DTD1凍土監(jiān)測系統(tǒng)

1．概述

DTD1型凍土自動觀測儀以凍土檢測傳感器為核心，測量土壤中水的凍結(jié)，原理與達尼林凍土器一致，保證了觀測的延續(xù)性。設備維護方便，24小時常年不間斷運行，只需每年換水一次，設備輕便簡單，便于運輸安裝，不受外界融雪、水分遷移等因素影響。通過地面氣象觀測中的凍土觀測。為凍土退化現(xiàn)象和氣候變化研究提供科學的數(shù)據(jù)資料。

DTD1型凍土自動觀測儀主要特點如下：

表1產(chǎn)品特點

2．主要技術指標

表2技術指標

3．系統(tǒng)介紹

（1）工作原理

DTD1型凍土自動觀測儀是根據(jù)水與冰相變后電阻發(fā)生改變的特性，利用水做感應介質(zhì)，每1cm設置一個電極，根據(jù)每層電極檢測信號判別的土壤凍融狀態(tài)，建立數(shù)學模型，計算出土壤凍結(jié)層次及其上限和下限深度。

（2）組成結(jié)構(gòu)

DTD1型凍土自動觀測儀由電阻式凍土傳感器、數(shù)據(jù)采集器、供電單元和外圍設備組成，支持接入綜合集成硬件控制器。組成示意圖如下所示：

圖1 凍土自動觀測儀硬件結(jié)構(gòu)圖

圖2 凍土自動觀測儀安裝后運行效果示意圖

1、傳感器

凍土傳感器由控制處理單元和若干層傳感單元組成。傳感單元由檢測電極、、片選電路、極選電路、處理電路、信號處理電路等組成。

電阻式凍土傳感器主要包括封帽、采集板、測量板、被測軟管、被測探頭、供電通信引線等部分，傳感器實物圖如下所示：

圖3 傳感器示意圖

2、采集器

采集器機箱內(nèi)部如圖6所示，主要由電源控制器、蓄電池、數(shù)據(jù)采集器主板和網(wǎng)絡通信模塊等組成。

圖4 采集器機箱內(nèi)部圖

圖5 采集器主板

采集器正常運行時指示燈狀態(tài)：

電源燈：紅燈常亮；

運行燈：黃燈閃爍（亮滅各1秒）；

網(wǎng)絡燈：綠燈登錄到服務器亮，退出時滅；

3、供電系統(tǒng)

采用市電供電方式。市電供電時，系統(tǒng)電源由電源轉(zhuǎn)換及控制模塊、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(xù)運行7天以上。采用工業(yè)級專業(yè)蓄電池。儀器在其他供電停止的狀態(tài)下，工作不低于7天。

4、數(shù)據(jù)傳輸格式

1.      

2.      

3.      

3.1.    

3.2.    

3.3.    

3.4.    

3.5.    

3.6.    

觀測要素及其編碼

觀測要素名稱定義準確，對應的變量名、明確。觀測要素變量名的編碼結(jié)構(gòu)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次冪（n為比例因子，取值大于等于0）變?yōu)檎麛?shù)并以ASCII字符顯示的數(shù)字字符串。每個觀測要素值單獨固定字節(jié)長度，高位不足補0。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(jié)長度，個別觀測要素給以備注，以便數(shù)據(jù)使用方更好地理解觀測數(shù)據(jù)含義。

表3 凍土自動觀測儀要素及其編碼

設備狀態(tài)要素編碼

1)      設備自檢狀態(tài)

2)      傳感器工作狀態(tài)

3)      電源狀態(tài)

4)      工作溫度類狀態(tài)

5)      加熱部件工作狀態(tài)

6)      通信工作狀態(tài)

注：（1）設備自檢狀態(tài)變量為必輸出項，當設備自檢通過時只輸出自檢狀態(tài)變量，即狀態(tài)變量數(shù)為1。

（2）當設備某些屬性狀態(tài)不正常時，除輸出自檢狀態(tài)變量外，還需輸出所有狀態(tài)不正常的狀態(tài)變量名。

數(shù)據(jù)幀格式

1)      幀格式

0段：起始標識

1段：數(shù)據(jù)包頭

2段：數(shù)據(jù)主體

3段：校驗碼

4段：結(jié)束標識

說明：

（1）一個完整數(shù)據(jù)幀分為5部分信息段，其中0、1、3和4段數(shù)據(jù)定長，2段數(shù)據(jù)主體包含觀測要素信息、觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量控制信息和狀態(tài)要素信息三部分，不定長。

