Назначение
Станции погодные автоматические AWS310 (далее - станции AWS310) предназначены для автоматических измерений метеорологических параметров: температуры воздуха, температуры почвы, температуры воды/льда, относительной влажности воздуха, объёмного относительного содержания воды в грунте (влажности почвы), скорости и направления воздушного потока, атмосферного давления, высоты облаков, метеорологической оптической дальности, количества осадков, энергетической освещенности, продолжительности солнечного сияния, уровня воды (гидростатического давления), высоты снежного покрова.
Описание
Принцип действия станций AWS310 основан на измерении первичными измерительными преобразователями метеорологических параметров. Метеорологические параметры преобразуются в цифровой код преобразователями измерительными (контроллерами) и передаются по линиям связи в центральную систему, где результаты измерений обрабатываются, отображаются на дисплее метеостанции, регистрируются и архивируются.
Конструктивно станции AWS310 построены по модульному принципу. Станции AWS310 состоят из модуля измерительного, модуля центральной системы, модуля электропитания, линий связи и вспомогательного оборудования. Общий вид станций AWS310 представлен на рис.1.
Модуль измерительный состоит из первичных измерительных преобразователей метеорологических параметров (таблица 2) и вспомогательного оборудования. Первичные измерительные преобразователи расположены на траверсах, которые крепятся к одной или нескольким метеоро-логическиим мачтам. Осадкомер размещен на отдельной стойке рядом с метеорологической мачтой.
Измерители влажности и температуры НМР155 и HMP110 (далее - измерители) имеют сенсоры влажности ёмкостного типа, платиновые сенсоры температуры Pt100.
Принцип действия термометров сопротивления DTS12G/W основан на свойстве платины изменять свое сопротивление с изменением температуры.
Принцип действия датчиков влажности почвы Decagon ECH2O EC-5 основан на зависимости диэлектрической проницаемости почвы от объемной доли воды, содержащейся в грунте.
Принцип действия преобразователей скорости воздушного потока WAA151/252 основан на преобразовании скорости воздушного потока во вращательное движение вала с чувствительным элементом (чашками), измерении скорости его вращения с помощью оптоэлектронной пары.
Принцип действия преобразователей WAV151/252 основан на преобразовании угла поворота флюгарки в электрические импульсы с помощью оптического кодового диска. Измерение направления воздушного потока осуществляется путем преобразования электрических импульсов, поступающих с оптического кодового диска определителя углового положения вала (код Грея) в направление воздушного потока.
Принцип действия преобразователей скорости и направления воздушного потока ультразвуковых WMT700 основан на измерении времени прохождения ультразвукового сигнала между парами первичных преобразователей.
Принцип действия модулей атмосферного давления Vaisala BARO-1 и барометров цифровых PTB330 основан на изменении емкости керамического конденсатора в зависимости от изменения атмосферного давления.
Принцип действия измерителей CL31 основан на измерении времени, необходимого для прохождения импульса света до отражающей и (или) рассеивающей среды (облака, дымки, тума-
лист № 2 всего листов 11
на) и возвращения его на приемник, преобразовании полученного временного интервала в цифровой код, обработки результатов измерений и передачи информации в линию связи.
Принцип действия нефелометров PWD основан на оценке коэффициента ослабления светового потока в атмосфере при прохождении им определенного расстояния.
Принцип действия осадкомеров QMR102, RG13/RG13H основан на регистрации числа опрокидываний лоточного механизма.
Принцип действия датчиков атмосферных осадков Pluvio основан на взвешивании собранных осадков и пересчет их в единицы уровня.
Принцип действия пиранометров QMS101, CMP6, CMP3 основан на термоэлектрическом эффекте, при котором разность температур на тепловом сопротивлении детектора создает электродвижущую силу, которая прямо пропорциональна созданной разности температур.
Принцип действия измерителей продолжительности солнечного сияния CSD3 основан на измерении времени освещенности светочувствительных датчиков.
