前向散射能见度仪观测规范(试行)

前向散射能见度仪观测规范 （试行） 中国气象局综合观测司 2011年9月 前  言 前向散射能见度仪观测规范分六个章节，包括：总则、观测仪器和软件、传感器校准、日常工作、数据文件、 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 处理等内容。 编写组依据《地面气象观测规范》、《气象仪器和观测方法指南》、《前向散射能见度仪功能规格需求书》等相关技术文件，在总结能见度观测自动化试点工作基础上编写了本规范。第1、2、3章主要介绍和规定能见度观测自动化的基本情况和要求，第4、5、6章主要规定能见度观测自动化后的业务流程和方法。 本规范适用于国家级地面气象观测站的前向散射式能见度仪自动化观测业务。 本规范由中国气象局综合观测司组织，中国气象局气象探测中心牵头编写。第1、2、3章由中国气象局气象探测中心、江苏省气象局、安徽省气象局等单位共同编写；第4、5、6章由江苏省气象局组织观测业务管理人员、观测员编写。 中国气象局气象探测中心参加编写人员：张雪芬、雷勇、刘达新、许崇海 江苏省气象局参加编写人员：李崇志、王世华、王永平、张闻、赵兵、熊伟、许霞、林伟、张正 安徽省气象局参加编写人员：方海涛 目  录 前  言    I 第1章  总则    1 1.1 目的和范围    1 1.2 观测场地    1 1.2.1选址    1 1.2.2仪器布设    1 1.3 时制、日界和对时    2 1.4 仪器要求    2 1.4.1总体要求    2 1.4.2测量性能要求    2 第2章  观测仪器和软件    2 2.1仪器结构及工作原理    2 2.1.1仪器结构    2 2.1.2工作原理    3 2.2 硬件    4 2.2.1传感器    4 2.2.2数据采集器    4 2.2.3系统电源    4 2.2.4通信接口与通讯模块    4 2.2.5计算机    4 2.3 软件    4 2.3.1采集软件    4 2.3.2业务软件    5 2.3.3采样和算法    5 2.4 系统安装    5 2.4.1传感器的安装    5 2.4.2电缆的安装与连接    5 2.4.3电源、计算机等的安装    5 2.4.4防雷要求    6 2.4.5软件安装    6 第3章  传感器校准    6 3.1 传感器实验室校准    6 3.1.1实验室/舱校准    6 3.1.2室外校准    6 3.1.3校准周期    6 3.2 仪器现场校准    6 3.2.1校准板的安装    6 3.2.2校准方法    7 3.2.3现场校准周期    7 第4章　日常工作    7 第5章  数据文件    7 5.1 分钟数据文件（V文件）    7 5.2 正点数据文件（Z文件）和实时地面气象要素数据文件（ZZ.TXT）    8 5.3 月数据文件（A文件）    8 5.4 实时报文数据文件（长Z文件）    8 第6章  记录处理    9 6.1 能见度的取值    9 第1章  总则 能见度作为气象观测要素的气象量是大气透明度，可以客观地测量，并用气象光学视程（MOR）表示。气象光学视程是指白炽灯发出色温为2700K的平行光束的光通量在大气中削弱至初始值的5%所通过的路径长度。 1.1 目的和范围 制定前向散射能见度仪观测规范，有利于推进我国能见度要素观测的自动化进程，提升能见度观测的准确度，满足气象业务、公共服务、专业服务和科学研究的需求。 本规范适用于使用前向散射能见度仪开展的气象观测业务，其他能见度设备的自动观测可参考本规范执行。 1.2 观测场地 1.2.1选址 前向散射能见度仪应安装在对周围天气状况最具代表性的地点，应不受干扰光学测量的遮挡物和反射表面的影响，要远离大型建筑物，远离产生热量及妨碍降雨的设施，避免闪烁光源、树阴、污染源的影响。 