（2）數(shù)據(jù)幀傳輸采用ASCII字符（8Bit）。

（3）數(shù)據(jù)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）字段是指由一組的ASCII字符（大小寫英文字母、0-9數(shù)字字符以及下劃線字符“_”）構(gòu)成的字符串，用于描述幀起始與結(jié)束標識、數(shù)據(jù)包頭信息、要素變量名以及要素變量值等信息。

2)      幀格式說明

3.2.4.1

0段——起始標識，固定長度，2個字母，以“BG”表示。

3.2.4.2

1段——數(shù)據(jù)包頭，固定長度，包含8個字段，每個字段亦固定長度。

3.2.4.2.1

區(qū)站號（5位字符），保持現(xiàn)有臺站區(qū)站號不變，在觀測司發(fā)布新臺站號時另行更新。

3.2.4.2.2

服務類型（2位數(shù)字），以00代表基準站，01代表基本站，02代表一般站，03代表區(qū)域氣象站，04交通氣象站，05電力氣象站，06農(nóng)業(yè)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(tài)氣象站，12輻射氣象站，13便攜站，14自動氣候站......。

注：根據(jù)業(yè)務需要，《地面氣象數(shù)據(jù)對象字典》規(guī)定的服務類型需做調(diào)整時，凍土自動觀測儀中的服務類型同步調(diào)整。

3.2.4.2.3

設備標識位（4位字母），凍土自動觀測儀設備標識符為YSFS。

3.2.4.2.4

設備ID（3位數(shù)字），用于區(qū)分同一個區(qū)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。

有多個設備時，服務數(shù)據(jù)以ID為000的設備觀測為準，當000出現(xiàn)故障時，則使用001設備的數(shù)據(jù)。

3.2.4.2.5

觀測時間（14位數(shù)字），采用北京時。格式年月日時分秒（YYYYMMDDHHmmSS），如20180206132500。

3.2.4.2.6

幀標識（3位數(shù)字），用于區(qū)分數(shù)據(jù)類型和觀測時間間隔，由DT兩部分組成。其中：

D為1位數(shù)字，用于區(qū)分數(shù)據(jù)類型：0代表實時數(shù)據(jù)，1代表定時數(shù)據(jù)，2～9預留。

T表示一個2位十進制數(shù)值，代表觀測時間間隔：00代表秒，01～59依次代表1～59分鐘間隔，60～83依次代表1～24小時間隔。如：分鐘實時數(shù)據(jù)用001表示，整點定時數(shù)據(jù)用160表示。

3.2.4.2.7

觀測要素變量數(shù)（3位數(shù)字），取值000～999，表示觀測要素數(shù)量。

說明：

（1）觀測要素變量數(shù)為實際觀測到的要素數(shù)。若設備的觀測要素是不連續(xù)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(shù)為0，并在狀態(tài)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，對應要素值用“/”字符填充。

3.2.4.2.8

設備狀態(tài)變量數(shù)（2位數(shù)字），取值01～99，表示狀態(tài)變量數(shù)量。

說明：

（1）設備自檢狀態(tài)變量為必輸出項，當設備自檢通過時只輸出自檢狀態(tài)變量，即狀態(tài)變量數(shù)為1。

（2）當設備某些屬性狀態(tài)不正常時，除輸出自檢狀態(tài)變量外，還需輸出所有狀態(tài)不正常的狀態(tài)變量名。

3.2.4.3

2段——數(shù)據(jù)主體，不定長，包含觀測數(shù)據(jù)、觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和狀態(tài)數(shù)據(jù)三部分。