Принцип действия преобразователей давления измерительных PAA-36XW/PAA-36XW/H основан на использовании зависимости между измеряемым давлением и упругой деформацией чувствительного элемента.
Принцип действия датчиков уровня радарных QHR104-3 основан на измерении времени задержки радиолокационного импульса при прохождении им расстояния от датчика до поверхности воды.
Принцип действия измерителей высоты снежного покрова SR50A основан на измерении времени задержки ультразвукового сигнала при прохождении им расстояния от датчика до снежного покрова.
Модуль центральной системы состоит из преобразователя измерительного QML201, радиомодема, встроенного программного обеспечения (ПО «QML») и вспомогательного коммуникационного оборудования, смонтированных в корпусе, обеспечивающем защиту от неблагоприятных условий внешней среды. Так же в корпусе размещаются измерительные преобразователи атмосферного давления.
Модуль электропитания состоит из источника тока и резервной аккумуляторной батареи. В качестве источника тока может использоваться сеть переменого тока 110/220 В, солнечная батарея, либо другой источник. Модуль электропитания размещается, в зависимости от конфигурации станции, на отдельной стойке или в одном корпусе с модулем центральной системы.
Станции AWS310 работают непрерывно (круглосуточно), сообщения о проведенных измерениях передаются через определенные временные интервалы или по запросу. Для обмена информацией станции AWS310 имеют последовательные интерфейсы RS-232, RS-485 и радиомодем стандарта GSM.
Пломбирование первичных измерительных преобразователей производиться на заводе-изготовителе. Пломбирование центральной системы производится при установке станций AWS310. Схема пломбирования приведена на рис.2.
Программное обеспечение
Станций AWS310 имеют программное обеспечение «MAWS» (ПО «MAWS»), которое состоит из двух модулей: встроенного ПО преобразователя измерительного QML201 (встроенное ПО «QML») и автономного ПО «AWS Client». Встроенное ПО «QML» обеспечивает сбор, обработку, запись на карту памяти, прием и передачу данных. Автономное ПО «AWS Client» обеспечивает отображение и архивирование результатов измерений, проверку состояния и настройку систем станции. ПО «AWS310» являются полностью метрологически значимым. Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 1.
Таблица 1
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | qml.hex | Vaisala AWS Cli-ent.exe |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | не ниже 7.00 | не ниже 7.0.5.0 |
| Цифровой идентификатор ПО | 0ABACAB0, вычислен по алгоритму CRC32 | EE848764, вычислен по алгоритму CRC32 |
| Другие идентификационные данные (если имеются) | - | - |
Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «средний» по Р 50.2.077-2014.
Влияние ПО учтено при нормировании метрологических характеристик.
Измерительные каналы станций AWS310 комплектуются первичными измерительными преобразователями из таблицы 2.
