大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)

1、大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)功能需求書(shū)-PAGE 20-大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)功能需求書(shū)中國(guó)氣象局綜合觀測(cè)司2012年2月目 錄 TOC o 1-4 h z u HYPERLINK l _Toc317257736 1.概述 PAGEREF _Toc317257736 h 4 HYPERLINK l _Toc317257737 2.總體要求 PAGEREF _Toc317257737 h 5 HYPERLINK l _Toc317257738 3.組成結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc317257738 h 6 HYPERLINK l _Toc317257739 3.1.傳感器 PAGEREF _Toc3

2、17257739 h 6 HYPERLINK l _Toc317257740 3.2.采集器 PAGEREF _Toc317257740 h 7 HYPERLINK l _Toc317257741 3.3.外圍設(shè)備 PAGEREF _Toc317257741 h 7 HYPERLINK l _Toc317257742 3.4.軟件部分 PAGEREF _Toc317257742 h 8 HYPERLINK l _Toc317257754 3.4.1采集軟件 PAGEREF _Toc317257754 h 8 HYPERLINK l _Toc317257755 3.4.2業(yè)務(wù)軟件 PAGEREF

3、 _Toc317257755 h 8 HYPERLINK l _Toc317257756 4.功能要求 PAGEREF _Toc317257756 h 8 HYPERLINK l _Toc317257757 4.1.采集器 PAGEREF _Toc317257757 h 8 HYPERLINK l _Toc317257758 4.1.1.數(shù)據(jù)處理功能 PAGEREF _Toc317257758 h 8 HYPERLINK l _Toc317257759 初始化 PAGEREF _Toc317257759 h 8 HYPERLINK l _Toc317257760 數(shù)據(jù)采集 PAGEREF _T

4、oc317257760 h 8 HYPERLINK l _Toc317257761 數(shù)據(jù)處理 PAGEREF _Toc317257761 h 9 HYPERLINK l _Toc317257762 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) PAGEREF _Toc317257762 h 9 HYPERLINK l _Toc317257763 數(shù)據(jù)傳輸 PAGEREF _Toc317257763 h 9 HYPERLINK l _Toc317257764 4.1.2.控制功能 PAGEREF _Toc317257764 h 9 HYPERLINK l _Toc317257765 監(jiān)控功能 PAGEREF _Toc3172577

5、65 h 9 HYPERLINK l _Toc317257766 數(shù)據(jù)下載功能 PAGEREF _Toc317257766 h 9 HYPERLINK l _Toc317257767 報(bào)警功能 PAGEREF _Toc317257767 h 10 HYPERLINK l _Toc317257768 4.2.外圍設(shè)備 PAGEREF _Toc317257768 h 10 HYPERLINK l _Toc317257778 4.2.1電 源 PAGEREF _Toc317257778 h 10 HYPERLINK l _Toc317257779 4.2.2通信接口 PAGEREF _Toc3172

6、57779 h 10 HYPERLINK l _Toc317257780 4.2.3上位機(jī) PAGEREF _Toc317257780 h 10 HYPERLINK l _Toc317257781 4.3.軟件 PAGEREF _Toc317257781 h 11 HYPERLINK l _Toc317257782 4.3.1.采集軟件 PAGEREF _Toc317257782 h 11 HYPERLINK l _Toc317257783 4.3.2.業(yè)務(wù)軟件 PAGEREF _Toc317257783 h 11 HYPERLINK l _Toc317257784 4.3.3.數(shù)據(jù)格式 PA

7、GEREF _Toc317257784 h 11 HYPERLINK l _Toc317257785 5.主要技術(shù)要求 PAGEREF _Toc317257785 h 11 HYPERLINK l _Toc317257786 5.1.主要性能參數(shù) PAGEREF _Toc317257786 h 11 HYPERLINK l _Toc317257787 5.2.傳感器 PAGEREF _Toc317257787 h 12 HYPERLINK l _Toc317257788 5.2.1.測(cè)量要素 PAGEREF _Toc317257788 h 12 HYPERLINK l _Toc31725778

8、9 5.2.2.物理參數(shù) PAGEREF _Toc317257789 h 12 HYPERLINK l _Toc317257790 5.2.3.離子傳感器可裝卸要求 PAGEREF _Toc317257790 h 12 HYPERLINK l _Toc317257791 5.2.4.離子傳感器防異物要求 PAGEREF _Toc317257791 h 12 HYPERLINK l _Toc317257792 5.3.采集器 PAGEREF _Toc317257792 h 13 HYPERLINK l _Toc317257793 5.3.1.微處理器 PAGEREF _Toc317257793

