空氣負離子自動觀測儀

功能規格需求書

（第3版）

中國氣象周綜合觀測司

2024年1月

編寫說明

本功能規格需求書規定了空氣負高子自動觀測儀的組成結構、功能、性能、環境適應性

等方面的要求，是設計、研制、生產和測試評估的依據和要求。

隨著科學技術的發展進步和業務需求變化，本功能規格需求書將隨之進行相應的修訂、

補充或重新發布，本次修訂為第3版。

本功能規格需求書由中國氣象局綜合觀測司組織中國氣象局氣象探測中心、中國氣象局

公共服務中心、浙江省氣象局和廣東省氣象局等單位編寫。

目錄

1.前言......................................................................1

1.1編制目的.............................................................1

1.2適用范圍.............................................................1

1.3編寫依據.............................................................1

2.術語和定義...............................................................1

3.組成......................................................................1

3.1概述.................................................................1

3.2硬件組成............................................................2

3.3軟件組成............................................................3

4.功能要求.................................................................4

4.1觀測項目.............................................................4

4.2基本功能要求.........................................................4

4.3離子傳感器...........................................................4

4.4采集器...............................................................4

4.5儀器控制處理軟件功能................................................5

4.6計算機數據采集處理軟件功能..........................................5

5.性能要求.................................................................5

5.1主要性能指標........................................................5

5.2離子傳感器...........................................................6

5.3采集器...............................................................6

5.4外圍設備.............................................................6

5.5環境適應性指標......................................................6

5.6可靠性指標..........................................................7

5.7使用壽命.............................................................7

5.8功耗要求.............................................................7

6.結構及材料要求...........................................................7

6.1機械結構要求........................................................7

6.2機械強度要求.........................................................7

6.3模塊集成化要求.......................................................8

6.4材料要求.............................................................8

6.5外觀要求............................................................8

6.6接口要求.............................................................8

6.7安全要求.............................................................8

7.其它要求.................................................................9

7.1技術文件............................................................9

7.2人機交互界面........................................................9

附錄1空氣負離子儀器終端控制命令...........................................10

1格式一般說明...............................................................10

2握手機制...................................................................10

2.1數據傳輸握手機制....................................................10

2.2時間校正握手機制....................................................10

2.3設備響應命令時間....................................................10

3設備監控操作命令..........................................................11

3.1設置或讀取設備的通訊參數(SETC0M)...............................11

3.2設備自檢(AUTOCHECK)............................................11

3.3幫助命令............................................................11