Таблица 2
| Наименование измерительного канала | Первичные измерительные преобразователи |
| Канал измерений влажности и температуры воздуха | Измеритель влажности и температуры HMP155; Измеритель влажности и температуры HMP110. |
| Канал измерений температуры почвы | Термометр сопротивления DTS12G/W (используется под кодом QMT110). |
| Канал измерений температуры воды/льда |
| Канал измерений влажности почвы | Датчик влажности почвы Decagon ECH2O EC-5. |
| Канал измерений скорости и направления воздушного потока | Преобразователь скорости воздушного потока WAA151/252; Преобразователь направления воздушного потока WAV151/252; Преобразователь скорости и направления воздушного потока ультразвуковые WMT700. |
| Канал измерений атмосферного давления | Модуль атмосферного давления Vaisala BARO-1; Барометр цифровой PTB330. |
| Канал измерений высоты облаков | Измеритель высоты облаков CL31. |
| Канал измерений метеорологической оптической дальности | Нефелометры PWD. |
| Канал измерений количества осадков | Осадкомер QMR102; Осадкомер RG13/RG13H; Датчик атмосферных осадков Pluvio . |
| Канал измерений энергетической освещенности | Пиранометр QMS101; Пиранометр CMP6; Пиранометр CMP3. |
| Канал измерений продолжительности солнечного сияния | Измеритель продолжительности солнечного сияния CSD3. |
| Канал измерений уровня воды (гидростатического давления) | Преобразователь давления измерительный PAA-36XW/PAA-36XW/H; Датчик уровня радарный QHR104-3 |
| Канал измерений высоты снежного покрова | Измерители высоты снежного покрова SR50A. |
| Канал преобразования сигналов | Преобразователь измерительный QML201. |
Технические характеристики
Таблица 3
| Наименование характеристики | Значения характеристики |
| Диапазон измерений температуры воздуха, °C (HMP155) | от минус 69 до 60 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений температуры воздуха, °C: -в диапазоне от минус 69 до 20°С включительно; -в диапазоне свыше 20 до 60°С | ± (0,226-0,0028 t); ± (0,055+0,0057 t), где t - измеренная температура воздуха |
| Диапазон измерений относительной влажности воздуха, % (HMP155) | от 0,8 до 100 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений относительной влажности воздуха, %: -в диапазоне от 0,8 % до 90 % включительно; -в диапазоне свыше 90 % до 100 % | ± 3 ± 4 |
| Диапазон измерений температуры воздуха, °C (HMP110) | от минус 40 до 60 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений температуры воздуха, °C: -в диапазоне свыше 0 до 40°С включительно; -в диапазоне от минус 40 до 0°С и свыше 40 до 60°С | ± 0,2 ± 0,4 |
| Диапазон измерений относительной влажности воздуха, % (HMP110) | от 0,8 до 100 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений относительной влажности воздуха, %: -в диапазоне от 0,8 % до 90% включительно; -в диапазоне свыше 90 % до 100% | ± 3 ± 4 |
| Диапазон измерений температуры почвы, °C | от минус 70 до 80 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений температуры почвы, °C | ±(0,08+0,005 111 )°С, где t-измеренная температура почвы. |
| Диапазон измерений температуры воды/льда, °C | от минус 70 до 80 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений температуры воды/ льда, °С | ±(0,08+0,005 111 )°С, где t-измеренная температура воды. |
| Диапазон измерений влажности почвы, % | от 0 до 100 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений влажности почвы, %: | 3 |
| Диапазон измерений скорости воздушного потока, м/с (WAA151/252) | от 0,5 до 60 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений скорости воздушного потока, м/с | ± (0,4 + 0,035 V), где V-измеренная скорость воздушного потока |
| Диапазон измерений скорости воздушного потока, м/с (WMT700) WMT701 WMT702 WMT703 | от 0,1 до 40 от 0,1 до 65 от 0,1 до 75 |
| Пределы допускаемой погрешности измерений скорости воздушного потока: -абсолютной в диапазоне от 0,1 до 7 включительно, м/с; -относительной в диапазоне свыше 7 м/с, % | ± 0,2 ± 3 |
| Диапазон измерений направления воздушного потока, градус (WAV151/252) | от 0 до 360 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений направления воздушного потока, градус | ± 3 |
| Диапазон измерений направления воздушного потока, градус (WMT700) | от 0 до 360 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений направления воздушного потока, градус | ± 2 |
| Диапазон измерений атмосферного давления, гПа (BARO-1) | от 500 до 1100 |
| -Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений атмосферного давления, гПа | ± 0,3 |
| Диапазон измерений атмосферного давления, гПа (PTB330) | от 500 до 1100 |
| -Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений атмосферного давления, гПа | ± 0,15 |
