1、凍土自動觀測儀功能規格需求書中國氣象局綜合觀測司2018年12月1前言31.1 目的3.1.2 適用范圍3.1.3 制定依據3.2組成結構要求42.1 概述4.2.2 硬件結構4.2.2.1 傳感器4.2.2.2 數據采集器5.2.2.3 系統電源6.2.2.4 通信接口6.2.2.5 外圍設備6.2.3 軟件結構6.3功能要求63.1 觀測要素7.3.2 初始化和參數設置7.3.3 運行狀態信息7.3.4 數據采集和處理.7.3.5 數據質量控制7.3.6 數據存儲8.3.7 數據傳輸8.3.8 軟件升級8.3.9 終端操作命令8.3.10 時鐘同步8.4技術指標84.1 測量性能指標8.4

2、.2 環境適應性指標9.4.2.1 氣候條件9.4.2.2 機械條件9.4.2.3 生物條件9.4.2.4 化學條件1.04.2.5 電磁兼容性1.04.3 可靠性指標104.4 可維護性指標1.14.5 功耗要求1.1.4.6 設備壽命1.1.5安裝與場地要求116結構和外觀要求126.1 機械結構要求1.26.2 機械強度要求1.36.3 材料與涂覆要求1.36.4 外觀要求137供電要求137.1 主電源供電要求1.37.2 備選電源供電要求1.38安全要求138.1 電氣安全要求1.48.2 防雷要求14附錄A凍土自動觀測儀采集算法流程15附錄B要素編碼與數據格式168.1 凍土自動觀

3、測要素及其編碼1.68.2 設備狀態要素編碼1.68.3 數據幀格式1.8附錄C通信命令251前言1.1 目的凍土是指含有水分的土壤因溫度下降到0c或以下而呈凍結的狀態。凍土觀測是中國氣象局統一布局觀測項目，觀測內容包括土壤凍結層次和凍結深度，觀測方式主要采用人工器測，使用TB1-1型凍土器（又叫達尼林凍土器），人工每天定時將深達0.54.5米的注水軟膠管提到地面之上，用手摸測軟管中水的凍結情況判斷凍土層次和深度。該觀測方式較為原始，勞動強度大，且內管提取、摸測過程中易產生斷折，加上受觀測人員的主觀感知程度影響，凍土觀測結果存在人為誤差。同時，隨著凍土觀測數據在氣候監測、農業生產、建筑規劃與設

4、計、環境監測等領域需求的日益增多，傳統觀測儀器和方式方法已經不能滿足當前預報和服務需求，亟待研制具有觀測精度高、性能穩定、維護方便等特點的凍土自動觀測儀。為此，本功能規格需求書按照統一標準、統一功能、統一結構的設計思路，明確了凍土自動觀測儀性能要求，規范了凍土自動觀測數據格式。1.2 適用范圍本功能規格需求書規定了凍土自動觀測儀的結構、功能、性能、環境適應性和業務運行等方面的要求，為設備研發、加工生產等提供依據。本功能規格需求書不適用于利用地溫等要素綜合判識凍土深度的方法。1.3 制定依據本功能規格需求書依據或參考下列文件資料編寫：1地面氣象觀測規范，中國氣象局，2003年。2氣象觀測專用技術

5、裝備功能規格需求書編寫指南（試行）»,中國氣象局綜合觀測司，2015年3«GB/T33695-2017地面氣象要素編碼與數據格式,中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局中國國家標準化管理委員會，2017年。2組成結構要求2.1概述凍土自動觀測儀是根據含有水分土壤的凍融特性，通過測量水的相態（頻域反射、溫度反演），采用閾值判斷方法測量土壤凍結深度的儀器。目前凍土自動觀測主要采用電阻法、電容法和測溫法等。凍土自動觀測儀由軟件和硬件兩部分組成。軟件為嵌入式軟件，硬件主要由傳感器、數據采集器、供電單元和外圍設備等組成，可接入綜合集成硬件控制器，具硬件結構示意圖如圖2.1o模/數字通

6、道RS232/RS485端口調試終端傳感器擴展端口數據采集器RS232/RS485端口供電單元無線通信模塊/綜合集成硬件控制器<一/圖2.1凍土自動觀測儀硬件結構示意圖2.2硬件結構2.2.1傳感器2.2.1.1 凍阻式凍土傳感器凍阻式凍土傳感器利用水的相態發生改變時體積、電阻等介電常數物理特性隨之變化的原理，通過非純凈水做感應質，測量相關物理量得到凍結層次和上下限深度。2.2.1.2 電容式凍土傳感器電容式凍土傳感器利用土壤中水與冰發生相變時介電常數隨之改變的特性，通過LC振蕩電路頻率響應變化，結合頻率變化規律和土壤溫度建立土壤凍融狀態判別模型，獲得凍結層次和上下限深度。2.2.1.3