3.4設置或讀取設備的區站號(QZ).....................................12

3.5設置或讀取設備的服務類型(ST).....................................12

3.6讀取設備標識位(DI).............................................12

3.7設置或讀取設備ID(ID)..........................................12

3.8設置或讀取觀測區域(ZONE).......................................13

3.9設置或讀取觀測站的緯度(LAT)....................................13

3.10設置或讀取觀測站的經度(LONG)..................................13

3.11設置或讀取設備日期(DATE)......................................14

3.12設置或讀取設備時間(TIME)......................................14

3.13設置或讀取設備日期與時間(DATETIME)............................14

3.14設置或讀取設備主動模式下的發送時間間隔(FTD)..................15

3.15歷史數據下載(DOWN).............................................15

3.16實時讀取數據(R1-ADDATA).........................................16

3.17設置握手機制方式(SETCOB'AY)...................................17

附錄2空氣負離子儀器觀測數據格式........................................18

1觀測儀器輸出參數..........................................................18

2觀測數據格式...............................................................18

2.1數據幀格式.........................................................18

2.2觀測要素編碼.......................................................23

2.3設備狀態編碼........................................................23

2.4舉例................................................................24

3設備文件存儲格式..........................................................24

3.1文件名命名規則.....................................................24

3.2文件內容...........................................................25

II

1.前言

1.1編制目的

為進一步加強對空氣負離子濃度觀測技術的業務指導，確保空氣負離子濃度觀測資料的

代表性、準確性、可比較性及儀器設備長期、穩定運行，中國氣象局綜合觀測司組織編制了

本功能規格需求書，為空氣負離子自動觀測儀的設計、研制、定型、生產和開展測試評估等

提供依據，并為氣象及相關部門開展空氣負離子濃度觀測建設提供技術指導。

1.2適用范圍

本功能規格需求書規定了空氣負離子自動觀測儀的組成、功能、性能、結構及材料等方

面的要求。

本功能規格需求書適用于臨界離子遷移率為0.4co?-G的空氣負離子濃度的自動

觀測。

1.3編寫依據

本功能規格需求書編寫的主要依據有：

（1）GB/T18809—2019《空氣離子測量儀通用規范》

（2）QX/T419—2018《空氣負離子觀測規范電容吸入法》

（3）QX/T475-2019《空氣負離子自動測最儀技術要求電容式吸入法》

（4）QX/T503—2019《氣象專用技術裝備功能規格需求書編寫規則》

（5）《大氣成分觀測業務規范（試行）》，2012,氣象出版社

（6）《大氣負離子自動觀測儀功能規格需求書（笫2版）》，氣測函（2016）19號

2.術語和定義

（1）空氣離子：空氣中帶正電荷或負電荷的氣體分子、分子團或其他懸浮的細小微粒。

（2）空氣負離子：是指帶負電荷的空氣離子，簡稱負離子。

（3）空氣離子遷移率：空氣離子在單位強度（V/m）電場中的移動速率。單位為平方米

每伏秒（Ri??『?s'1）或平方厘米每伏秒（cm2?『?s'）,一般用K表示。在同一電場強

度下，離子粒徑越大運動速度越慢，粒徑越小運動速度越快。K值與粒徑大小成反比，即離

子遷移率K值越大離子粒徑越小；K值越小離子粒徑越大。

（4）空氣負離子濃度：單位體積空氣中的負離子的數目，也稱空氣負離子濃度。單位

為個每立方厘米（個?cm'）。

（5）測量時長：指產始測量到測量結束的時間。

（6）原始觀測數據：指未對數據進行任何質屋控制或處理的觀測數據。

3.組成

3.1概述

空氣負離子自動觀測儀的工作原理是：在離子傳感器（或稱采集桶、采集筒）的極化板

（或稱偏壓板）上加載極化電壓，讓被測空氣按設定速度勻速通過傳感器。空氣中特定粒徑

1

的負離子在電場的作用下發生偏轉，被采集板所捕獲而形成電流。根據采集到的電流與采樣

體積，即可計算出負離子的數濃度值。

空氣負離子自動觀測儀由硬件和軟件兩部分組成。其中硬件部分包括離子傳感器、采集

器和外圍設備；軟件包括儀器控制處理軟件和計算機數據采集處理軟件。

3.2硬件組成

3.2.1離子傳感器

離子傳感器主要由采集板、極化板、風扇等組成。根據采集板與極化板的結構，可分為

平行（或等效平行）極板結構式、同軸雙圓筒結構式。

3.2.1.1平行（或等效平行）極板結構式

平行極板結構式（或等效平行極板結構式）負離子檢測裝置的原理示意見圖1。

聚集板1

極化板

圖1平行極板結構式（或等效平行極板結構式）原理示意圖

圖中:

V：空氣中離子穿過氣體的平均速度（遷移速度）（cm-sD；

Vy：離子在垂直方向上的移動速率；

Vx：離子在水平方向上的移動速率（cm-sD：

d：采集板與極化板之間的間距（cm）；

L：采集板的長度（cm）：

U：極化電壓（v）。

（1）離子遷移率計算

式中：

K：離子遷移率（cm2?v1?sl）；

E：電場強度（v?cm。

（2）臨界離子遷移率計算

2

式中：

Kp：臨界離子遷移率(cm2?v-1?s-1)；

Vx：離子在水平方向上的移動速率(cm-s')；

3.2.1.2同軸雙圓筒結構式

同軸雙圓筒結構的負離子檢測裝置和工作原理示意見圖2。

圖2同軸雙圓筒結構的負離子檢測裝置工作原理示意圖

設雙圓筒離子收集器的外筒半徑為R,內筒半徑為七，筒長為L,極化電壓為U,離子

帶電量為q，則臨界離子遷移率計算公式如下?

2LU

式中：

Kp：臨界離子遷移率(cm2-V1-s-1)；

Vx：離子在水平方向上的移動速率(cm-sD；

3.2.1.3離子濃度計算

N=I-q-1?Vx-1?A1............(4)

N：每立方厘米空氣中的離子數(個?cm")

I：采集板電流讀數(A)

q：基本電荷電量(1.6X103庫侖)

A：有效通風橫截面積(cm?)