| Диапазон измерений высоты облаков, м | от 10 до 2000 |
| Диапазон показаний высоты облаков, м | от 10 до 7500 |
| Пределы допускаемой погрешности измерений высоты облаков: - абсолютная погрешность в диапазоне от 10 до 100 м включительно, м - относительная погрешность в диапазоне свыше 100 до 2000 м, % | ± 10 ± 10 |
| Диапазон измерений метеорологической оптической дальности, % (PWD) | от 0 до 100 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений метеорологической оптической дальности, % | ± 5 |
| Минимальное значение количеста осадков, измеряемое осадкомером, мм (QMR102) | от 0,2 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений количества осадков, мм | ± (0,2 + 0,05M), где М - измеренная величина осадков |
| Диапазон измерений количества осадков ф 2 (Pluvio ), мм | от 0 до 1500 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений количества осадков, мм | ± 1 |
| Минимальное значение количеста осадков, измеряемое осадкомером, мм (RG13/RG13H) | от 0,2 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений количества осадков, мм | ± (0,5+0,05M), где М - измеренная величина осадков |
| Диапазон измерений энергетической освещенности, Вт/м2 (CMP3) | от 0 до 1600 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений, энергетической освещенности, % | ±15 |
| Диапазон измерений энергетической освещенности, Вт/м2 (CMP6) | от 0 до 1600 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений энергетической освещенности, % | ±15 |
| Диапазон измерений энергетической освещенности, Вт/м2 (QMS101) | от 0 до 1600 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений, энергетической освещенности, % | ±15 |
| Минимальное значение измерения продолжительности солнечного сияния, ч | от 0 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений продолжительности солнечного сияния, % | ±10% |
| Диапазон измерений гидростатического давления, МПа (PAA-36XW/PAA-36XW/H) | от 0,01 до 2 |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерений гидростатического давления, % | ±0,15 |
| Диапазон измерения уровня воды, м (QHR104-3) | от 1 до 20 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения уровня воды, мм | ±5 |
| Диапазон измерений высоты снежного покрова, м | от 0,5 до 10 |
| Пределы допускаемой погрешности измерений высоты снежного покрова - абсолютной в диапазоне от 0,5 до 2,5 м, м - относительной в диапазоне свыше 2,5 м, % | ±0,01 ±0,4 |
| Напряжение питания от сети переменного тока, В | от 85 до 264 |
| Потребляемая мощность, не более, Вт | 2100 |
| Средняя наработка на отказ, ч | 10000 |
| Срок службы, лет | 10 |
| Условия эксплуатации: o/-t - температура воздуха, C - относительная влажность воздуха, % - атмосферное давление, гПа | от минус 50 до 60 от 0 до 100 от 500 до 1100 |
| Г абаритные размеры, масса | длина, мм | ширина, мм | высота, мм | диа метр, мм | масса, кг |
| Измеритель влажности и температуры HMP110 | — | — | 235 | 24 | 0,18 |
| Измеритель влажности и температуры HMP155 | — | — | 279 | 24 | 0,086 |
| Термометр сопротивления DTS12G | — | — | 100 | 8 | 0,12 |
| Термометр сопротивления DTS12W | — | — | 100 | 8 | 0,22 |
| Датчик влажности почвы Decagon ECH2O EC-5. | 89 | 18 | 7 | — | 0,18 |
| Преобразователь скорости воздушного потока WAA151/252 | - | — | 240/264 | 90/90 | 0,57/0,8 |
| Преобразователь направления воздушного потока WAV151/252 | - | — | 300/355 | 90/90 | 0,66/0,8 5 |
| Преобразователь скорости и направления воздушного потока ультразвуковые WMT700 | 285 | 250 | 348 | — | 1,80 |
| Модуль атмосферного давления Vaisala BARO-1 | — | — | — | — | — |
| Барометр цифровой PTB330 | 183 | 116 | 71 | — | 1,50 |
| Измеритель высоты облаков CL31 (в защитном колпаке) | 245 | 220 | 1190 | — | 18,50 |
| Нефеломер PWD | 695 | 432 | 222 | — | 3 |
| Осадкомер QMR102 | — | — | 150 | 254 | 1,00 |
| Осадкомер RG13/RG13H | — | — | 390 | 300 | 2,50 |
| ф 2 Датчик атмосферных осадков Pluvio | — | — | 850 | 480 | 15 |
| Пиранометр CMP3 | — | — | 84 | 110 | 0,6 |
| Пиранометр CMP6 | — | — | 34 | 54 | 0,11 |
| Пиранометр QMS101 | — | — | 34 | 54 | 0,11 |
| Измеритель продолжительности солнечного сияния CSD3 | — | — | 199 | 72,5 | 0,93 |
| Преобразователь давления измерительный PAA-36XW/PAA-36XW/H | — | — | 320 | 90 | 3,5 |
| Датчик уровня радарный QHR104-3 | — | — | 270 | 100 | 2,8 |
| Измерители высоты снежного покрова SR50A | — | — | 101 | 75 | 1 |
| Преобразователи измерительные логгер QML201 | 202 | 95 | 60 | — | 0,44 |
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на титульный лист формуляра типографским методом и на корпус центральной системы станций AWS310 путем гравировки.