9、h 13 HYPERLINK l _Toc317257794 5.3.2.測(cè)量時(shí)長(zhǎng)和采樣頻率 PAGEREF _Toc317257794 h 13 HYPERLINK l _Toc317257795 5.3.3.平均方法 PAGEREF _Toc317257795 h 13 HYPERLINK l _Toc317257796 5.4.軟件數(shù)據(jù)質(zhì)量控制 PAGEREF _Toc317257796 h 13 HYPERLINK l _Toc317257797 5.4.1.異常數(shù)據(jù)的剔除 PAGEREF _Toc317257797 h 13 HYPERLINK l _Toc317257798 5.4

10、.2.異常數(shù)據(jù)的處理 PAGEREF _Toc317257798 h 13 HYPERLINK l _Toc317257799 5.4.3.異常數(shù)據(jù)判斷閾值 PAGEREF _Toc317257799 h 14 HYPERLINK l _Toc317257800 6.其它一般性要求 PAGEREF _Toc317257800 h 14 HYPERLINK l _Toc317257801 6.1.安全要求 PAGEREF _Toc317257801 h 14 HYPERLINK l _Toc317257802 6.1.1.標(biāo)記 PAGEREF _Toc317257802 h 14 HYPERLI

11、NK l _Toc317257803 6.1.2.結(jié)構(gòu)安全 PAGEREF _Toc317257803 h 14 HYPERLINK l _Toc317257804 6.1.3.電氣安全 PAGEREF _Toc317257804 h 14 HYPERLINK l _Toc317257805 6.1.4.防雷要求 PAGEREF _Toc317257805 h 15 HYPERLINK l _Toc317257806 6.2.結(jié)構(gòu)和外觀要求 PAGEREF _Toc317257806 h 15 HYPERLINK l _Toc317257815 6.2.1傳感器形狀要求 PAGEREF _To

12、c317257815 h 15 HYPERLINK l _Toc317257816 6.2.2外機(jī)箱防風(fēng)要求 PAGEREF _Toc317257816 h 15 HYPERLINK l _Toc317257817 6.2.3機(jī)械結(jié)構(gòu)要求 PAGEREF _Toc317257817 h 15 HYPERLINK l _Toc317257818 6.2.4材料要求 PAGEREF _Toc317257818 h 16 HYPERLINK l _Toc317257819 6.3.工作適應(yīng)性要求 PAGEREF _Toc317257819 h 16 HYPERLINK l _Toc317257820

13、 6.3.1.環(huán)境適應(yīng)性 PAGEREF _Toc317257820 h 16 HYPERLINK l _Toc317257821 6.3.2.結(jié)露保護(hù)要求 PAGEREF _Toc317257821 h 16 HYPERLINK l _Toc317257822 6.3.3.可靠性要求 PAGEREF _Toc317257822 h 16 HYPERLINK l _Toc317257823 7.強(qiáng)制檢測(cè)要求 PAGEREF _Toc317257823 h 17 HYPERLINK l _Toc317257824 7.1.全自動(dòng)觀測(cè)和傳輸檢測(cè) PAGEREF _Toc317257824 h 17

14、 HYPERLINK l _Toc317257825 7.2.高濕環(huán)境工況檢測(cè) PAGEREF _Toc317257825 h 17 HYPERLINK l _Toc317257826 7.3.結(jié)露保護(hù)檢測(cè) PAGEREF _Toc317257826 h 17 HYPERLINK l _Toc317257827 7.4.離子遷移率檢測(cè) PAGEREF _Toc317257827 h 17 HYPERLINK l _Toc317257828 7.5.傳感器穩(wěn)定性檢測(cè) PAGEREF _Toc317257828 h 17 HYPERLINK l _Toc317257829 7.6.負(fù)離子測(cè)量濃度值

15、準(zhǔn)確性檢測(cè) PAGEREF _Toc317257829 h 18 HYPERLINK l _Toc317257830 附件 數(shù)據(jù)格式 PAGEREF _Toc317257830 h 18 HYPERLINK l _Toc317257831 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸文件名 PAGEREF _Toc317257831 h 18 HYPERLINK l _Toc317257832 正點(diǎn)數(shù)據(jù)文件（IF文件） PAGEREF _Toc317257832 h 18 HYPERLINK l _Toc317257833 加密數(shù)據(jù)文件（ID文件） PAGEREF _Toc317257833 h 19 HYPERLINK l