3.2.4.3.1

觀測數(shù)據(jù)，由一系列觀測要素數(shù)據(jù)對組成，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)單位、比例因子、字節(jié)長度等）在觀測要素編碼表中定義說明。數(shù)據(jù)對的個數(shù)與B.3.2.2.7觀測要素變量數(shù)一致。觀測要素名按字母先后順序輸出。

3.2.4.3.2

質(zhì)量控制，由一系列質(zhì)量控制碼組成，字符數(shù)量與B.3.2.2.7觀測要素變量數(shù)一致，一個字符代表一個數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制碼，與B.3.2.3.1觀測數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)對一一對應。質(zhì)量控制碼定義與氣象行業(yè)標準（QX/T 118-2010）中地面氣象觀測資料質(zhì)量控制一致，如表4所示。

表4 質(zhì)量控制碼表

說明：

（1）若有數(shù)據(jù)質(zhì)量控制判斷為錯誤時，在設備終端數(shù)據(jù)輸出時，其值仍給出，相應質(zhì)量控制標識為“2”，但錯誤的數(shù)據(jù)不參加后續(xù)相關計算或統(tǒng)計。

（2）對于瞬時氣象值，若為采集器或通信原因引起數(shù)據(jù)缺測，在設備終端數(shù)據(jù)輸出時直接給出缺測，相應質(zhì)量控制標識為“8”。

（3）當終端計算機業(yè)務軟件將設備置為維護或停用狀態(tài)時，自動上傳維護日志，同時將上傳數(shù)據(jù)文件對應要素置為缺測。

凍土自動觀測儀設備端質(zhì)量控制對象為氣象要素的瞬時值，質(zhì)控方法主要包括以下2個方面。

（1）對瞬時值極限范圍檢查，檢查瞬時值是否在傳感器的測量范圍內(nèi)，如果未通過檢查，則該值被丟棄，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5 “正確”的瞬時值的判斷條件

3.2.4.3.3

狀態(tài)數(shù)據(jù)，由一系列設備狀態(tài)要素數(shù)據(jù)對組成，狀態(tài)要素變量名與狀態(tài)值一一對應。設備狀態(tài)變量名在設備狀態(tài)編碼表中定義說明，個狀態(tài)變量名必須為設備自檢狀態(tài)，其他狀態(tài)變量輸出順序不做明確要求。狀態(tài)值采用一個字符編碼表示，狀態(tài)值含義如表6所示。

表6 設備狀態(tài)碼表

說明：

（1）設備所有狀態(tài)均不輸出具體的數(shù)值，而是輸出狀態(tài)碼，以更直觀地指導維護保障工作。

（2）本表只給出設備狀態(tài)碼的簡單含義描述，設備需根據(jù)每個狀態(tài)檢測數(shù)值制定狀態(tài)判斷依據(jù)，輸出與狀態(tài)符合的狀態(tài)碼。

（3）如果觀測要素非設備觀測數(shù)據(jù)而是運算量，則不用輸出狀態(tài)要素。上位機軟件在質(zhì)控的時候，通過設備配置文件對設備狀態(tài)進行質(zhì)控。

3.2.4.4

3段——校驗碼

定長，4位數(shù)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(nèi)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。

3.2.4.5

4段——結(jié)束標識

固定長度，2個字母，以“ED”表示。

3.2.4.6 幀格式示例

表7 完整數(shù)據(jù)幀格式

凍土自動觀測儀輸出數(shù)據(jù)示例如下：

表8 凍土自動觀測儀輸出數(shù)據(jù)示例

區(qū)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(shù)據(jù)，輸出2個觀測要素及對應的質(zhì)量控制碼和1個狀態(tài)要素。

5、終端命令

3.7.    