Комплектность
Таблица 4
| | Измеритель влажности и температуры HMP110 | |
| | Измеритель влажности и температуры HMP155 | |
| | Термометр сопротивления DTS12G | |
| | Термометр сопротивления DTS12W | |
| | Датчик влажности почвы Decagon ECH2O EC-5. | |
| | Преобразователь скорости воздушного потока WAA151/252 | |
| | Преобразователь направления воздушного потока WAV151/252 | |
| Модуль измерительный* | Преобразователь скорости и направления воздушного потока ультразвуковые WMT700 | |
| Модуль атмосферного давления Vaisala BARO-1 | |
| Барометр цифровой PTB330 | 1 |
| Измеритель высоты облаков CL31 (в защитном колпаке) |
| Нефеломер PWD | |
| Осадкомер QMR102 | |
| Осадкомер RG13/RG13H | |
| ф 2 Датчик атмосферных осадков Pluvio | |
| | Пиранометр CMP3 | |
| | Пиранометр CMP6 | |
| | Пиранометр QMS101 | |
| | Измеритель продолжительности солнечного сияния CSD3 | |
| | Преобразователь давления измерительный PAA-36XW/PAA-36XW/H | |
| | Датчик уровня радарный QHR104-3 | |
| | Измерители высоты снежного покрова SR50A | |
| Модуль центральной системы | 1 |
| Модуль электропитания | 1 |
| Формуляр «Станции погодные автоматические AWS310» | 1 |
| Методика поверки «Станции погодные автоматические AWS310» МП 2551-0127-2014 | 1 |
*Примечание:
Точный состав первичных измерительных преобразователей, входящих в модуль измерительный определяется в соответствии с опросным листом заказчика.
Поверка
осуществляется по методике поверки МП 2551-0127-2014 «Станции погодные автоматические AWS310», утвержденной ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева» 12.02.2014 года.
Перечень эталонов, применяемых при поверке:
1. Государственный специальный эталон единицы скорости воздушного потока ГЭТ150-2012, диапазон от 0,05 м/с до 100 м/с, диаметр рабочего участка 700 мм, расширенная неопределенность (коэффициент охвата k=2) (0,00032 + 0,002V) м/с, диапазон от 0 до 360 градусов, погрешность ± 0,5 градуса.
2. Комплект имитаторов КИ-01, диапазон от 20 до 990 об/мин, от 200 до 15000 об/мин, погрешность ± 1 об/мин, диапазон от 0 до 360 градусов, погрешность ± 1 градус.
3. Термостат Quick Cal диапазон от минус 15 до 150°С, нестабильность поддержания с погрешностью ± 0,4 °С.
4. Цилиндр «Klin», номинальная вместимость 100 мл, 2000 мл, погрешность ± 1 мл, ± 20 мл.
лист № 10 всего листов 11
5. Комплект гирь класса точности F2 по ГОСТ OIML R 111-1-2009, номинальная масса (0,02; 0,1; 1; 5; 10; 20) кг.