16、 _Toc317257834 臺(tái)站信息文件（IC文件） PAGEREF _Toc317257834 h 20 HYPERLINK l _Toc317257835 設(shè)備狀態(tài)信息文件（IS文件） PAGEREF _Toc317257835 h 21概述本功能需求書(shū)適用于“電容式吸入法”原理的大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)。本功能需求書(shū)提出大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的基本功能、技術(shù)性能、技術(shù)參數(shù)與主要測(cè)試要求。大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)主要用于測(cè)量空氣中特定負(fù)離子濃度值，特別是對(duì)人體有益的小粒徑負(fù)離子濃度值；還可以檢測(cè)空氣中的小粒徑正離子濃度值。通過(guò)測(cè)量離子遷移率（用K表示，單位：cm2/(Vsec)），可以計(jì)算得

17、到空氣中的負(fù)離子濃度值。在同一電場(chǎng)強(qiáng)度下，離子粒徑越大運(yùn)動(dòng)速度越慢，粒徑越小運(yùn)動(dòng)速度越快，因此，K值與粒徑大小成反比，即離子遷移率K值越大，表示離子粒徑越小；K值越小，表示離子粒徑越大。用離子遷移率K表示離子運(yùn)行速度的快慢程度,也就表示了離子粒徑的大小。研究表明，在離子遷移率K0.4時(shí)，所測(cè)得的負(fù)離子絕大部分是以氧分子吸附的負(fù)離子為主的小粒徑離子，即俗稱的“負(fù)氧離子”。當(dāng)離子遷移率K=0.4時(shí)，實(shí)際上涵蓋了K0.4所測(cè)得的所有小粒徑負(fù)離子濃度值。因此，本功能需求書(shū)中規(guī)定的小粒徑負(fù)離子基本測(cè)量的離子遷移率K=0.4.本功能需求書(shū)制訂過(guò)程中參考了GB/T 18809-2002空氣離子測(cè)量?jī)x通用規(guī)范

18、，同時(shí)結(jié)合氣象部門(mén)的業(yè)務(wù)和服務(wù)要求，對(duì)觀測(cè)系統(tǒng)提出了需求。大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的研制、考核、生產(chǎn)必須遵守本功能需求書(shū)。本功能需求書(shū)的解釋權(quán)、修改權(quán)屬于中國(guó)氣象局綜合觀測(cè)司?？傮w要求大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)采集空氣中特定負(fù)離子并計(jì)算其濃度值，能長(zhǎng)期、自動(dòng)、連續(xù)、全天候監(jiān)測(cè)大氣負(fù)離子濃度變化，適應(yīng)環(huán)境氣象觀測(cè)的業(yè)務(wù)需求，滿足觀測(cè)數(shù)據(jù)的高精度和高穩(wěn)定性要求。它需具備高可靠性、高準(zhǔn)確性、易維護(hù)、易備份等特點(diǎn)。大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：應(yīng)能全天候、全地域自動(dòng)正常運(yùn)行；應(yīng)能在高溫、低溫、高濕環(huán)境下正常運(yùn)行；應(yīng)具備防外界風(fēng)、結(jié)露保護(hù)等性能；應(yīng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便于擴(kuò)展、更換部件及維護(hù)維修；具備

19、觀測(cè)要素、通信方式等的擴(kuò)展功能；應(yīng)滿足互換性要求，包括傳感器的互換、采集器的互換、外部設(shè)備的互換、電纜和接插件的互換等；大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的某部件以同一種類的另一部件替換后，不應(yīng)降低原有性能；整體構(gòu)件和電氣性能都應(yīng)具備防雷等安全要求；應(yīng)具備設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控及報(bào)警功能以及其他等功能。組成結(jié)構(gòu)大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，其中硬件部分包括傳感器、采集器和外圍設(shè)備，軟件包括采集器中的嵌入式軟件和業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件。組成結(jié)構(gòu)示意傳感器大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)采用“電容式吸入法”原理進(jìn)行負(fù)離子檢測(cè)，測(cè)量空氣中的負(fù)離子濃度值。在離子傳感器（或稱采集桶、采集筒）的極化板（或稱偏壓板）上加載定量的