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信的命令，以實現(xiàn)對設備各種參數(shù)的傳遞和設置，從設備讀取各種數(shù)據(jù)、設置讀取各類參數(shù)，并對設備進行校時。

格式一般說明

（1）各種終端命令由命令符和相應參數(shù)組成，命令符由若干英文字母組成，參數(shù)可以沒有，或由一個或多個組成，命令符與參數(shù)、參數(shù)與參數(shù)之間用1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(jié)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↙”。

（3）    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。

握手機制

1)      數(shù)據(jù)傳輸握手機制

每臺設備須自帶時鐘和存儲器。

數(shù)據(jù)傳輸握手機制同時具備主動發(fā)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(fā)送讀取數(shù)據(jù)命令(READDATA)，讀取存儲器中距當前時刻最近的數(shù)據(jù)，如果最近時刻數(shù)據(jù)與當前時刻時間差超過一幀則返回錯誤信息；主動發(fā)送的方法為：由設備端按照幀標識類型主動向終端計算機發(fā)送數(shù)據(jù)。

無論采用哪種方式，數(shù)據(jù)必須遵循“BG,…,ED”標準數(shù)據(jù)格式要求。

2)      時間校正握手機制

上位機可通過定時發(fā)送DATETIME對設備修改日期和時間，也可分別發(fā)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(wǎng)絡授時服務器校時，業(yè)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。

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。

3.2.5.4監(jiān)控操作命令

設置或讀取設備的通信參數(shù)（SETCOM）

命令符：SETCOM

參數(shù)：波特率 數(shù)據(jù)位 奇偶校驗 停止位

默認值波特率為9600bps，數(shù)據(jù)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9600 bps，數(shù)據(jù)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：↙表示設置失敗，↙表示設置成功。

（2）若讀取設備塊通信參數(shù)，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。

（3）設備修改波特率后，需保存設置。

設備自檢（AUTOCHECK）

命令符：AUTOCHECK

返回的內(nèi)容包括設備日期、時間，通信端口的通信參數(shù)，設備狀態(tài)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表示自檢成功,F表示自檢失敗。

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。

設置或讀取設備的區(qū)站號（QZ）

命令符：QZ

參數(shù)：設備區(qū)站號（5位數(shù)字）

示例：

（1）若所屬氣象觀測站的區(qū)站號為57494，則鍵入命令為：

QZ,57494↙

返回值：↙表示設置失敗，↙表示設置成功。

（2）若設備的區(qū)站號為57494，直接鍵入命令：

QZ↙

正確返回值為<57494>↙。

設置或讀取設備的服務類型(ST)

命令符：ST

參數(shù)：服務類型（2位數(shù)字）

示例：

（1）若設備用于基準站，則鍵入命令為：

ST,00↙

返回值：↙表示設置失敗，↙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。

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:↙。

設置或讀取設備ID（ID）

命令符：ID

參數(shù)：3位數(shù)字

示例：

（1）若為凍土自動觀測儀ID為：000，對設備進行設置，鍵入命令為：

ID,000↙

返回值：↙表示設置失敗，↙表示設置成功。

（2）若為讀取設備ID參數(shù)，直接鍵入命令：

ID↙

正確返回值為:<000>↙。

設置或讀取凍土自動觀測儀的緯度（LAT）

命令符：LAT

參數(shù)：DD.MM.SS（DD為度，MM為分，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：表示設置失敗，表示設置成功。

（2）若數(shù)據(jù)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>。

設置或讀取凍土自動觀測儀的經(jīng)度（LONG）

命令符：LONG

參數(shù)：DDD.MM.SS（DDD為度，MM為分，SS為秒）

示例：

（1）若所屬凍土自動觀測儀的經(jīng)度為116°34′18″，則鍵入命令為：

LONG,116.34.18↙

返回值：表示設置失敗，表示設置成功。

（2）若數(shù)據(jù)采集器中的經(jīng)度為108°32′03″，直接鍵入命令：

LONG↙

正確返回值為<108.32.03>。

設置或讀取凍土自動觀測儀日期（DATE）

命令符：DATE

參數(shù)：YYYY-MM-DD（YYYY為年，MM為月，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：↙表示設置失敗，↙表示設置成功。

（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：

DATE↙

正確返回值為:<2018-12-04>↙。

設置或讀取凍土自動觀測儀時間（TIME）

命令符：TIME

參數(shù)：HH:mm:SS（HH為時，mm為分，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：↙表示設置失敗，↙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>↙。

設置或讀取凍土自動觀測儀日期與時間（DATETIME）

命令符：DATETIME

參數(shù)：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：

（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：↙表示設置失敗，↙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>↙。

