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气象辐射观测系统功能规格需求书
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辐射观测系统的相关技术要求,包括:组成结构、传感器配置、功能和测量性能指标、采样算法、监控信息和观测要素编码、供电电源、安装及工作环境和设备安全可靠性等要求,为气象辐射观测设备研制、生产、测试评估的依据。随着科学技术的发展和进步或业务需求发生变化,本功能规格需求书将随之进行相应的修订、补充或重新发布。
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:边泽强、吕文华、贺晓雷、杨云、丁蕾、权继梅、崇伟。
目录
1 前言 1
目的 1
适用范围 2
制定依据 2
2 组成结构要求 2
概述 2
辐射观测系统组成 3
3 功能要求 4
观测内容 4
运行状态信息监控 5
数据采集 6
数据存储 6
数据传输 6
数据质量控制 6
嵌入式软件在线升级 6
4 性能要求 6
传感器要求 6
数据采集器测量性能要求 9
外围设备要求 10
观测的时制 11
采样频率与算法 11
数据质量控制要求 13
功耗和电源要求 14
5 环境适应性要求 14
辐射观测系统应适应以下工作环境 14
电磁兼容性要求 15
6 业务运行要求 16
运行监控要求 16
可靠性和可维性要求 16
计量检定和现场自校自检要求 17
设备寿命 18
7 结构与外观要求 18
机械结构要求 18
机械强度要求 18
材料与涂覆要求 19
外观要求 19
8 其他要求 19
安装与场地要求 19
安全要求 20
防雷要求 20
9 附录 21
附录一、设备状态要素编码 22
附录二、辐射观测要素类编码 24
附录三、数据文件格式 26
前言
目的
中国气象局辐射观测业务网络网布设于1950年代,其后在观测项目、站点布局、仪器设备等方面经过若干次业务调整。目前我国国家级的业务地面辐射观测站为99个,其中一级站17个,观测项目为总辐射、直接辐射、散射辐射、反射辐射和净辐射;二级站33个,观测项目为总辐射和净辐射;三级站49个,只观测总辐射。当前业务辐射观测站存在的问题主要表现为:①总辐射表存在着较大的方向性误差(包括余弦响应误差和方位响应误差),随着太阳相对于地球位置的不断变化,太阳照射到总辐射表上的入射光线轨迹也在变化,特别是在太阳低高度角时,由余弦响应和方位响应造成的测量误差较大;②直接辐射的太阳跟踪装置存在问题,常出现缺测、误测等现象,由于跟踪问题,有的观测站只能用理论计算值代替,使观测结果不具备客观性,直接辐射观测数据无法实际应用;③散射辐射的测量是在总辐射表上附加一个遮光环,测量值用遮光环订正系数进行修正,该遮光系数是通过实验,把天空散射作为均匀分布推算出来的,而且以一旬为一个修正系数,误差较大。④由于净全辐