20、極化電壓，再讓被測(cè)空氣按設(shè)定速度勻速通過(guò)傳感器?？諝庵刑囟ǖ男×截?fù)離子在電場(chǎng)的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，被采集板所捕獲。采集到的負(fù)離子負(fù)電荷量經(jīng)過(guò)采集器的處理，即可計(jì)算出負(fù)離子的電荷濃度值?！半娙菔轿敕ā必?fù)離子檢測(cè)裝置的原理示意見(jiàn)圖2。注：圖中d為板間間隙，L為極板長(zhǎng)度，V為抽氣速率，U為極化電壓，K為對(duì)應(yīng)基本測(cè)量的離子遷移率。電容式吸入法原理示意圖本功能需求書(shū)參照GB/T 18809-2002空氣離子測(cè)量?jī)x通用規(guī)范中的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和物理參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。離子傳感器的形狀為圓筒形或長(zhǎng)方體形。采集器采集器是大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的核心，由硬件和嵌入式軟件組成。硬件包含高精度電信號(hào)放大器（電荷放大器）、高性能微

21、處理器、高精度的 A/D 電路、高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、大容量的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、傳感器接口、數(shù)據(jù)接口、監(jiān)測(cè)電路、指示燈等。外圍設(shè)備外圍設(shè)備部分主要包括電源、通信接口、上位機(jī)等。軟件部分采集軟件采集器中運(yùn)行的軟件稱采集軟件，由嵌入式操作系統(tǒng)和功能軟件組成。業(yè)務(wù)軟件業(yè)務(wù)軟件是安裝在大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)上位機(jī)中的應(yīng)用軟件。功能要求采集器 采集器主要有兩大功能：（1）數(shù)據(jù)處理功能。完成數(shù)據(jù)采樣、計(jì)算處理、質(zhì)量控制、記錄存儲(chǔ)等功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和傳輸，與終端或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心進(jìn)行交互。（2）控制功能。包括網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)行、配置、時(shí)鐘等控制。數(shù)據(jù)處理功能初始化通過(guò)終端，輸入或修改嵌入式軟件必要的參數(shù)，如測(cè)站的地理

22、位置、海拔、時(shí)間、傳感器等方面的參數(shù)等。部分初始化則可在故障引起系統(tǒng)運(yùn)行臨時(shí)中斷時(shí)，自動(dòng)恢復(fù)其正常運(yùn)行而不丟失任何存儲(chǔ)資料。數(shù)據(jù)采集對(duì)傳感器按預(yù)定的采樣頻率進(jìn)行采樣；對(duì)負(fù)離子變量測(cè)量值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使傳感器輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成單位量，得到采樣瞬時(shí)值；對(duì)采樣瞬時(shí)值，根據(jù)規(guī)定的算法（見(jiàn)5.3.2.），計(jì)算出負(fù)離子濃度值。數(shù)據(jù)處理導(dǎo)出負(fù)離子觀測(cè)需要的瞬時(shí)值；由采集器生成采樣瞬時(shí)值數(shù)據(jù)、平均值數(shù)據(jù)和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并寫(xiě)入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采集器存儲(chǔ)正點(diǎn)1小時(shí)及正10分鐘的負(fù)離子、正離子濃度值；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可以使用循環(huán)式存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，即允許最新的數(shù)據(jù)覆蓋舊數(shù)據(jù)；采集器內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量應(yīng)留有足夠余量；采集器內(nèi)部的數(shù)據(jù)

23、存貯器應(yīng)具備掉電保存功能。數(shù)據(jù)傳輸大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)應(yīng)有通過(guò)接口支持?jǐn)?shù)據(jù)通信的功能，把數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)應(yīng)具備通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或有線網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)墓δ?。根?jù)響應(yīng)方式的不同，數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)同時(shí)具有以下兩種方式：在系統(tǒng)控制下的傳輸，即大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的自動(dòng)傳輸；響應(yīng)終端命令的傳輸，即人工操作下的傳輸，通常由上位機(jī)發(fā)出指令，主動(dòng)調(diào)取報(bào)文?？刂乒δ芸刂乒δ転樯衔粰C(jī)對(duì)采集器進(jìn)行控制的功能，采集器實(shí)現(xiàn)對(duì)各種參數(shù)的傳遞和設(shè)置，從采集器讀取各種數(shù)據(jù)和下載各種文件。按照操作功能性質(zhì)的不同，分為監(jiān)控功能、數(shù)據(jù)下載功能和報(bào)警功能。監(jiān)控功能監(jiān)控功能應(yīng)包括以下內(nèi)容：設(shè)置或讀