3.2.2采集器

采集器由硬件和嵌入式軟件組成。硬件包含電信號放大器(電荷放大器)、微處理器、

A/D轉換電路、時鐘電路、內存儲器、傳感器接口、顯示和監測電路等。

3.2.3外圍設備

主要包括：空氣溫度和濕度傳感器、電源、蓄電池、外存儲器、通信接口、機箱、支架

等。

3.3軟件組成

軟件包括儀器控制處理軟件和計算機數據采集處理軟件兩部分。

儀器控制處理軟件主要包括信號采集與處理模塊、控制模塊、系統檢測與預警模塊、數

據存儲與傳輸模塊、信息顯示模塊等組成。

計算機數據采集處理軟件主要包括觀測數據采集模塊、存貯模塊、預處理模塊、質量控

3

制模塊、圖形顯示模塊等,

4.功能要求

4.1觀測項目

觀測項目包括空氣負離子濃度，空氣溫度和相對濕度：宜包括空氣正離子濃度。

4.2基本功能要求

空氣負離子自動觀測儀應能長期、自動、連續、全天候監測空氣負離子濃度變化，適應

環境氣象觀測的業務需求，滿足觀測數據的高精度和高穩定性要求，應具備高可靠性、高準

確性、易維護、易備份等特點。

空氣負離子自動觀測儀應滿足以下功能要求：

（1）采用模塊化、集成化結構設計，便于擴展、更換部件及維護維修；

（2）能在高溫、低溫、高濕等野外環境下全天候自動正常運行；

（3）具有空氣負離子測量功能；宜具有空氣正離子測量功能：

（4）具有空氣溫度和相對濕度的測量功能；

（5）具備防外界風、極板短路保護等功能；

（6）具備設備運行狀態監控及報警功能；

（7）具有自動或手頊調零功能；

（8）具有測量和調零等信息的實時顯示、存儲功能；

（9）具有過流保護與防雷功能；

（10）具有外接市電和直流電供電方式；

（11）具有無線或有線數據傳輸功能。

4.3離子傳感器

應具有以下功能：

（1）具有空氣負離子的收集及測量功能；宜具有空氣正離子的收集與測量功能；

（2）具有微電流實時檢測及信號輸出功能；

（3）具有板極短路保護功能，當異物、結露、大霧等引起短路時，應能自動進入保護

狀態，給出報警信息，在情況解除后能自動恢復正常工作；

（4）具有防止昆蟲以及蜘蛛結絲、污染物和漂浮性雜物等異物進入傳感器的防護功能。

4.4采集器

應具有以下功能：

（1）具有對離子傳感器輸出信號、溫度、濕度等信號進行采集、存儲的功能：

（2）具有采集、存貯和顯示儀器測量和狀態信息的功能；

（3）具有對離子傳感器測量與調零等的自動與手動控制功能；

（4）具有負離子、微電流等實時測量結果（包括在動調零過程、負離子與微電流測量

的瞬時值等）的顯示、存儲與輸出等功能；

（5）具有信號預處理功能；

（6）具有有線和無線數據通信功能；

（7）具有RS232或ES485或USB等接口，具有接收計算機指令并反饋信息和數據的功

能。

4

4.5儀器控制處理軟件功能

應具有以下功能：

（1）初始化功能：可通過計算機終端，輸入或修改嵌入式軟件必要的參數，如測站的

地理位置、海拔、時間、傳感器等參數（見附錄1）.