設置或讀取設備主動模式下的發(fā)送時間間隔（FTD）

命令符：FTD

參數(shù)：FI，mmC （FI代表幀標識,定義見B.3.2.2.6數(shù)據(jù)類型；mmC表示時間間隔，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”，mm值在（01～24）之間；當C為“M”，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(fā)送FI類型的數(shù)據(jù)包。）設置的時間間隔不能小于幀標識中的時間間隔。

示例：

（1）若設置設備主動發(fā)送實時分鐘數(shù)據(jù)的時間間隔為5分鐘，鍵入命令：

FTD,001,05M↙

返回值：↙表示設置失敗，↙表示設置成功。

（2）若設置設備主動發(fā)送整點小時定時數(shù)據(jù)的時間間隔為1小時，鍵入命令：

FTD,160,01H↙

返回值：↙表示設置失敗，↙表示設置成功。

不帶參數(shù)時用于查詢主動模式下設備支持的所有幀數(shù)據(jù)的發(fā)送間隔。若設備具有實時分鐘數(shù)據(jù)和小時定時數(shù)據(jù)兩種數(shù)據(jù)包格式，但只主動發(fā)送定時數(shù)據(jù)，發(fā)送時間間隔為1小時，鍵入查詢命令，

FTD↙

正確返回值為:<001,00S,160,01H>↙。

歷史數(shù)據(jù)下載（DOWN）

命令符：DOWN

參數(shù)為：開始日期，開始時間，結(jié)束日期，結(jié)束時間[，幀標識]。下載時間范圍內(nèi)對應幀類型的觀測記錄數(shù)據(jù)。

開始/結(jié)束日期的格式：YYYY-MM-DD；開始結(jié)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(shù)。

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(shù)據(jù)，鍵入命令為：

DOWN，2018-02-21,20:00:00,2018-02-24,20:00:00↙

返回值：↙表示讀取失敗，↙表示正確返回：實時分鐘歷史數(shù)據(jù)，每條數(shù)據(jù)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秒的整點小時定時數(shù)據(jù)，鍵入命令為：

DOWN，2018-02-21,20:00:00,2018-02-24,20:00:00,160↙

返回值：↙表示讀取失敗，↙表示正確返回：歷史整點小時數(shù)據(jù)，每條數(shù)據(jù)末尾附回車換行。

注：

（1）歷史數(shù)據(jù)獲取時間長度不超過72小時。

（2）由上位機統(tǒng)籌考慮下載時間和內(nèi)容，優(yōu)先保證實時數(shù)據(jù)傳輸，每次下載內(nèi)容一般不超過一個小時。

（3）缺測數(shù)據(jù)格式為：

BG，QZ（區(qū)站），ST（服務類型），DI（設備標識），ID（設備ID），DATETIME（時間），F(xiàn)I（幀標識），/////，校驗碼，ED↙

實時讀取數(shù)據(jù)（READDATA）

注：從存儲器中讀取最近的一組數(shù)據(jù)。

命令符：READDATA

參數(shù)：幀標識。從存儲器讀取最近一次的對應幀標識數(shù)據(jù)，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(shù)。

示例：

（1）若獲取設備中2018年2月12日20時0分0秒的分鐘數(shù)據(jù)，

鍵入命令為：

READDATA↙

返回值：↙表示讀取失敗，↙表示正確返回：當前數(shù)據(jù)。

（2）若獲取設備中2018年2月12日20時0分0秒對應的20時整點小時定時數(shù)據(jù)，

鍵入命令為：

READDATA,160↙

返回值：↙表示讀取失敗，↙表示正確返回：當前整點數(shù)據(jù)。

注：在主動方式中不響應該命令。

設置握手機制方式（SETCOMWAY）

注：設置數(shù)據(jù)傳輸握手機制方式。

命令符：SETCOMWAY

參數(shù)為：1為主動發(fā)送方式，0為被動讀取方式。

示例：

設備默認為被動讀取方式。

如采用主動發(fā)送方式，則上位機發(fā)送命令“SETCOMWAY,1”，返回↙表示設置成功。

如采用被動讀取方式，則上位機發(fā)送命令“SETCOMWAY,0”，返回↙表示設置成功，次連接設備時默認為被動讀取方式，上位計算機不用發(fā)送“SETCOMWAY,0”命令。

