0.3r：湿度波动收：0.8%RH;温度均匀度：1.0%RH:测试室尺寸：不低于3001.环境监刈设备温度测量范围:(050)C，最大允许谈拈士0.5。湿度测显范围：(1090%RH,最大允许误差：5%RH;气压测埴范围：(SOO-I1.OO)hPa.最大允许误委：2.5hPao多通道数据采集器测St范围:80%RH时,1.mi11!
16、W80%RH时C,最大允许误差:0.5C;温度测量范困：%RH.J许误差：5%RH:气压测量范围：(5007100)hPa,最大允许误差:2.5hPa.设备信息来集和智能识别模块支持践路自接和智能识别功能，具备：itt码扫描，自动在计出业务系统中匹配性感器基础数据信息,实现二维码、被检传感器和采集通道自动匹配。通信传输模块通信接I-I支持WIFkUSB.1.AN或RS232等方式.自动传输负重能力需满足传感静工装及负荷重量模块要求，在加我传络器工装下具有防震动，抖动设计.2.4气压自动计量系统业务技术要求2.4.1 适用对象气压自动计量系统适用于自动气象站气压传感器和智能气压测量仪自动计量业务
17、。2.4.2 功能要求气压自动计量系统主要由气压标准器、气压发生器/压力控制装置、环境监测设备、多通道直流电源、通信传输模块、设备信息采集和智能识别模块、自动愉运系统、传感器工装板和上位机组成，如图2-5所示。图2-5气压自动计辰系统结构框图气压发生器/压力控制装置产生稳定气压环境，通过管路与气压标准器和被检气压传感器连接。环境监测设备用广监测采集温度、湿度、气压等环境参数。多通道直流电源用于为被检气压传感器供电，满足传感器供电要求。通信传输模块实现各硬件设备通信，采集被检气压传感器输出的数字信号。设备信息采集和智能识别模块用于批量识别被检气压传感器设备信息，与数据采集通道关联匹配。自动愉运系
18、统用于多个工装板的自动切换和装载，使系统具备多批次连续自动检定能力，并能够自动升降调节被检气压传感器高度，使被检气压传感器高度与标准压力参考位置高度在同一水平面。系统可配置不少于4个传感器工装板，传感器工装板至少有8个传感器快插槽位，传感器工装板自动切换和装载时支持将传感器工装板上所有被检气压传感器电源接口、通信接口和管路接口与系统自动连接和断开。上位机检定系统软件可以控制气压发生器/压力控制装置、气压标准器、多通道数据采集器、自动输运系统等设备，按照相关计量技术规范要求实现气压传感器的自动检定和校准，并进行符合性判定,计量数据本地存储并自动上传计量业务系统。系统能够实现人工/半自动状态运行，
19、并支持超差传感器的自动调整和重检。系统单机单次检定能力不低于8台，具备多批次连续自动计量能力。系统具有多任务集约控制功能，支持设备倍增扩展计量能力。2.4.3 性能要求2.4.4 量系统技术性能要求如表2-4所示。表2-4气压自动计量系统技术性能要求类别设备名称主要技术指标适用场景标准器绝压型，体活富式压力计测量范h100-1600)hPa；准确度等级:0.01级:压力计最大允许误差：实际测量质力值的0.01%：活富有效面积：不小于0.97Cna活富有效面积以大允许误差：0.006%：活塞及其连接件质量和专用hF耻准礴度等级:0.01级：示值最大允许误差：0OhPa；回程误差：不大于示值报X允
20、许误差的绝对(ft的1/2：年稳定性：相同压力点气压发生器示值年变化At的绝对值不大于最大允许误差的绝时值;抗过载能力：上限值1.1倍，卜限值0.9倍,卸载后测量范阚内示值误差、回程误差和年秘定性应符合相应要求：气压控制稳定性：在气压控制稔定状态下，气压发生器在120s内的最大值与国小值之差不超过显大允许误差的绝对值：控H超调量和同调屈：在控制气压上升/下降过程中,不应超过/低于目标压力值0.5hPa；控制响应时间：起始压力与目标压力间隔为1()0hPa时，从起始控制至稳定输出目标压力所需时间应不超过30s；负载能力：当负载漏气率为04hPa/min时,在负载容积及测盘范围内,气压控制稳定性、