（2）數據采集功能：能夠按預定的采樣頻率，對離子傳感器的輸出信號進行采樣；將

傳感器輸出的電信號轉換成單位量，得到采樣瞬時值。

（3）數據處理功能：對采樣瞬時值進行數據處理，給出負離子濃度值（原始觀測數據），

空氣溫度、相對濕度觀測結果，并寫入數據存儲器。

（4）數據存儲功能：具有采集器內部數據存儲器循環式存儲功能，允許最新數據覆蓋

舊數據；采集器內部的數據存貯器應具備掉電保存功能。

（5）數據傳輸與信息反饋功能：具有數據通信功能，可將觀測數據傳輸到計算機或中

心站；

（6）具備通過無線網絡和有線網絡方式進行觀測數據遠程傳輸的功能：

（7）具有接收計算機指令并反饋信息和數據的功能。

4.6計算機數據采集處理軟件功能

（1）與采集器具有穩定可靠的通訊功能；具有采集器參數設置、存儲數據和參數文件、

配置文件、日志文件等功能；

（2）具有從采集器下載原始數據及其他數據文件的功能；

（3）具有原始觀測數據、質量控制數據、分析處理數據等入庫、查詢、檢索與導出等

功能；

（4）具有按規定數據格式和文件命名（見附錄2）規則生成實時傳輸文件的功能：

（5）具有對數據文件內容進行查詢、檢索和實時上傳等功能；

（6）具有運行狀態監控和報警功能，包括蓄電池電壓異常或故障時的標識或報警；通

信中斷后，計算機應有標識或報警；數據測量值出現異常時應有標識或報警；設備供電異常

時計算機軟件應有標識或報警等；

（7）具有觀測數據圖表顯示功能，具有小時、日、月和年的平均值、極值（最大、最

小）等統計分析功能。

5.性能要求

5.1主要性能指標

5.1.1離子遷移率

根據儀器結構，依據對應公式計算出的臨界離子遷移率為0.4cm3/?s'最大允許

誤差為±10%

5.1.2空氣負離子濃度

（1）測量范圍：10~5X10，（個?cm"）,離子遷移率20.4cm,v_1,s'1；

（2）測量誤差：±15%,負離子濃度2500（個?cnf3）；

（3）分辨力：10（個?cm"）。

5.1.3空氣溫度

（1）測量范圍：-4。℃?+50℃；

（2）分辨力:0.1℃；

5

（3）準確度：±0.5C°

5.1.4空氣相對濕度

（1）測量范圍：10%?100%RH；

（2）分辨力：1%RH；

（3）準確度：±5%RH（W80%）；±10%RH（＞80%）。

5.2離子傳感器

（1）極化電壓應保持穩定，電壓變化應小于10%；

（2）平行板或圓筒式極板間距的誤差應小于10%；

（3）取樣空氣流速變化應小于10%：

（4）在非測量狀態時，平行式或圓筒式極板不應有靜電吸附。

5.3采集器

（1）實時時鐘應能保證誤差15s/月；

（2）應能滿足嵌入式軟件的正常運行，內存儲器應能保存不少于10天的原始采樣數據

和設備狀態數據；

（3）單次測量時長為5分鐘，其中，第5分鐘為離子濃度檢測時段；

（4）在測量時長內，對離子傳感器輸出信號的采樣頻率不低于6次/分鐘；

（5）對單次測量過程的采樣原始信號進行質量控制（至少去除明顯異常信號）后計算

平均值，獲得本次離子濃或檢測結果。

5.4外圍設備

（1）支持市電（220V）和直流電（5?24V）供電方式；

（2）對于直流電供電方式應提供外置電池選項；在停電或連續陰雨天氣條件下，電源

容量應能滿足設備正常工作時間不少于72小時：

（3）支持CF卡、SD卡、L?盤等外存儲設備，用于存儲觀測數據時，外存儲設備容量應

能儲存不少于12個月的觀測數據；

（4）機箱內各個功能模塊布局合理，符合電氣安全要求；

（5）支架應牢固耐用，出現強風時，不應有晃動現象；確保儀器安裝后離子傳感器中

心距地高度為1.5m。

5.5環境適應性指標

5.5.1氣候條件

（1）空氣溫度：-40c?+50℃；

（2）空氣相對濕度：10%?100%RH.

5.5.2外殼防護等級

儀器機箱、電纜接頭、防護罩等處于露天環境的部件外殼，應具有較好的防護性能。

5.5.3生物條件

（1）應采取適當的防蟲（如蜘蛛絲等）和防異物措施；

（2）應采取有效措施防止動物等損壞或影響觀測設備及相關設施。

5.5.4化學活性物質

（1）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.

6

（2）在沿海地區，應考慮大氣中鹽霧對觀測儀器的影響，在材料、表面涂覆和工藝上

采取必要的措施，使其具有足夠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。

5.5.5電磁兼容

電磁兼容試驗內容和用酷度等級要求見表lo

表1電磁抗擾度試驗內容和嚴酷度等級

試驗條件

內容推薦標準

交流電源端口直流電源端口控制和信號端口

線一線：±2kV線一線：±lkVGB/T

浪涌（沖擊）抗擾度線一地：士2kV

線一地：±4kV線一地：±2kV17626.5-2019

電快速瞬變脈沖群GB/T

±2kV5kHz±lkV5kHz±lkV5kHz

抗擾度17626.4-2018

射頻電磁場輻射抗GB/T

80MHz?1000MHz,3V/m,80%AM(1kHz)