鍵入命令為：

SETCOMWAY,1↙

返回值：↙表示設置主動發(fā)送失敗，返回↙表示設置主動發(fā)送成功。

鍵入命令為：

SETCOMWAY,0↙

返回值：↙表示設置被動讀取失敗，返回↙表示設置被動讀取成功。

設置或讀取設備校驗時間信息（MVDATE）

命令符：MVDATE

參數(shù)：本次校驗時間檢定號下次校驗時間

注：該命令在重新進行計量檢定之前不允許進行設置。

示例：

（1）若設備的本次校驗時間是2018年2月21日，檢定號為XXXXX，下次檢定時間是2020年2月20日，則鍵入命令為：

MVDATE,,XXXXX,↙

返回值：↙表示設置失敗，↙表示設置成功。

（2）若為讀取設備校驗時間信息，直接鍵入命令：

MVDATE↙

正確返回值為<,XXXXX,>↙。若含歷史校驗信息，則一并輸出。

命令符：QCPM

參數(shù)：要素極值下限要素極值上限存疑的變化速率 錯誤的變化速率 最小應該變化的速率。各參數(shù)按所測要素的記錄單位存儲。沒有某參數(shù)時，用“/”或“-”表示。

示例：

（1）若凍土極值的下限為450cm，上限為0cm，存疑的變化速率為5cm，錯誤的變化速率10cm，無最小應該變化的速率，則鍵入命令為：

QCPM FSD 450 0 5 10 -

返回值：表示設置失敗，表示設置成功。

（2）若讀取凍土的質(zhì)量控制參數(shù)，凍土極值的下限為450cm，上限為0cm，存疑的變化速率為5cm，錯誤的變化速率10cm，最小應該變化的速率為“-”，直接鍵入命令：

QCPM FSD

正確返回值為<450 0 5 10 ->。

（3）通信方式

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(xiàn)與上位機的數(shù)據(jù)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(xiàn)與中心站的數(shù)據(jù)通信。

（4）運行采樣

凍土自動觀測儀自檢正常后,發(fā)出采集指令，根據(jù)采樣算法計算凍土層次和凍土深度，形成分鐘數(shù)據(jù)文件通過通信命令傳給上位機。凍土自動觀測每分鐘采樣1次，由傳感器每個采集單元在采集時間間隔內(nèi)完成采樣，并經(jīng)過計算質(zhì)控處理獲得凍土采樣數(shù)據(jù)。

4．系統(tǒng)安裝

（1）安裝要求

1. 確定傳感器安裝深度和層次，儀器距觀測場邊緣護欄一般不小于1米。
2. 傳感器0cm測量單元與外套管0線刻度平齊，與地表在同一水平面上。
3. 機箱與傳感器南北安置，機箱在北，高度適宜，傳感器在南；電源線和信號線收入機箱或立桿內(nèi)，不宜走明線。
4. 太陽能板根據(jù)需求安裝，高度不宜過低，減少遮擋物影響，且不影響其它設備。
5. 電纜穿入電纜管。電纜管應埋入地下50cm以下，不能架空架設。
6. 安裝完畢后檢查所有的傳感器電纜、電源電纜和通信電纜是否連接牢固。
7. 機箱應其地基旁的地網(wǎng)連接。
8. 是否安裝避雷針視安裝場所而定，避雷針需滿足相關防雷的技術規(guī)范要求。
9. 觀測儀應安裝在觀測場內(nèi)有自然物覆蓋的地段；一般為10m×10m的平整場地。
10. 觀測深層地溫的臺站，凍土自動觀測儀安裝在320cm地溫外套管南側(cè)，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。

（2）設備安裝

布局規(guī)劃

圖6凍土自動觀測儀安裝布局示意圖

傳感器安裝

使用專用安裝工具把防護管打入地下土壤中，進行防護管底部密封后，插入傳感器，然后擰緊密封帽。

先將探測器放入PE管，然后用密封帽和密封塞將PE管上下端密封，注意保持PE管的上下端的密封，避免漏水，保護探測器。通過專業(yè)工具將PE管插入地下，接通線纜。數(shù)據(jù)采集器4芯電纜線序：黃色線纜為電源+15V，黑色線纜為電源地，藍色線纜為RS485－A，棕色線纜為RS485－B