21、控制超调fit和网调量及控制响应时间应符合相应要求。限套设备气体压力控制装置一般由压力源、立空源和压力调节器组成。适用于与绝压型气体活塞式压力计配套使用.多路电压测旗模块测城范围：%RH,爆大允许误差：5%RH：气压测fit范围：（5007100）hPa,破大允许误差；2.5hPa,2.6 风速自动计量系统业务技术要求2.6.1 适用对象风速自动计量系统适用于自动气象站风速传感器、超声波风向风速测量仪器、智能风测量仪和智能二维超声风测量仪的风速自动计量业务。2.6.2 功能要求风速自动计量系统由风洞、风速标准装置、自动装载系统、全自动传送系统、通信单元、控制管理单元等组成，能实现风速测量仪器的
22、全自动检定。风速自动计量系统结构框图如图2-9所示。钟级气象计吊数据陈图2-9风速FI动计fit系统结构柢图风洞包括直流式风洞和回流式风洞。风速标准装置通常使用标准皮托管、热线风速计和精密数字微差压计。自动装载系统由传送系统和辅助工装模块组成。直流式风洞要求全白动传送系统长度应不超出风洞长度，不影响风洞外回路性能。信号采集与传输模块包括风速传感渊固定底座、风速信号采集传输模块(智能工装)、无线接入模块、电源控制和通信传输模块、设备信息采集和智能识别模块。风场环境采集设备包括温度、湿度和气压测量仪器，用于自动采集风场环境参数，并参与计算标准风速。控制管理系统主要分为操作单元和电气控制单元。操作单
23、元作为整个风洞实验室的控制中枢，可以获取整个风洞的运行状态、控制风洞的启停，调节风速并获取被检传感器和标准器的数据等。电气控制单元用于风洞的电气控制，具有抗电磁辐射干扰功能，具有手动控制风洞启停的功能。风速自动计量系统除满足总体要求外，还应满足以下功能要求：(1)风洞能自动控制风速，对技术指标范围内风速可进行全量程的精确控制，具备自动恢复功能，每完成一次检定后，能自动恢复到初始状态；当辅助设备发生故障时，可以切换到人工模式实现风速的控制。(2)能自动获取和存储风洞工作段的温度、湿度、气压值，对标准风速自动修正。(3)具备自动装载和自动传送功能，传送工装能给通信单元实时无线供电。(5)具备一键启
24、动功能，能够实现计量环节全自动运行,具有自动抓取、自动固定、自动传输、精确定位功能，可白动完成风速控制、稳定性判断、数据采集等。(6)具备标准风速计算用温度、湿度、气压、微差压数据以及计量数据、实验室环境数据的本地存储功能。2.6.3 性能要求风速自动计量系统技术性能要求如表2-6所示。表2-6风速自动计V系统技术性能赞求类别名称主要技术指标适用场景标准潺标准皮托管校准系数：09977.003:H1.复性：0.3%,热线风速计测fit?E围：（O52O）11s:61大允许谈差：0.1m；具符数据传输功能。做差乐计测歌范围：上限不低于100oPa（适用于40m.上限不低于3000Pa（适用于70
25、ms：最大允许误基：0.5Pa;具备数据住输功能，与标准皮托管配套使用.1.DV激光多普初测速计测速范围：优于（0.1-70）m/s：不确定度：U=O.3%（A=2）.可作为在选标准器，配套设备风涧风速范围：过前（O.53O）ms或（0.5-70）m/s,特殊情况下风速范附可根据备求进行扩展:崇流度：0.5%;流速稔定性：0.5%;流速均匀性：W1%：气流偏角：W1。：If1.塞比：0.05（闭口风洞），0.1（开F1.风洞.阉蒸（0.530）Ws的风洞可适用于地市徽风速计量能力建设：（0.5-70）m/s的风洞可适用于国家徼和省级风速计携能力建设：时于具有特殊需求的情况下,可根据需要扩展风洞
26、风速范困。风场环境测城设法温度仪:测鬓范困：覆盖（0-50）-Cs最大允许误差：05C：具的数据无线传输功能.湿度仪：测现范围：覆盖（10-9（）%RH：最大允许误差:4%RH（80%RH,8%RH（80%RH）s具的数据无线传输功能.气压计：测盘范困：搅盅（5W）-I1.oo）hPa：准确度等鞭：02级：具备数据无i传输功能,自动控制设备电源控制和通信传输模块提供两通道电压输出，满足传感器供电要求，每个通道可以独立设次电压输Hi.支持不低于连续8小时供电需求：艮备适用传感潺数据采集和传怆功能.通信接口支持W1.FI、USB、1.AN或RS232等方式。设备信息采集和智能识别模块支持传感器二雒