6. Секундомер механический СОСпр-26-2-010, диапазон измерений времени от 0 до 60 мин, погрешность при измерении интервала времени 60 мин ± 1,8 с.
7. Термометр эталонный ЭТС-100, диапазон от минус 196°С до 660°С, погрешность ± 0,02°С.
8. Калибратор влажности HMK15, зав. № R0110003, диапазон 11 % 33 %, 75 %, 97 %, погрешность ± 1,3 %, ± 1,2 %, ± 1,5 %, ± 2,0 %.
9. Барометр образцовый переносной БОП-1М, диапазон от 5 до 1100 гПа, погрешность ±
0,1 гПа.
10. Дальномер лазерный Leica DISTO A5, диапазон от 0,05 до 200 м, погрешность ± 2 мм в диапазоне от 0,05 до 30 м включительно, ± 10 мм в диапазоне свыше 30 до 200 м
11. Комплект поверочный PWA11, диапазон измерений метеорологической оптической дальности от 0 до 100 %, погрешность ± 3 %.
12. Комплекс ADAM-4000, диапазоны входных сигналов: ± 1 В, от 0 до 20 мА
13. Термогигрометр ИВА-6Б, исполнение 2П, зав. № 7089, диапазон от 0 % до 98 %, погрешность ± 1%.
14. Камера климатическая КТК-3000, зав. № 281269, диапазон поддержания температуры от минус 50 °С до 100 °С, точность поддержания температуры с погрешностью ± 2 °С; диапазон поддержания относительной влажности от 10 % до 98 %, точность поддержания влажности с погрешностью ± 3 %.
15. Камера климатическая Votsch VT7004, диапазон поддержания температуры от минус 70 °С до 180 °С, точность поддержания температуры ± 2 °С.
16. Калибратор давления DPI 605, верхний предел измерения избыточного давления 2 МПа, относительная погрешность ± 0,025%;
17. Пиранометр «Пеленг СФ-06», диапазон от 0 до 1600 Вт/м , погрешность ± 11 %;
18. Установка актинометрическая ПО-4 в комплекте со светоизмерительной лампой, ТУ 25-0854.002 -84;
19. ГСО состава дерновоподзолистой супесчаной почвы, ГСО 2498-83/2500-83;
20. Дистиллированная вода по ГОСТ 6709-72.
Сведения о методах измерений
приведены в формуляре «Станции погодные автоматические AWS310».
Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к станциям погодным автоматическим AWS310
1. ГОСТ Р 52931-2008. Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия.
2. ГОСТ 8.558-09 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений температуры.
3. ГОСТ 8.547-09 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений влажности газов.
4. ГОСТ 8.223-76 ГСИ. Государственный специальный эталон и общесоюзная поверочная
22
схема для средств измерений абсолютного давления в диапазоне 2,7* 10 ...4000* 10 Па.
5. ГОСТ Р 8.802-2012 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений избыточного давления до 250 МПа.
6. ГОСТ 8.542-86 ГСИ. Государственный специальный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений скорости воздушного потока.
лист № 11 всего листов 11
7. ГОСТ Р 8.763-2011 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений длины в диапазоне от 1 • 10-9 до 50 м и длин волн в диапазоне от 0,2 до 50 мкм.
8. ГОСТ 8.195-89 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений спектральной плотности энергетической яркости, спектральной плотности силы излучения и спектральной плотности энергетической освещенности в диапазоне длин волн 0,25 ^
25.00 мкм; силы излучения и энергетической освещенности в диапазоне длин волн 0,2 ^
25.0 мкм.
9. ГОСТ Р 8.596-2002 ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем.
10. Техническая документация фирмы «Vaisala Oyj», Финляндия.
Рекомендации к применению
осуществление деятельности в области гидрометеорологии, мониторинга состояния и загрязнения окружающей среды.
59926-15: Описание типа СИСкачать121.6 Кб