擾度17626.3-2016

射頻場感應的傳導頻率范圍：150kHz?80MHz,試驗電壓：3VGB/T

騷擾抗擾度信號調制：80%AM（IkHz）17626.6-2017

GB/T

靜電放電抗擾度接觸放電：4kV,空氣放電：4kV

17626.2-2018

5.6可靠性指標

（1）產品應進行可靠性設計、試驗和驗證工作；

（2）平均故障間隔時間（MTBF）應大于5000h,其中因設備維護而未進行維護等原因

引起的非儀器責任故障（或異常）不計在內；

（3）儀器應易于維護和檢修，部件更換后應不影響儀器性能；

（4）儀器各部件的垢構設計應充分考慮維修的方便性、快捷性和不易誤操作性；

（3）儀器接線等標志應清晰明確，不易混清。

5.7使用壽命

儀器總體使用壽命不低于8年。

5.8功耗要求

在工作狀態下，儀器的平均功耗應小于50W（不含加熱器或制冷器的功率）。

6.結構及材料要求

6.1機械結構要求

（1）機械結構應利于裝配、調試、檢驗、包裝、運輸、安裝、維護等工作，更換部件

時簡便易行；

（2）儀器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）機箱須裝有鎖定裝置，配有防盜鎖具，具有防盜、防破壞能力。各部件之間的連

接要牢固，使用常規工具不能輕易拆除。

6.2機械強度要求

7

儀器的各種部件，如安裝支撐件等，應有足夠的機械強度，確保在產品壽命期內，不因

外界環境的影響和材料本身原因而導致機械強度下降而引起故隙或損壞。

6.3模塊集成化要求

儀器的離子傳感器、放大器、風扇等模塊應集成化，簡化儀器的維護與維修。

6.4材料要求

（1）儀器外殼應選用耐老化、抗腐蝕、具有良好電氣絕緣性的材料，禁止使用不符合

國家或行業標準的劣質材料：

（2）儀器各零部件表面應有涂、覆、鍍等工藝措施，以保證其耐潮、防霉、防鹽霧的

性能。用耐腐蝕材料制造的除外；

（3）儀器各部件表面光澤一致、無劃痕、無刻痕、無剝落、無銹蝕；

（4）需要涂覆的零件，表面涂、敷、鍍層應色澤均勻，不應有起泡，涂層不應有脫落,

覆蓋面達100%。

6.5外觀要求

（1）外觀應整潔、無損傷或形變；

（2）表面涂層無氣泡、開裂、脫落等現象；

（3）立柱、支架、機箱等的安裝應牢固、端正；

（4）在立桿、機箱內部或穿線管內部布線，達到隱蔽、保護、美觀、防盜割、防雷電

等效果；

（5）機箱應配有防水及遮陽罩，具有散熱、密封、防塵等功能；

（6）應采用對稱性防風結構，確保外界風力對傳感器的影響接近零，測量免受外界風

的干擾，以提高測量精度，

6.6接口要求

產品應至少具備一個RS232/RS485接口、一個USB接口。

6.7安全要求

6.7.1電氣安全

（1）應滿足通用的電氣安全性，以確保在各種氣候環境下穩定、可靠、安全地工作；

（2）機箱內帶危險電壓的導電部件都應有防護措施，足以避免操作人員可能用手或一

般維修工具直接接觸；

（3）儀器各獨立部件和傳感器都應有保護接地措施；

（4）接地端子或接地接觸件與需要接地的零部件之間的連接電阻不應超過4Q；

（5）使用市電為主電源的儀器，必須對一次電路設置過流保護裝置；

（6）儀器內的蓄電池如果是鋰電池或類似電池的，在設計上應有防止極性接反以及防

止強制充放電的措施。

6.7.2機械安全

（1）結構上的棱緣或拐角，應倒圓和磨光；

（2）對于在產品壽命期內無法始終保持足夠的機械強度而需要定期維護或更換的部件,

應在產品使用說明書上醒目地載明更換周期；

（3）用作電氣連接或其他連接的螺釘連接件應能承受正常使用時的機械壓力；

（4）應有防止電池極性接反以及防止強制充放電的措施。

8

6.7.3防雷

（1）應具備防直接雷擊和防雷擊電磁脈沖的措施，防雷安全要求和設計應符合行業標

準的要求；

（2）儀器的傳感器、采集器、供電系統、無線通訊的天線等，應處在接閃器的保護范

圍內;