27、码扫描,自动在计fit业务系统中匹配传感涔艇础数据信息，实现二维码、被检传感器和通信单元自动匹电环境监刈设备海度测显范图：St盖（0-50）C,最大允许误差：10.5X2：湿度测收范困：留芾(IO9O)%RH,最大允许误差：4%RH(8WRH.i8%RHOS(WiRH).辅助工奘模块工装支持自动气象站风速传礴器、超声波风向风速测贵仪器、智能风测Ift仪和智能二维超声风测量仪等被检仪器,在自动化系统故障时支持全流程人工控制操作。2.7 风向自动计量系统业务技术要求2.7.1 适用对象风向自动计量系统适用于自动气象站风向传感器、超声波风向风速测量仪器、智能风测量仪和智能二维超声风测量仪的风向自动计
28、量业务。2.7.2 功能要求风向自动计量系统由风洞、风向标准装置、自动装载装置、全自动传送系统、通信单元、控制管理系统等组成，能实现风向测量仪器的全自动检定。风向自动计量系统结构框图如图210所示。货被气象计fcitk据:班图2-10风向自动计量系统结构示意图风向自动计量系统的标准装置主要包括角度编码器、标准皮托管、热线风速计、精密数字微差压计等；配套装置和自动控制设备主要包括风洞、辅助工装模块（高精度双轴转台主体、转台控制器、风向测试夹具）、传送系统、信号采集与传输模块、风洞控制系统等，信号采集与传输模块由设备信息采集和智能识别模块、通信传输模块、电源控制和环境监测设备等构成。风向自动计量系
29、统除满足总体要求外，还应满足以卜.功能要求：（1）能自动控制转台实现风向传感器角度变换，控制风洞进行风向传感器的自动检定。（2）能根据风场流向自动转动风向传感器至零度位置。（3）具备一键启动功能，能够实现计量环节全自动运行,具有自动抓取、自动固定、自动传输、精确定位功能，可自动完成风向检定。2.7.3 性能要求风向自动计量系统技术性能要求如表2-7所示。技2-7风向自动计依系统技术性能要求类别名称主要技术指标适用场景标准器角度编码器测埴范围：0360。；最大允许误差：0.5%标准皮托管校准系数：0.997-1.003：重复性：03%,可与风速自动计Ift系统共用.热线风速计测量范囹：（0S20
30、）ns:最大允许误差：0.1m/s：具备数据传输功能，微型压计测盘范阚:上限不低F1.oOoPa（适用干40m/s,上限不低于3（XX）Pa（适用于70WS；最大允许误差：0.5Pa;具需数据传输功能。配套设备风洞风速范困：植筋O.53O）m/s或（0570）11s:素流度：0.5%:流速稳定性：0.5%:流速均匀性：%s气流偏角：r：阻塞比：0.05（闭口风洞，0.1开口风洞）。风向信号采集器数字多用表：直流电压测*的困：（020）V,最大允许误差：0.5%f1.itU流测工池围：（020）mA.最大允许误差：0.5%.格雷码采集器；支持六位、七位、八位格雷码采集和解码。自动控制设备电源控制
31、和通信传箱模块提供两通道电压输出，满足传蚪器供电要求,每个通道可以独立设置电压输出，支持不低于连续8小时供电需求：R备适用传感涔数据采集和传怆功施，通信接口支持W1.F1.USB、1.ANjjKRS232等方式。可与风速自动计地系统共用.设需信息枭篥和智能识别模块支持传感器二维码扫描，自动在计量业务系统中匹配传感涔基础数据信息.实现二推码、被检传感揖和通信单元自动匹七可与风速自动计贵系统共用.环境监测设需品度测麻范围：覆盅（0-50）匕，最大允许误差：0.5r；湿度测量范围:抱盖（1090）%RH,最大允许误差：4%RH（WSo%RH.i8%RH（80%RH）.可与风速自动计录系统共用。辅助工装模块工装由高精度双轴转台主体、转台控制器、风向测试夹具构成，支持自动气象站风向传路器、超声