7、 測溫式凍土傳感器測溫式凍土傳感器根據水凝結成冰或冰融化成水的溫度變化特性，結合凍點確定算法，獲得凍結層次和上下限深度。2.2.2數據采集器數據采集器的硬件部分由嵌入式處理器、數據存儲器、時鐘電路、通信接口和指示燈電路等多種電路模塊組成。數據采集器的主要功能是獲取傳感器采樣數據，對采樣數據進行計算處理、質量控制、數據存儲、通信傳輸，與終端計算機進行交互。數據采集器硬件設計時必須滿足以下要求：(1)電源：應采用高精度、高穩定性電源模塊，滿足采集器供電要求，外接電源供電電壓為DC(9-15)V。(2)時鐘：自帶高精度實時時鐘，時鐘誤差015秒/月，接受終端軟件校時，校時誤差小于1秒。(3)存儲：程

8、序存儲器容量滿足嵌入式軟件需求。數據存儲器至少能存儲10天的分鐘數據、1個月的正點數據，并留有30%以上的存儲空間。(4)通信接口:具有RS232/RS4851信接口。(5)監控電路：硬件看門狗，主板溫度監測，電池電壓監測，通信狀態監(6)指示燈：用于供電、運行、通信等狀態指示2.2.3 系統電源采用市電、太陽能等供電方式。市電供電時，系統電源由電源轉換及控制模塊、蓄電池組成；太陽能供電時，系統電源由太陽能電池板、電源控制器、蓄電池組成。在沒有外部供電條件下，蓄電池須保證凍土自動觀測儀連續運行7天以上。2.2.4 通信接口通信方式包括有線通信和無線通信。(1)有線通信：通過采集器RS-232或

9、RS-485等通信接口接入綜合集成硬件控制器或終端計算機，實現與上位機的數據通信。(2)無線通信：通過采集器RS-232或RS-485等通信接口與無線通信模塊連接，實現與中心站的數據通信。2.2.5 外圍設備外圍設備包括立桿、支架、機箱等安裝結構件。立桿和支架主要用于安裝機箱、太陽能板等。機箱應符合電氣安全標準，具有良好的密封性并兼顧散熱。防護等級要求達到IP65,具有安全防盜、防輻射等性能。2.3軟件結構軟件主要包括數據采集、數據處理、數據存儲和數據傳輸等功能模塊。數據采集模塊須按規定的采樣頻率進行采集；數據處理模塊負責完成采樣算法、數據計算處理和數據質量控制；數據存儲模塊主要完成數據的存儲

10、與管理；數據傳輸模塊實現與終端計算機的通信，并具有數據補傳功能。3功能要求3.1 觀測要素凍土觀測要素包括凍結層次及上下限深度。3.2 初始化和參數設置(1)采集器自檢，包括檢測傳感器接口和存儲器，做好數據采集和通信連接準備。(2)參數設置，可通過終端軟件對凍土自動觀測儀進行設置。3.3 運行狀態信息凍土自動觀測儀具備輸出設備運行狀態信息的功能，主要包括設備工作狀態、電源狀態和通信狀態等。3.4 數據采集和處理數據采集間隔1次/min,算法詳見附錄A將采樣信號按規定的算法處理成符合格式要求的凍土觀測數據，數據格式詳見附錄B。3.5 數據質量控制軟件應具備質量控制功能，實現極限范圍檢查和變化速率

11、檢查。(1)極限范圍檢查驗證每個瞬時氣象值應在傳感器的正常測量范圍內。未超出的，標識“正確”；超出的，標識“錯誤”。(2)變化速率檢查當前瞬時氣象值與前一瞬時氣象值的差若大于“存疑的變化速率”，則當前瞬時氣象值不能通過檢查，標識為“存疑”。若大于“錯誤的變化速率”，則當前瞬時氣象值標識為“錯誤”。3.6 數據存儲采集器至少能夠存儲10天的分鐘觀測數據、狀態信息以及1個月的正點觀測數據，并留有30犯上的存儲空間。數據存儲須采用循環式存儲器結構，即允許最新的數據覆蓋舊數據。采集器數據存儲器應具備掉電保存功能。3.7 數據傳輸支持主動傳輸和被動傳輸兩種傳輸模式。(1)被動傳輸模式：設備每分鐘完成數據