（3）引下線和金屬檸應與地網聯接，防直擊雷的沖擊接地電阻應不大于4。；

（4）傳感器的信號線應采用屏蔽電纜，電纜的屏蔽層和金屬管下端應與地網聯接：

（5）儀器到室內的電纜線應敷設在電纜溝內。

6.7.4安全標識

（1）應設有電源額定值的電源銘牌，電源銘牌應包括下列內容：

——電源性質的符號（交流或直流）

一一額定電壓或額定電壓范圍

——額定電流或功耗

（2）電源開關應標明電源位置。

（3）使用市電的設備應在外殼顯著位置設“當心電擊危險”安全標記。

（4）設備的其他標記要求和方法應符合國家和行業標準的相關要求。

7.其它要求

7.1技術文件

（1）應具備全套的設計和生產圖紙、文件；

（2）應提供儀器說明書或用戶手冊（內容包括工作原理、儀器結構、安裝、測試、操

作、運行維護、故障處理、校準、耗材清單等），以及軟件使用手冊（內容包括軟件功能介

紹、軟件環境、安裝、操作方法等）。

（3）儀器說明書或用戶手冊應標明：空氣中離子穿過氣體的平均速度值、采集板與極

化板之間的間距值（內筒半徑值、外筒半徑值）、采集板的長度值（筒長值）和極化電壓值。

7.2人機交互界面

（1）人機界面應符合操作者視覺和一般操作習慣。

（2）機箱前面板上的文字、圖形、顯示或指示單元、按鍵等，應分布有規律，符合功

能劃區的要求。

（3）使用的名詞術語和標志應符合有關標準和規范的要求，沒有規定的應符合氣象部

門的用詞習慣。

9

附錄1空氣負離子儀器終端控制命令

設備和終端軟件之間進行通訊的命令，以實現對設各各種參數的傳遞和設置，從設備讀

取或設置各種數據和參數，以及對設備進行校時。

1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個半角逗號分隔；

(2)在計算機超級終端中，鍵入控制命令后，應鍵入回車/換行鍵，本格式中用

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表示日期、時間格式;

(6)帶有傳感器ID的命令，只需要此ID號的傳感器執行相應的操作，且當此種操作

命令從計算機超級終端中直接對數字傳感器進行控制時，中央處理器對于此種命令的返問值

無需進行處理，直接上傳給計算機超級終端軟件;無傳感器ID的操作命令需要所有數字傳感

器執行相應的操作。

2握手機制

2.1數據傳輸握手機制

每臺設備必須自帶時神，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：由上位機發送讀取數據命令(READDATA),

讀取存儲器中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?幀則返回錯

誤信息；主動發送的方法為：由設備端按照幀標識類型主動向上位機發送數據。

無論采用哪種方式，數據必須遵循標準數據格式要求，即“BG,…,ED”格式。

2.2時間校正握手機制

上位機可通過定時發送DATETIME對設備修改日期和時間，也可分開發送日期(DATE)

和時間(TIME)命令對設備分別進行修改日期］、時間，數字傳感器只需要支持DATETI舶命

令。

2.3設備響應命令時間

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由上位機發送命令后，設備端應及時響應，并給予返回，響應時間應不長于3秒，超過

3秒后響應值，上位機認為是超時錯誤。

3設備監控操作命令

3.1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

示例：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。

若為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,l＞Zo

注：

（1）非特殊情況下不對設備波特率進行修改，波特率修改范圍為（120（）,2400,4800,9600,

19200,38400,57600,115200）。

（2）波特率修改時應先返回數據再修改波特率。

（3）設備一旦修改波特率后保存波特率設置。

3.2設備自檢（AUTOCHECK）

命令符：AUTOCHECK

返回的內容包括設備口期、時間，通訊端口的通訊參數，設備狀態信息（廠家自行定義，

格式不定）。

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。

3.3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。

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3.4設置或讀取設備的區站號(QZ)

命令符：QZ

參數：設備區站號(5位字符)

示例：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,

若設備的區站號為57494,直接鍵入命令：

QZZ

正確返回值為＜57494》/。

3.5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：若設備用于天然氧吧站，則鍵入命令為：

ST,20/

返回值：＜F＞/表示設置失敗，＜T＞/表示設置成功。

若設備服務類型為2C,直接鍵入命令：

STZ

正確返回值為＜20〉/,

注：設備端需要對設備服務類型進行存儲。

3.6讀取設備標識位(DI)