24、取數(shù)據(jù)采集器的基本信息、通訊參數(shù)；設(shè)置或讀取數(shù)據(jù)采集器的時(shí)間、日期；設(shè)置或讀取觀測(cè)站的區(qū)站號(hào)、緯度、經(jīng)度、海拔等。數(shù)據(jù)下載功能數(shù)據(jù)下載功能應(yīng)包括以下內(nèi)容：下載正點(diǎn)1小時(shí)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)和正10分鐘加密測(cè)量數(shù)據(jù)；下載其他數(shù)據(jù)文件。報(bào)警功能報(bào)警功能應(yīng)包括以下內(nèi)容：蓄電池電壓等出現(xiàn)異?；蚬收蠒r(shí)的標(biāo)識(shí)或報(bào)警；通信中斷后，上位機(jī)應(yīng)有標(biāo)識(shí)或報(bào)警；數(shù)據(jù)測(cè)量值出現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)有標(biāo)識(shí)或報(bào)警。外圍設(shè)備 電 源電源應(yīng)包括：大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的供電電壓為直流 12V或24V；在有市電的地方，一般優(yōu)選市電作為主電源；可選用其他供電方式，如太陽(yáng)能、風(fēng)能供電等。其他電源的儲(chǔ)能供電時(shí)間不小于72小時(shí)；在斷電的情況下主機(jī)內(nèi)蓄電池供

25、電時(shí)間不小于2小時(shí)。通信接口通信接口應(yīng)包括：采集器應(yīng)配置RS232或RS485接口，以支持本地通信、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和軟件升級(jí)；配置RS232接口，掛接GPRS/CDMA通信模塊，以支持遠(yuǎn)程無(wú)線通信；配置支持TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)接口（RJ45），以接入本地局域網(wǎng)，用于現(xiàn)場(chǎng)診斷維護(hù)和數(shù)據(jù)有線傳輸?shù)?。上位機(jī)即服務(wù)器或PC機(jī)，運(yùn)行業(yè)務(wù)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)采集器的監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)，按照業(yè)務(wù)規(guī)范完成觀測(cè)業(yè)務(wù)。軟件采集軟件主要功能包括：實(shí)現(xiàn)基本的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸功能；實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的自動(dòng)通信連接，包括心跳消息檢測(cè)等；內(nèi)部存儲(chǔ)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)文件、參數(shù)文件、配置文件、日志文件等。業(yè)務(wù)軟件業(yè)務(wù)軟件主要用于

26、數(shù)據(jù)處理、顯示和生成觀測(cè)產(chǎn)品等，主要功能包括：實(shí)現(xiàn)對(duì)采集器參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、各種報(bào)警和運(yùn)行監(jiān)控；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳、入庫(kù)；從采集器讀取數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)文件形成規(guī)定的采集數(shù)據(jù)文件；實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)文件內(nèi)容的查詢、檢索；生成基本分析加工產(chǎn)品；構(gòu)建Web實(shí)時(shí)展示平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)展示等功能。數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)格式采用規(guī)定的格式（見(jiàn)附件），包括ASCII文本存儲(chǔ)，以及支持其轉(zhuǎn)換為需要的數(shù)據(jù)庫(kù)格式和Excel格式的功能。主要技術(shù)要求主要性能參數(shù)大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)主要性能參數(shù)如下：測(cè)量要素：小粒徑負(fù)離子；測(cè)量范圍：（低濃度）1019.999104（個(gè)/cm3 ）（高濃度）1059.999108（個(gè)/cm3

27、）；離子遷移率：K=0.4（cm2 /（Vsec）5%；最小分辨率：10 (個(gè)/cm3)；測(cè)量誤差：10%（大于最小分辨率）；測(cè)量時(shí)間間隔：（標(biāo)準(zhǔn)）正點(diǎn)1小時(shí)（加密）正10分鐘。傳感器測(cè)量要素大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)主要測(cè)量小粒徑負(fù)離子濃度值。本功能需求書(shū)中的測(cè)量要素為：基本要素： 離子遷移率K=0.4的小粒徑負(fù)離子；擴(kuò)展要素： 離子遷移率K=0.4的小粒徑正離子；離子遷移率K=1.0的小粒徑負(fù)離子；離子遷移率K=1.0的小粒徑正離子。離子傳感器可裝卸要求為了保證負(fù)離子檢測(cè)的連續(xù)性和維護(hù)維修的簡(jiǎn)單化，離子傳感器與主機(jī)必須具有可分離、組合的結(jié)構(gòu)，以便能方便的裝卸和更換傳感器。離子傳感器防異物要求由