12、采集處理，等待數據讀取命令(READDATA)向上位機發送距當前時刻最近的數據。(2)主動傳輸模式：根據預設的程序與上位機進行數據傳輸。3.8 軟件升級通過終端軟件對采集器發出升級指令，完成軟件升級。3.9 終端操作命令終端操作命令為采集器和終端計算機、中心站軟件之間通信的命令，能實現對采集器各項參數的設置、讀取以及觀測數據的讀取。終端操作命令格式詳見附錄Co3.10 時鐘同步通過終端軟件發送命令，對凍土自動觀測儀統一校時。4技術指標4.1 測量性能指標測量深度：0cm-450cm根據當地可能出現的最大凍土深度，采用規格適宜的傳感器。可采用分段觀測的方式，便于安裝、維護分辨力：Icm,最大允許

13、誤差：土2cni4.2 環境適應性指標4.2.1 氣候條件在下列氣候條件下，觀測儀應能正常工作：空氣溫度：-50c+60Co相對濕度：5除100%降水強度：6mm/min抗風能力：75m/so4.2.2 機械條件(1)在非工作包裝狀態下，應能通過如下等級的正弦振動試驗：正弦穩態振動：位移1.5mm加速度5m/s2頻率29Hz、9200Hz(2)在非工作包裝狀態下，應能通過如下等級的沖擊試驗：脈沖波形：半正弦波峰值加速度：50m/s2脈沖持續時間：30ms沖擊次數：3個互相垂直的每一方向連續施加3次沖擊，共18次。4.2.3 生物條件應采取適當的防霉菌措施。除非使用在特殊的環境條件或使用方有要求

14、時,否則不必通過長霉試驗來鑒定其抗霉菌能力。應采取適當措施防止動物損壞，如鼠咬、蟻噬等。4.2.4 化學條件正常大氣條件下，應在材料、表面涂覆和工藝上采取相應的措施，使其具有一定的抗化學活性物質危害的能力，在產品壽命期內不致因腐蝕而引起產品的失效。鹽霧試驗時間應不少于48小時，其他試驗條件符合國家有關標準和行業標準的要求。4.2.5 電磁兼容性凍土自動觀測儀各端口的電磁抗擾度應滿足表4.1的要求。表4.1端口電磁抗擾度要求內容試驗條件交流電源端口直流電源端口控制和信號端口1.2/50S（電壓）8/20S（電流）浪涌沖擊抗擾度線對地：士2kV線對地：士1kV線對地：士1kV電快速瞬變脈沖群抗擾度

15、士2kV5kHz士1kV5kHz士1kV5kHz射頻電磁場輻射抗擾度0.1580MHz3V/m80%AMk(1kHz)0.1580MHz3V/m80%AMk(1kHz)0.1580MHz3V/m80%AMk(1kHz)靜電放電抗擾度接觸放電：士4kV空氣放電：土8kV接觸放電：士4kV空氣放電：土8kV接觸放電：士4kV空氣放電：土8kV4.3 可靠性指標應進行可靠性設計、試驗和驗證工作。平均無故障工作時間（MTBF大于8000h4.4 可維護性指標(1)整個系統易于擴展和維修。(2)各部件的結構設計應充分考慮維修方便性、快捷性和不易誤操作性。(3)接線標志清晰不易混淆，應采取充分的措施保證即

16、使非專業人員操作也不易產生誤操作。(4)平均維修時間(MTTR要求：40min。4.5 功耗要求應盡量降低整體功耗，采集器功耗W2W4.6設備壽命在規定的使用環境和正常維護的條件下，凍土自動觀測儀使用壽命應不小于8年。5安裝與場地要求凍土自動觀測儀0cm測量單元與外套管0線刻度要平齊，并與地表在同一水平面上，其他安裝要求和方法均同深層地溫傳感器。根據當地可能出現的最大凍土深度，可采取集成式或分段式方法安裝。場地環境及集成式安裝方法需符合相關規定。為便于安裝與維護，超過150cm凍結層的地區可采取分段式方法安裝，安裝示意圖如圖6.1。400cm觀測深層地溫的臺站，凍土自動觀測儀安裝在320cm地

17、溫外套管南側，間距50cm,南北成列、東西成行、自西向東、由深到淺。不觀測深層地溫的臺站，安裝在深層地溫觀測場，南北成列、東西成行、自西向東，由深到淺，間距50cm距離電纜溝50cm以上。6結構和外觀要求6.1 機械結構要求(1)結構應便于裝配、調試、檢驗、包裝、運輸、安裝及維護等。(2)各零部件應安裝正確、牢固，無機械變形、斷裂、彎曲等，操作部分不應有遲滯、卡死、松脫等。(3)安裝支架結構堅固、造型美觀，便于傳感器安裝和維護，傳感器安裝后無晃動，能滿足凍土自動觀測儀觀測需求。6.2 機械強度要求凍土觀測儀的各部件應有足夠的機械強度和防腐蝕能力，確保在產品壽命期內，不因外界環境的影響和材料本身