命令符：DI

示例：讀取空氣負離子自動觀測儀設備標識位，直接鍵入命令:

DIZ

正確返回值為:〈YNAD/。

3.7設置或讀取設備ID(ID)

命令符：ID

參數：3位數字

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示例：空氣負離子自動觀測儀設備ID為：000,對設備進行設置，鍵入命令為：

ID,000/

返回值：＜F＞/表示設置失敗，＜T＞/表示設置成功。

若為讀取設備ID參數，直接鍵入命令：

IDZ

正確返回值為:＜000＞/。

3.8設置或讀取觀測區域（ZONE）

命令符：ZONE

參數：2位數字

示例：觀測區域為一類區域：01，對設備進行設置，鍵入命令為：

ZONE,01/

返回值：〈F〉/表示設置失敗，＜T＞/表示設置成功。

若為讀取觀測區域參數，直接鍵入命令：

ZONE/

正確返I可值為:

3.9設置或讀取觀測站的緯度（LAT）

命令符：LAT

參數:DD.MM.SS（DD為度,MM為分,SS為秒）

示例：若所屬觀測站的緯度為32°14'20〃，則鍵入命令為:LAT,32.14.20/

返回值：＜F＞表示設置失敗，＜T＞表示設置成功。

若設備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＞o

3.10設置或讀取觀測站的經度（LONG）

命令符：LONG

參數：DDD.MM.SS（DDD為度，MM為分,SS為秒）

示例：若所屬觀測站的經度為116°34'18〃，則鍵入命令為：LONG,116.34.18/

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返回值：＜F＞表示設置失敗，＜T＞表示設置成功。

若設備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＞o

3.11設置或讀取設備日期（DATE）

命令符：DATE

參數：YYYY-MM-DI）（YYYY為年，MM為月，1）1）為日）

示例：若對設備設置的日期為2012年7月21日，健入命令為：

DATE,2012-07-21Z

返回值：＜F〉/表示設置失敗，＜T＞/表示設置成功。

若設備的日期為2012年7月21日,讀取設備日期,直接鍵入命令：DATE/

正確返回值為：＜2012-07-21〉/。

3.12設置或讀取設備時間（TIME）

命令符：TIME

參數：HH:MM:SS（HH為時,MM為分,SS為秒）

示例：若對設備設置的時間為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。

若設備的時間為12時35分00秒,讀取設備時間,直接鍵入命令:TIME/

正確返回值為:＜12:35:00〉/。

3.13設置或讀取設備日期與時間（DATETIME）

命令符：DATETIME

參數：YYYY-MM-DD,HH:MM:SS（YYYY為年,MM為月,DD為日，HH為時,MM為分,SS

為秒）

示例：若對設備設置的日期為2013年5月27日12時34分00秒，鍵入命令為：

DATETIME,2013-05-27,12:34:00/

返回值：＜F＞/表示設置失敗，＜T＞/表示設置成功。

若設備的日期為2013年5月27日，12時35分00秒，讀取設備日期時間，直接鍵入

命令：

DATETIME/

正確返回值為：<2012-07-21,12:35:00>/。

3.14設置或讀取設備主匆模式下的發送時間間隔（FTD）

命令符：FTD

參數：FI,rnmC（FI代表幀標識,定義見2.2.表數據類型；mmC表示時間間隔,其中C

代表時間單位：用H表示小時，”表示分鐘，S表示秒。當C為“H"，mm值在（01?24）

之間；當C為”，mm值在（01?59）之間：當C為”S"，mm值在（00?59）之間，當

mm為00,即mmC為“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間隔。

示例：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,001,05MZ

返回值：<F>/表示設置失敗，<T>/表示設置成功。

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,160,0111/

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,DOS,160,01H>Zo

3.15歷史數據下載（DOWN）

命令符：DOM

參數為：開始口期，開始時間，結束口期，結束時間［,幀標識下載指定時間范圍內

對應幀類型的觀測記錄數據。

開始/結束日期的格式：YYY\TW-DD；開始結束/時間的格式：HH:MM:SS

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幀標識定義見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：若獲取設備中2012年7月21日20時0分0秒至2012年7月24日20時。分。