28、于離子傳感器的高度敏感性，對(duì)進(jìn)入異物的防范有較高的要求，要采取各種辦法進(jìn)行預(yù)防，如增加防蟲(chóng)網(wǎng)罩、自動(dòng)風(fēng)門(mén)等，以減少設(shè)備維護(hù)的頻次。異物包括昆蟲(chóng)、小動(dòng)物、蜘蛛絲、油性污染物、漂浮性雜物等。采集器微處理器采集器的微處理器的選取應(yīng)滿足下列要求：A/D 轉(zhuǎn)換電路須16 位以上；實(shí)時(shí)時(shí)鐘應(yīng)能保證誤差 15 s/月；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器應(yīng)為512KB以上；RAM 應(yīng)滿足嵌入式軟件的運(yùn)行；采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘，在產(chǎn)品壽命期內(nèi)不會(huì)因供電中斷而造成走時(shí)誤差；要求標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量流程的數(shù)據(jù)有效存儲(chǔ)時(shí)間90天。測(cè)量時(shí)長(zhǎng)和采樣頻率測(cè)量時(shí)長(zhǎng)是指每個(gè)要素從調(diào)零完成后開(kāi)始測(cè)量到測(cè)量結(jié)束的時(shí)間。為了保證測(cè)量的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，要有足夠的測(cè)量時(shí)長(zhǎng)。每要素

29、測(cè)量時(shí)長(zhǎng)為96秒。采樣頻率是指在測(cè)量時(shí)長(zhǎng)內(nèi)對(duì)空氣進(jìn)行采集取樣的次數(shù)。采樣頻率為10次/分鐘。平均方法由于負(fù)離子測(cè)量的特殊性，一般測(cè)量時(shí)長(zhǎng)在30秒以后數(shù)據(jù)才能穩(wěn)定測(cè)量，故取后半部分的測(cè)量值做平均。取測(cè)量的最后6次測(cè)量值，去掉最大和最小值，剩余4次做平均，即為當(dāng)次觀測(cè)值。軟件數(shù)據(jù)質(zhì)量控制異常數(shù)據(jù)的剔除上位機(jī)軟件應(yīng)具有異常數(shù)據(jù)的判斷和剔除功能，并在負(fù)離子設(shè)備狀態(tài)信息文件中進(jìn)行記錄。異常數(shù)據(jù)的處理上位機(jī)軟件應(yīng)具有異常數(shù)據(jù)的處理功能。可采用外延的算法進(jìn)行異常數(shù)據(jù)處理，具體算法為：y=ax+b說(shuō)明：取前面的有效測(cè)值作線性外延。異常數(shù)據(jù)判斷閾值要求上位機(jī)軟件具有異常數(shù)據(jù)判斷的閾值控制?？刹捎谜Ｖ档谋稊?shù)來(lái)設(shè)

30、置：判斷閾值=正常值倍數(shù)說(shuō)明：a) 正常值為異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)前的有效測(cè)值平均；b) 根據(jù)當(dāng)?shù)亻L(zhǎng)期觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置倍數(shù)，倍數(shù)=0.19.9.其它一般性要求安全要求標(biāo)記產(chǎn)品標(biāo)識(shí)；電源標(biāo)識(shí)；熔斷器標(biāo)識(shí)；電源開(kāi)關(guān)標(biāo)識(shí)；電擊危險(xiǎn)標(biāo)識(shí)；符合有關(guān)行業(yè)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的其他標(biāo)記。結(jié)構(gòu)安全大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的機(jī)箱結(jié)構(gòu)上的棱緣或拐角應(yīng)是倒圓和磨光。用作電氣連接或其他連接的螺釘連接件，如果其松脫或損壞會(huì)影響安全，所以應(yīng)能承受正常使用時(shí)的機(jī)械壓力。電氣安全防電擊危險(xiǎn)機(jī)箱內(nèi)帶危險(xiǎn)電壓的導(dǎo)電部件都應(yīng)有防護(hù)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。保護(hù)接地措施大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)各獨(dú)立部件和傳感器都應(yīng)有保護(hù)接地