18、原因導致機械強度下降而引起危險。6.3 材料與涂覆要求(1)材料要求應選用耐老化、抗腐蝕、具有良好的電氣絕緣性能的材料，禁止使用不符合國家有關標準或行業標準的劣質材料。(2)涂覆要求各零部件表面應有涂、敷、鍍等工藝措施，以保證其耐潮、防霉、防鹽霧。6.4 外觀要求凍土自動觀測儀外觀應整潔，無損傷和形變，表面涂層無氣泡、開裂、脫落等現象。銘牌、標識和標志應字跡清晰、完整、醒目。7供電要求7.1 主電源供電要求(1)交流供電AC220V(+10%-15%)。(2)直流12V。(3)后備蓄電池，可保證凍土自動觀測儀在無交流電源下7天正常工作7.2 備選電源供電要求當安裝地點沒有交流電源或電源不理想時

19、，可選擇太陽能、風力等其他方式供電。8安全要求8.1 電氣安全要求標記符合GB4793.1-2007測量、控制和實驗室用電氣設備的安全要求關于“設備用圖形符號”的要求：(1)交流電源接入端口設“當心電擊危險”安全標記。(2)低壓直流電源接入端口以紅色“+”和黑色“”標出極性，并標明額定電壓值。(3)電源開關標明電源“通”、“斷”位置。(4)標明電源熔斷器額定電流值。8.2 防雷要求凍土自動觀測儀應具備防直接雷擊和雷擊電磁脈沖的措施，防雷安全要求和設計應符合行業標準QX4-2015氣象臺(站)防雷技術規范和QX3-2000氣象信息系統雷擊電磁脈沖防護規范的要求。附錄A凍土自動觀測儀采集算法流程附

20、錄B要素編碼與數據格式B.1凍土自動觀測要素及其編碼觀測要素名稱定義準確，對應的變量名唯一、明確。觀測要素變量名的編碼結構層次清楚，可擴展性強。觀測要素名稱對應的變量值是將原值乘以10的n次幕(n為比例因子，取值大于等于0)變為整數并以ASCII字符顯示的數字字符串。每個觀測要素值單獨固定字節長度，高位不足補0o觀測要素編碼表中明確各觀測要素的單位、比例因子、輸出字節長度，個別觀測要素給以備注，以便數據使用方更好地理解觀測數據含義。表1凍土自動觀測儀要素及其編碼觀測要素編碼觀測要素名稱單位比例因子(n)字節長度備注ARHa凍土A層上限cm03整數輸出ARHc凍土A層卜限cm03整數輸出ARIa

21、凍土第二層上限cm03整數輸出ARIc凍土第二層卜限cm03整數輸出ARJa凍土第三層上限cm03整數輸出ARJc凍土第三層卜限cm03整數輸出ARKa凍土第四層上限cm03整數輸出ARKc凍土第四層卜限cm03整數輸出ARLa凍土第五層上限cm03整數輸出ARLc凍土第五層卜限cm03整數輸出ARMa凍土第六層上限cm03整數輸出ARMc凍土第六層卜限cm03整數輸出ARNa凍土第七層上限cm03整數輸出ARNc凍土第七層卜限cm03整數輸出AROa凍土第八層上限cm03整數輸出AROc凍土第八層卜限cm03整數輸出B.2設備狀態要素編碼B.2.1設備自檢狀態變量名編碼設備狀態要素名稱單位長

22、度取值范圍z設備自檢狀態代碼表10或1B.2.2傳感器工作狀態變量名編碼設備狀態要素名稱單位長度取值范圍y_ARB凍土傳感器的工作狀態代碼表10、1或2B.2.3電源狀態變量名編碼設備狀態要素名稱單位長度取值范圍xA外接電源（獨立設備或采集器不需要后綴）代碼表16、7或8xB設備/米集器主板電壓狀態代碼表10、3或4xD蓄電池電壓狀態代碼表10、3、4或5B.2.4工作溫度類狀態變量名編碼設備狀態要素名稱單位長度取值范圍wA設備/米集器主板環境溫度狀態代碼表10、3或4B.2.5加熱部件工作狀態變量名編碼設備狀態要素名稱單位長度取值范圍vA設備加熱代碼表10、2、3或4B.2.6通信工作狀態變