1.2.2仪器布设 如下图所示，能见度仪安装在观测场西北角，与风杆东西成行，与百叶箱南北成列。若为三个百叶箱的观测场，能见度仪距西侧围栏7.5米。能见度仪接收端和发射端分别在南北方向。 图1-1 能见度仪设备布置位置参考图 1.3 时制、日界和对时 能见度自动观测采用北京时，以北京时20时为日界。前向散射能见度仪具备通过软件自动对时的功能，每日19时对时一次，误差超过30秒，19时后调整。 1.4 仪器要求 1.4.1总体要求 （1）应具有国务院气象主管机构业务主管部门颁发的使用许可证，或经国务院气象主管机构业务主管部门审批同意用于观测业务。 （2）满足本规范1.4.2要求。 （3）操作和维护方便，具有详细的技术及操作手册。 1.4.2测量性能要求 前向散射能见度仪的测量性能应遵循下表1.1。 表1.1 前向散射能见度仪测量性能要求 测量要素 测量范围 最大允许误差 能见度 10m～30km ±10%（≤1.5km） ±20%（＞1.5km）       第2章 观测仪器和软件 前向散射能见度仪，由硬件和软件组成。其硬件可分成传感器、采集器和外围设备三部分，其软件分为采集软件和业务软件两部分。 2.1仪器结构及工作原理 2.1.1仪器结构 既可以作为独立设备与微机终端连接组成能见度自动观测系统，也可以作为能见度分采集系统挂接在其他采集系统上。 作为独立设备的前向散射能见度仪至少应包含以下三部分：传感器、采集器和支架。其中，传感器部分包括接收器、发射器和和控制处理器等；采集器包括接口单元、中央处理单元、存储单元等；支架部分包括立柱和底座。为保证设备良好运行还应包括供电电源、电源防雷器和蓄电池等；且可选配无线通信模块。 图2-1  前向散射能见度仪结构示意图 2.1.2工作原理 大气中光的衰减是由散射和吸收引起的，在一般情况下，吸收因子可以忽略，而经由水滴反射、折射或衍射产生的散射现象是影响能见度的主要因素。故测量散射系数的仪器可用于估计气象光学视程（MOR）。 前向散射能见度仪的发射器与接收器在成一定角度和一定距离的两处。接收器不能接收到发射器直接发射和后向散射的光，而只能接收大气的前向散射光。通过测量散射光强度，可以得出散射系数，从而估算出消光系数。 根据柯西米德定律计算气象光学视程（MOR） 式中：MOR气象光学视程，ε为对比阈值，σ为消光系数。 当 ε＝0.05 时，有 从而可以得出气象光学视程。 图2-2  前向散射能见度仪光学原理图 2.2 硬件 2.2.1传感器 传感器部分包括发射器、接收器和控制处理器等。 2.2.2数据采集器 数据采集部分指数据采集箱，内含接口单元、中央处理单元、存储单元和显示单元等。 数据采集箱可以安装在室内，也可以安装在室外。 2.2.3系统电源 系统所用电源为直流12V。配有蓄电池，并对蓄电池浮充充电，以备市电停电时可由蓄电池供电，也可以配置辅助电源（包括太阳能、风能）对蓄电池充电。 在没有市电的情况下，后备蓄电池应能保证传感器（在不加热状态下）、采集器及传输模块至少7天正常工作。 2.2.4通信接口与通讯模块 联接采集器与计算机、计算机与中心站、采集器与中心站等的通信联接设备。 通信接口使用RS-232或RS-485。通过外接无线传输模块，可以扩展通信距离。无线传输模块的类型有 GPRS、CDMA等。无线传输时，可以实现多点传输，至少可同时将数据发到2个数据中心站。 2.2.5计算机 前向散射能见度仪独立运行时应配备计算机，作为数据接收终端，并实现对能见度仪的监控、能见度数据处理和存储，计算机应能满足业务软件运行的基本配置要求。 2.3 软件 2.3.1采集软件 采集软件由厂家提供，写在采集器中。必须遵守本规范及其它气象技术标准。能对传感器按预定的采样频率进行扫描和将获得的电信号转换成微控制器可读信号，得到气象变量测量值序列；对气象变量测量值进行转换，使传感器输出的电信号转换成气象单位量，得到采样瞬时值。