31、措施。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(yīng)超過(guò)0.1。過(guò)流保護(hù)使用市電位主電源的大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)，必須對(duì)一次電路設(shè)置過(guò)流保護(hù)裝置。大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)內(nèi)的蓄電池如果是鋰電池或類似電池的，如果因電池極性接反以及強(qiáng)制充電或放電可能導(dǎo)致危險(xiǎn)，所以在設(shè)計(jì)上應(yīng)有防止極性接反以及防止強(qiáng)制充放電的措施。防雷要求一般要求應(yīng)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(shè)計(jì)應(yīng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。一般要求具有二級(jí)防雷措施。直接雷擊的防護(hù)措施大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的傳感器、采集器、供電系統(tǒng)、無(wú)線通訊的天線等，應(yīng)處在接閃器的保護(hù)范圍內(nèi)。引下線和金屬桿接到地網(wǎng)上。防直擊雷的沖擊接地電阻

32、應(yīng)不大于4。屏蔽措施傳感器的信號(hào)線應(yīng)采用屏蔽電纜。電纜的屏蔽層和金屬管下端應(yīng)接到地網(wǎng)上。大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)到室內(nèi)的電纜線應(yīng)敷設(shè)在電纜溝內(nèi)。結(jié)構(gòu)和外觀要求傳感器形狀要求為了提高測(cè)量精度，離子傳感器的形狀應(yīng)選用圓柱形采集板、極化（偏壓）板和圓柱形外殼，以保證與風(fēng)扇產(chǎn)生的風(fēng)場(chǎng)相吻合，達(dá)到最佳測(cè)量精度。外機(jī)箱防風(fēng)要求外機(jī)箱采用對(duì)稱性防風(fēng)結(jié)構(gòu)，確保外界風(fēng)力對(duì)傳感器的影響接近零，測(cè)量免受外界風(fēng)的干擾，提高測(cè)量精度。機(jī)械結(jié)構(gòu)要求機(jī)械結(jié)構(gòu)應(yīng)利于裝配、調(diào)試、檢驗(yàn)、包裝、運(yùn)輸、安裝、維護(hù)等工作，更換部件時(shí)簡(jiǎn)便易行。應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。材料要求應(yīng)選用耐老化、抗腐蝕、具有良好的電氣絕緣性能的材料；外表面應(yīng)采取一定

33、的防輻射措施，以避免輻射升溫過(guò)高，影響設(shè)備正常的觀測(cè)與運(yùn)行；各類外殼、零部件，除用耐腐蝕材料制造的外，其表面應(yīng)有涂、敷、鍍等工藝措施，以保證其耐潮、防霉、防鹽腐蝕、防光輻射等的性能。需要涂敷的外殼和零件，表面涂、敷、鍍層應(yīng)均勻，覆蓋面達(dá)100%.工作適應(yīng)性要求環(huán)境適應(yīng)性設(shè)備應(yīng)在以下各種環(huán)境下均能正常工作，不會(huì)引起設(shè)備損壞。使用環(huán)境氣溫：3070 ；相對(duì)濕度：0100RH；大氣壓力：4501060 hpa；太陽(yáng)輻射：1120 w/m2；抗風(fēng)能力：75 m/s；降水強(qiáng)度：6 mm/min。生物環(huán)境采取適當(dāng)?shù)拇胧┓乐估ハx(chóng)、動(dòng)物等的影響，如蜘蛛網(wǎng)、鼠咬、蟻啃等。結(jié)露保護(hù)要求設(shè)備應(yīng)具備結(jié)露保護(hù)功能，即在

34、出現(xiàn)結(jié)露、大霧、短路、導(dǎo)電等情況時(shí)，負(fù)離子檢測(cè)設(shè)備或電信號(hào)放大器能自動(dòng)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，待情況解除后自動(dòng)恢復(fù)正常工作。可靠性要求平均無(wú)故障工作時(shí)間（MTBF）大于2500hr.強(qiáng)制檢測(cè)要求為了保證設(shè)備能夠開(kāi)展野外觀測(cè)，本功能需求書(shū)中的大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)必須進(jìn)行以下強(qiáng)制檢測(cè)項(xiàng)目。全自動(dòng)觀測(cè)和傳輸檢測(cè)由于大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)必須長(zhǎng)期在野外無(wú)人值守工作，從數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)娇刂凭獙?shí)現(xiàn)全自動(dòng)正常工作。高濕環(huán)境工況檢測(cè)為了適應(yīng)全天候、全地域的工作要求，本功能需求書(shū)中的大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)必須在0100%RH的濕度環(huán)境下均能長(zhǎng)期正常工作。因此必須進(jìn)行高濕檢測(cè)。結(jié)露保護(hù)檢測(cè)為了保證大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)