23、量名編碼設備狀態要素名稱單位長度取值范圍tA設備（采集器）到綜合集成硬件控制器或終端計算機的通信狀態代碼表10、1或2tCRS232/485/422狀態代碼表10、1或2注:（1）設備自檢狀態變量為必輸出項，當設備自檢通過時只輸出自檢狀態變量，即狀態變量數為1。(2)當設備某些屬性狀態不正常時，除輸出自檢狀態變量外，還需輸出所有狀態不正常的狀態變量名。B.3數據幀格式8.3.1 幀格式0段：起始標識1段：數據包頭2段：數據主體3段：校驗碼4段：結束標識說明：(1) 一個完整數據幀分為5部分信息段，其中0、1、3和4段數據定長，2段數據主體包含觀測要素信息、觀測數據質量控制信息和狀態要素信息三部

24、分，不定長。(2)數據幀傳輸采用ASCII字符(8Bit)。(3)數據幀各信息段由一個或多個字段表示，字段間以英文半角字符，；分割。(4)字段是指由一組指定的ASCII字符(大小寫英文字母、0-9數字字符以及下劃線字符“")構成的字符串，用于描述幀起始與結束標識、數據包頭信息、要素變量名以及要素變量值等信息。B.3.2幀格式說明B.3.2.10段一一起始標識，固定長度，2個字母，以“BG表示。B.3.2.21段一一數據包頭，固定長度，包含8個字段，每個字段亦固定長度。B.3.2.2.1區站號（5位字符），保持現有臺站區站號不變，在觀測司發布新臺站號時另行更新。B.3.2.2.2服務類

25、型（2位數字），以00代表基準站，01代表基本站，02代表一般站，03代表區域氣象站，04交通氣象站，05電力氣象站，06農業氣象站，07旅游氣象站，08海洋氣象站，09風能氣象站，10太陽能氣象站，11生態氣象站，12輻射氣象站，13便攜站，14自動氣候站.。注：根據業務需要，地面氣象數據對象字典規定的服務類型需做調整時，凍土自動觀測儀中的服務類型同步調整。B.3.2.2.3設備標識位（4位字母），凍土自動觀測儀設備標識符為YSFSB.3.2.2.4設備ID（3位數字），用于區分同一個區站號臺站中同類設備，從000開始順序編號，如某站有兩個凍土自動觀測儀，則ID順序標號為000、001。有多

26、個設備時，服務數據以ID為000的設備觀測為準，當000出現故障時，則使用001設備的數據。B.3.2.2.5觀測時間（14位數字），采用北京時。格式年月日時分秒（YYYYMMDDHHmmSS如2018020613250。B.3.2.2.6幀標識（3位數字），用于區分數據類型和觀測時間問隔，由DT兩部分組成。其中：D為1位數字，用于區分數據類型：0代表實時數據，1代表定時數據，29預留。T表示一個2位十進制數值，代表觀測時間問隔：00代表秒，0159依次代表159分鐘間隔，6083依次彳t表124小時間隔。如：分鐘實時數據用001表示，整點定時數據用160表示。B.3.2.2.7觀測要素變量數

27、(3位數字)，取值000999,表示觀測要素數量。說明：(1)觀測要素變量數為實際觀測到的要素數。若設備的觀測要素是不連續的，則不輸出未探測到的觀測要素。當設備故障未探測到任何觀測要素時，該類設備輸出觀測要素變量數為0,并在狀態信息中輸出故障信息。(2)設備或傳感器故障時，對應的觀測要素輸出缺測，對應要素信用“/”字符填充。B.3.2.2.8設備狀態變量數(2位數字)，取值0199,表示狀態變量數量。說明：(1)設備自檢狀態變量為必輸出項，當設備自檢通過時只輸出自檢狀態變量，即狀態變量數為1。(2)當設備某些屬性狀態不正常時，除輸出自檢狀態變量外，還需輸出所有狀態不正常的狀態變量名。B.3.2

28、.32段一一數據主體，不定長，包含觀測數據、觀測數據質量控制和狀態數據三部分。B.3.2.3.1觀測數據，由一系列觀測要素數據對組成，數據對中觀測要素變量名與變量值一一對應。觀測要素變量名以及變量值的描述(數據單位、比例因子、字節長度等)在觀測要素編碼表中定義說明。數據對的個數與B.3.2.2.7觀測要素變量數一致。觀測要素名按字母先后順序輸出。B.3.2.3.2質量控制，由一系列質量控制碼組成，字符數量與B.3.2.2.7觀測要素變量數一致，一個字符代表一個數據的質量控制碼，與B.3.2.3.1觀測數據中的數據對對應。質量控制碼定義與氣象行業標準(QX/T118-2010)中地面氣象觀測資料