秒的分鐘數據，鍵入命令為：

DOWN,2012-07-21,20:00:00,2012-07-24,20:00:00/

返回值：<F>/表示讀取失敗，正確返回：實時分鐘歷史數據，每條數據末尾附回車換

行。

若獲取設備中2012年7月21日2（）時0分0秒至2012年7月24日20時0分（）秒的整

點小時定時數據，鍵入命令為：

DOWN,2012-07-21,20:00:00,2012-07-24,20:00:00,160/

返回值：<F>/表示讀取失敗，正確返回：歷史整點小時數據，每條數據末尾附回車換

行。

注：

由上位機統籌考慮下載歷史數據時間和內容，優先保證實時數據傳輸，一次下載內容一

般不超過一天數據：

（3）缺測數據格式為：

BG,QZ（區站），ST（服務類型），DI（設備標識），ID（設備ID）,DATETIME（時

間），FI（幀標識），〃/〃，校驗，EDZ

3.16實時讀取數據（READDATA）

注：從存儲器中讀取最近的一組數據。

命令符：READDATA

參數：幀標識。從存儲器讀取最近一次的對應幀標識數據，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：若獲取設備中2012年7月21日20時0分0秒的分鐘數據，

鍵入命令為：

READDATA/

返回值：<F>/表示讀取失敗，正確返回：當前數據。

若獲取設備中2012年7月21日20時0分0秒對應的20時整點小時定時數據，

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鍵入命令為：

READDATA,160/

返El值：＜F＞/表示讀取失敗，正確返【可：當前整點數據。

注：在主動方式中不響應該命令。

3.17設置握手機制方式(SETCOMWAY)

注：設置數據傳輸握手機制方式。

命令符:Sl'TCOMWAY

參數為：1為主動發送方式，。為被動讀取方式，

示例：設備默認為被動讀取方式，如果需要采用主動發送方式可以由上位機發送命令

“SETCOMWAY,1"，返回＜T＞/表示設置成功，則上位機實時接收設備主動發送的數據即可，

如需要采用被動讀取方式，則上位機發送命令"SETOWNAY,。"，返|可＜T＞/表示設置成功，

第一次連接設備時默認為被動讀取方式，上位機不用發送“SETCOMWAY,。”命令。

鍵入命令為：

SETCOMWAY,1/

返【可值：＜F＞/表示設置主動發送失敗，返I可仃＞/表示設置主動發送成功。

鍵入命令為：

SETCOMWAY,0/

返回值：＜F＞/表示設置被動讀取失敗，返回＜T＞/表示設置被動讀取成功。

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附錄2空氣負離子儀器觀測數據格式

1觀測儀器輸出參數

為了便于了解和掌握儀器的工作狀況，開展數據質量控制等工作，觀測儀器輸出的原始

數據中應包括但不限于以下參數：

基本參數：區站號、緯度、經度、拔海高度、設備標識符、觀測時間、負離子濃度、氣

溫、相對濕度等；

儀器狀態參數：設備自檢狀態、傳感器狀態、電源工作狀態、電源狀態、設備斷電報警、

無線通信工作狀態等及可擴展參數，如極板電壓、風扇轉速（或風速）、測量腔室溫度、測

量腔室濕度、環境氣壓、離子傳感器的絕緣度等；

質量控制：異常數據剔除和數據缺失等。

2觀測數據格式

2.1數據幀格式

2.1.1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段數據不

定長，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分。

（2）數據幀傳輸采用ASCH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'，'分隔。

（4）字段是指由一組指定的ASCII字符（大小寫英文字母、數字字符“0?9”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。

2.1.2幀格式說明

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2.1.2.10段一一起始標識

固定長度，2個字母，以“BG”表示。

2.1.2.21段——數據包頭

固定長度，包含11個字段，每個字段定長。

（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更新。

（2）緯度（6位數字），按度分秒記錄，均為2位，高位不足補“0”，臺站緯度未精

確到秒時，秒固定記錄“D0”

（3）經度（7位數字），按度分秒記錄，度為3位，分秒為2位，高位不足補“0”，

臺站經度未精確到秒時，秒固定記錄“00”

（4）觀測場拔海高度（5位數字），保留1位小數，原值擴大10倍記錄，高位不足補

“0”

（5）服務類型（2位數字）,00基準站，01基本站，02一般站，03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氣象輻射站，13便攜站，14自動氣候站，15

大氣本底站，16大氣成分站，17沙塵暴站，18環境氣象站，19其他站，20天然氧吧站。

（6）設備標識位（4位字母），設備類型。以大寫字母Y開頭表示設備標識，后三位

字母為對應傳感滯或設備英文名稱的縮寫，如表1所示。

表1設備標識符

設備代號設備名稱