35、能在野外正常工作，防止離子傳感器因結(jié)露、空氣導(dǎo)電等因素而導(dǎo)致傳感器損壞、電信號(hào)放大器擊穿等情況的發(fā)生，必須進(jìn)行結(jié)露保護(hù)功能檢測(cè)。離子遷移率檢測(cè)參考國(guó)標(biāo)GB/T 18809-2002的要求，必須對(duì)大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的離子遷移率K值進(jìn)行檢測(cè)，滿足離子遷移率K=0.4（cm2 /（Vsec）.傳感器穩(wěn)定性檢測(cè)為了保證傳感器內(nèi)的測(cè)量對(duì)象與外界盡量保持一致，要求對(duì)以下參數(shù)進(jìn)行測(cè)量：氣壓差要求傳感器內(nèi)外不能出現(xiàn)明顯的氣壓差。要求氣壓差值1hPa.外界風(fēng)影響風(fēng)速外界風(fēng)速對(duì)測(cè)值的影響很大，因此大氣負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)應(yīng)該具有良好的防外界風(fēng)性能。要求外界風(fēng)影響風(fēng)速0.5m/s.負(fù)離子測(cè)量濃度值準(zhǔn)確性檢測(cè)對(duì)大氣

36、負(fù)離子自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的負(fù)離子測(cè)量濃度值的準(zhǔn)確性、合理性以及可測(cè)濃度范圍等進(jìn)行檢測(cè)。與參考標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比誤差10%（大于最小分辨率）。附件 數(shù)據(jù)格式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸文件名文件文件名正點(diǎn)負(fù)離子數(shù)據(jù)文件IFIIiii- YYYYMMDDHH.TXT加密負(fù)離子數(shù)據(jù)文件IDIIiii-YYYYMMDDHHmm. TXT負(fù)離子臺(tái)站信息文件ICIIiii-YYYYMMDDHH. TXT負(fù)離子狀態(tài)信息文件ISIIiii-YYYYMMDDHH. TXT注釋：a)文件中IF,ID,IC,IS為指示符，I代表離子；IIiii為區(qū)站號(hào);YYYY表示年份，4位；MM表示月份，2位，位數(shù)不足高位補(bǔ)零；DD表示日，2位，位數(shù)不足高

37、位補(bǔ)零；HH表示小時(shí)，2位，位數(shù)不足高位補(bǔ)零；mm表示分鐘，2位，位數(shù)不足高位補(bǔ)零。b)YYYYMMDDHHmm表示文件生成的時(shí)間。c)日文件和月文件可以通過(guò)以上實(shí)時(shí)文件生成。正點(diǎn)數(shù)據(jù)文件（IF文件）正點(diǎn)數(shù)據(jù)文件（文件名中IF為指示符，IIiii為區(qū)站號(hào)，YYYY表示年份，4位；MM表示月份，2位，位數(shù)不足高位補(bǔ)零；DD表示日，2位，位數(shù)不足高位補(bǔ)零；HH表示小時(shí)，2位，位數(shù)不足高位補(bǔ)零；），記錄為6個(gè)要素的正點(diǎn)值，共存儲(chǔ)31字節(jié)，記錄尾用回車(chē)換行結(jié)束，ASCII字符存盤(pán)。每個(gè)要素高位不足補(bǔ)空格。文件中的時(shí)間按北京時(shí)確定。排列順序及長(zhǎng)度分配如下表：序號(hào)要素名長(zhǎng)度說(shuō)明1時(shí)間4字節(jié)日、時(shí)（北京時(shí)）2正點(diǎn)負(fù)離子15字節(jié)正點(diǎn)K=0.4負(fù)離子值。末位為倍數(shù)：1=101，5=105.3正點(diǎn)負(fù)離子25字節(jié)正點(diǎn)K=1.0負(fù)離子值。末位為倍數(shù)：1=101，5=105.4正點(diǎn)正離子15字節(jié)正點(diǎn)K=0.4正離子值。末位為倍數(shù)：1=101，5=105.5正點(diǎn)正離子25字節(jié)正點(diǎn)K=1.0正離子值。末位為倍數(shù)：1=101，5=105.6氣溫4字節(jié)正點(diǎn)空氣溫度值7相對(duì)濕度3字節(jié)正點(diǎn)相對(duì)濕度值注釋：a)K為離子遷移率；離子值記錄單位10個(gè)/c