29、質量控制一致，如表2所示。表2質量控制碼表質控碼含義0正確1可疑2錯誤3訂正數據4修改數據5預留6預留7預留8缺測9未做質量控制說明：(1)若有數據質量控制判斷為錯誤時，在設備終端數據輸出時，其值仍給出，相應質量控制標識為“2”，但錯誤的數據不參加后續相關計算或統計。(2)對于瞬時氣象值，若為采集器或通信原因引起數據缺測，在設備終端數據輸出時直接給出缺測，相應質量控制標識為“8”。(3)當終端計算機業務軟件將設備置為維護或停用狀態時，自動上傳維護日志，同時將上傳數據文件對應要素置為缺測。凍土自動觀測儀設備端質量控制對象為氣象要素的瞬時值，質控方法主要包括以下2個方面。(1)對瞬時值極限范圍檢查

30、，檢查瞬時值是否在傳感器的測量范圍內，如果未通過檢查，則該信被丟棄，不能用于進一步計算。(2)對瞬時值變化速率檢查，當前的瞬時值與前一個瞬時值作比較。如果差值大于給定的界限，則當前瞬時值被標記為不可信，不能用于進一步計算，但仍用于檢查瞬時值變化速率檢查。表3“正確”的瞬時值的判斷條件序號氣象變量上限下限存疑的變化速率錯誤的變化速率1凍土0cm450cm根據本地氣候變化特點確定閾值B.3.2.3.3狀態數據，由一系列設備狀態要素數據對組成，狀態要素變量名與狀態值一一對應。設備狀態變量名在設備狀態編碼表中定義說明，第一個狀態變量名必須為設備自檢狀態，其他狀態變量輸出順序不做明確要求。狀態值采用一個

31、字符編碼表示，狀態值含義如表4所示。表4設備狀態碼表狀態碼狀態描述0“正常”，設備狀態節點檢測且判斷正常1“異常”，設備狀態節點能工作，但檢測值判斷超出正常范圍2“故障”，設備狀態節點處于故障狀態3“偏高”，設備狀態節點檢測值高于正常范圍一4“偏低”，設備狀態節點檢測值低于正常范圍5“停止”，設備節點工作處于停止狀態6“輕微”或“交流”，設備污染判斷為輕微；或設備供電為交流方式7“一般”或“直流”，設備污染判斷為一般；或設備供電為直流方式8“重度”或“未接外部電源”，設備污染判斷為重度；或設備供電未接外部電源說明:(1)設備所有狀態均不輸出具體的數值，而是輸出狀態碼，以更直觀地指導維護保障工作

32、。(2)本表只給出設備狀態碼的簡單含義描述，設備需根據每個狀態檢測數值制定狀態判斷依據，輸出與狀態符合的狀態碼。(3)如果觀測要素非設備觀測數據而是運算量，則不用輸出狀態要素。上位機軟件在質控的時候，通過設備配置文件對設備狀態進行質控。B.3.2.43段一一校驗碼定長，4位數字。采用校驗和方式，從“BG開始一直到校驗段前，包括分隔符“，”號在內以ASCII碼全部累加。累加值以10進制編碼，高位在前，若高位溢出，則取低四位。B.3.2.54段一一結束標識固定長度，2個字母，以“ED'表示。B.3.3幀格式示例表5完整數據幀格式起始標識數據包頭區站號服務類型設備標識位設備IDBG5位字符2

33、位數字4位字母3位數字數據包頭觀測時間幀標識觀測要素變量數設備狀態變量數14位數字3位數字3位數字2位數字數據主體觀測數據和質量控制狀態信息觀測要素變量名1觀測要素變量值1觀測要素變量名m觀測要素變量值m質量控制位狀態變量名1狀態變量值1狀態變量名n狀態變量值n校驗碼結束標識4位數字ED凍土自動觀測儀輸出數據示例如下:表6凍土自動觀測儀輸出數據示例完整數據BG,12345,00,YSFS,000,20180206080000,001,002,01,ARHa,110,ARHc,120,00,z,0,3973,ED起始標識BG數據包頭12345,00,YSFS,000,20180206080000

34、,001,002,01數據主體ARHa,110,ARHc,120,00,z,0校驗碼3973結束標識ED區站號為12345的基準站、設備編號為000的凍土自動觀測儀在北京時間2018年2月6日08時00分觀測的實時分鐘數據，輸出2個觀測要素及對應的質量控制碼和1個狀態要素。附錄C通信命令C.1終端命令的分類終端操作命令為設備和終端計算機之間進行通訊的命令，以實現對設備各種參數的傳遞和設置，從設備讀取各種數據、設置讀取各類參數，并對設備進行校時。C.2格式一般說明(1)各種終端命令由命令符和相應參數組成，命令符由若干英文字母組成，參數可以沒有，或由一個或多個組成，命令符與參數、參數與參數之間用1

35、個半角逗號分隔。(2)鍵入終端命令后，應鍵入回車/換行鍵，本格式用表示。(3)返回值的結束符均為回車/換行，本格式中返回值用“<>/”給出。(4)命令非法時，返回出錯提示信息“BADCOMMAND(5)若無特殊說明，本部分中使用YYYY-MM-DD,HH:mm：SS示日期、時間格式。C.3握手機制C.3.1數據傳輸握手機制每臺設備須自帶時鐘和存儲器。數據傳輸握手機制同時具備主動發送和被動讀取兩種方式，默認為被動讀取方式。被動讀取的方法為：由終端計算機發送讀取數據命令(READDATA)讀取存儲器中距當前時刻最近的數據，如果最近時刻數據與當前時刻時間差超過一幀則返回錯誤信息；主動發送

36、的方法為：由設備端按照幀標識類型主動向終端計算機發送數據。無論采用哪種方式，數據必須遵循BG,ED”標準數據格式要求。C.3.2時問校正握手機制上位機可通過定時發送DATETIME寸設備修改日期和時間，也可分別發送日期(DATE和時間(TIME)命令設置設備日期、時間。注：上位機通過網絡授時服務器校時，業務軟件利用上位機時間對設備授時；設備具有掉電時鐘保護功能。C.3.3設備響應命令時間接收到終端命令后，設備端應及時響應，響應時間不應超過3秒。若超過3秒，上位機將視為超時錯誤。C.4監控操作命令C.4.1設置或讀取設備的通訊參數(SETCOM命令符：SETCOM參數：波特率數據位奇偶校驗停止位

37、默認值波特率為9600bps,數據位為8,奇偶校驗為無，停止位為1。示例：(1)若設備的波特率為9600bps,數據位為8,奇偶校驗為無，停止位為1,若對設備進行設置，鍵入命令為：SETCOM,9600,8,N,1/返回值：<F>/表示設置失敗，<T>/表示設置成功。(2)若讀取設備塊通訊參數，直接鍵入命令：SETCOM正確返回值為<9600,8,N,1>注：(1)波特率修改范圍為：1200,2400,4800,9600,19200,38400,57600,115200,非特殊情況下無需對設備波特率進行修改。（2）波特率修改前，應先檢查當前設置再修改波特率。

38、（3）設備修改波特率后，需保存設置。C.4.2設備自檢（AUTOCHECK命令符：AUTOCHECK返回的內容包括設備日期、時間，通訊端口的通訊參數，設備狀態信息（廠家可自行定義格式），終端軟件只對其進行顯示，不做處理。返回值：T/F,設備輸出信息/T表示自檢成功,F表示自檢失敗。C.4.3幫助命令命令符：HELP返回值：返回終端命令清單，各命令之間用半角逗號分隔。C.4.4設置或讀取設備的區站號（QZ命令符：QZ參數：設備區站號（5位數字）示例：（1）若所屬氣象觀測站的區站號為57494,則鍵入命令為：QZ,57494/返回值：F/表示設置失敗，T/表示設置成功。（2）若設備的區站號為574

39、94,直接鍵入命令：QZZ正確返回值為57494/。C.4.5設置或讀取設備的服務類型（ST）命令符：ST參數：服務類型（2位數字）示例:(1)若設備用于基準站，則鍵入命令為：ST,00/返回值：F/表示設置失敗，T/表示設置成功。(2)若設備服務類型為00,直接鍵入命令：ST/正確返回值為00/。注：設備端需要對設備服務類型進行存儲。C.4.6讀取設備標識位(DI)命令符：DI示例：讀取凍土自動觀測儀標識位，直接鍵入命令：DI/正確返回值為：YSFS"。C.4.7設置或讀取設備ID(ID)命令符：ID參數：3位數字示例：(1)若為凍土自動觀測儀ID為：000,對設備進行設置，鍵入命

40、令為:ID,000/返回值：F/表示設置失敗，T/表示設置成功。(2)若為讀取設備ID參數，直接鍵入命令：ID/正確返回值為：000/。C.4.8設置或讀取凍土自動觀測儀的緯度(LAT)命令符：LAT參數：DD.MM.SSDD為度，MMfe分,SS為秒)示例：(1)若所屬凍土自動觀測儀的緯度為32。14'20，則鍵入命令為：LAT,32.14.20/返回值：F技示設置失敗，T技示設置成功。(2)若數據采集器中的緯度為42。06'00，直接鍵入命令：LAT/正確返回值為42.06.00。C.4.9設置或讀取凍土自動觀測儀的經度(LONG命令符：LONG參數：DDD.MM.SSDD

41、M度,MMfe分,SS為秒)示例：(1)若所屬凍土自動觀測儀的經度為116°34'18，則鍵入命令為:LONG,116.34.18/返回值：F技示設置失敗，T技示設置成功。(2)若數據采集器中的經度為108。32'03，直接鍵入命令：LONG正確返回值為108.32.03。C.4.10設置或讀取凍土自動觀測儀日期(DATE命令符：DATE參數：YYYY-MM-DDYYYYW,MMfc月，DD為日)示例：(1)若對凍土自動觀測儀設置的日期為2018年12月3日，鍵入命令為：DATE,2018-12-03/返回值：<F>/表示設置失敗，<T>/表示

42、設置成功。(2)若設備的日期為2018年12月4日，讀取設備日期，直接鍵入命令：DAT&正確返回值為:<2018-12-04>C.4.11設置或讀取凍土自動觀測儀時間(TIME)命令符：TIME參數：HH:mm:SSHH為時，mnJ分，SS為秒)示例：(1)若對凍土自動觀測儀設置的時間為12時34分00秒，鍵入命令為：TIME,12:34:00/返回值：<F>/表示設置失敗，<T>/表示設置成功。(2)若凍土自動觀測儀的時間為12時35分00秒，讀取凍土自動觀測儀時間，直接鍵入命令：TIME/正確返回值為:<12:35:00>C.4.12

43、設置或讀取凍土自動觀測儀日期與時間(DATETIME命令符：DATETIME參數：YYYY-MM-DD,HH:mm:SYYYY%年，MMfe月，DD為日,HH為時，mm為分，SS為秒)示例：(1)若設置凍土自動觀測儀日期為2018年2月27日12時34分00秒，鍵入命令為:DATETIME,2018-02-27,12:34:00/返回值：<F>/表示設置失敗，<T>/表示設置成功。（2）若凍土自動觀測儀的日期為2018年2月27日，12時34分00秒，讀取設備日期時間，直接鍵入命令：DATETIME正確返回值為：<2018-02-27,12:34:00>C.

44、4.13設置或讀取設備主動模式下的發送時間問隔（FTD命令符：FTD參數：FI,mmC（FI代表幀標識，定義見B.3.2.2.6數據類型；mmCfe示時問問隔，其中C代表時間單位：用H表示小時，M表示分鐘，S表示秒。當C為"H'，mnfi在（0124）之間；當C為"M'，mmE在（0159）之間；當C為“S,mm!在（0059）之間，當mm%00,即mm"00S”時，表示主動模式下取消自動發送FI類型的數據包。）設置的時間間隔不能小于幀標識中的時間問隔。示例：（1）若設置設備主動發送實時分鐘數據的時間間隔為5分鐘，鍵入命令：FTD,001,05M/

45、返回值：<F>/表示設置失敗，<T>/表示設置成功。（2）若設置設備主動發送整點小時定時數據的時間間隔為1小時，鍵入命令：FTD,160,01H/返回值：<F>/表示設置失敗，<T>/表示設置成功。不帶參數時用于查詢主動模式下設備支持的所有幀數據的發送間隔。若設備具有實時分鐘數據和小時定時數據兩種數據包格式，但只主動發送定時數據,發送時間間隔為1小時，鍵入查詢命令，FTDZ正確返回值為：<001,00S,160,01H>C.4.14歷史數據下載(DOWN命令符：DOWN參數為：開始日期，開始時間，結束日期，結束時間,幀標識。下載指定時

46、間范圍內對應幀類型的觀測記錄數據。開始/結束日期的格式：YYYY-MM-DD開始結束/時間的格式：HH:mm:SS幀標識定義見B.3.2.2.6,當幀標識為001實時分鐘幀標識時，必須缺省幀標識參數。示例：(1)若獲取設備中2018年2月21日20時0分0秒至2018年2月24日20時0分0秒的分鐘數據，鍵入命令為：DOWN2018-02-21,20:00:00,2018-02-24,20:00:00/返回值：<F>/表示讀取失敗，<T>/表示正確返回：實時分鐘歷史數據，每條數據末尾附回車換行。(2)若獲取設備中2018年2月21日20時0分0秒至2018年2月24日20時0分0秒的整點小時