從探測器的安裝地點將RS485線引入到采集器箱即可。

5．系統(tǒng)維護

日常維護

儀器使用過程中需要定期進行維護：

1. 傳感器維護：

每年凍土觀測結(jié)束后，從PE管中傳感器取出，把膠管中的水排放干凈，然后放入PE管中，或其它地方儲存。每年凍土觀測前1個月需要把傳感器從PE管中取出，然后注滿水。此外檢查PE管內(nèi)是否潮濕進水，如有水滴，需要清除干凈。

2. 采集器維護：

正常情況下每年凍土觀測前1個月到現(xiàn)場檢查一次采集器，查看是否進水和沉積灰塵，如有則要清除干凈。

3. 蓄電池維護：

每年凍土觀測前1個月測量一次蓄電池電壓，如果連續(xù)7天沒有出現(xiàn)外接充電電源停止的情況下，電池電壓低于11V，則需要更換蓄電池。正常情況下蓄電池的壽命不低于3年。

故障排除

采集器檢測

1. 檢查電源：

指示燈是否常亮，如果滅，檢查采集器主機板的電源端子是否連接松動，接線是否可靠，拔掉重新接線，插上電源端子，如果還不能啟動，用萬用表測量蓄電池電壓是否正常（12V～15V），如不正常則需更換蓄電池，如電壓正常，則說明主機板故障，需更換主機板；

2. 檢查運行程序：

運行指示燈是否正常閃爍，如不閃爍，則主機板故障，需更換主機板；

3. 檢查采集器通信：

使用調(diào)試軟件通過RS232接口與采集器通信，首*行讀時鐘操作，如果連續(xù)讀時鐘正常，日期也正確，則說明采集器正常，進一步檢查傳感器。

傳感器檢測

1. 檢查接線端子：

檢查RS485線路是否損壞，與采集器主板連接是否松動，重新插拔后，用調(diào)試軟件測試是否能正常通信。

2. 處理板故障：

如果線路正常，且無法正常通信，說明探測器處理板故障。

3. 傳感器問題：

某一傳感器出現(xiàn)問題，將直接導致該層對應的數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤或異常。使用調(diào)試軟件進行數(shù)據(jù)監(jiān)視觀察。若某一層或某幾層電阻值對應為0，或者超范圍，說明該層傳感器可能已經(jīng)損壞或無法正常工作。

4. 其他問題：

部件之間、器件之間連線錯誤或損壞，同樣會產(chǎn)生故障。需按正確順序連接或更換損壞的連接。

表3 問題故障表

包裝及運輸

DTD1型凍土自動觀測儀在包裝時，設備精密部件均用高級紙箱包裝，箱內(nèi)有填充物，以防振動。箱外有朝上標記或“小心輕放”字樣。不易損壞的零部件用普通紙箱或其它方式包裝。

配置清單

表9 產(chǎn)品配置清單表

用戶在產(chǎn)品到貨時，需檢查產(chǎn)品數(shù)量、外觀、質(zhì)量、隨機備件備品、裝箱單、隨機資料及包裝完整無破損。

設備標校

設備需在滿足條件的低溫實驗室中進行標校，建議送往本設備制造商處進行相關處理。

安全警告

使用儀器時：

?        本儀器屬帶電工作設備，為了您的安全，請遵守國家安全生產(chǎn)的相關規(guī)定，嚴格按電力安全工作進規(guī)程操作

?        請勿將儀器置于過熱的環(huán)境，以避免損壞儀器或引起燃燒

?        請勿將其它物品放置在儀器表面上

?        請勿撞擊、跌落儀器，以避免損壞儀器

使用儀器過程中：

?        請勿隨意拆卸

?        請勿在強電磁環(huán)境下使用，以避免影響儀器正常使用

?        請勿用潮濕的手操作儀器或?qū)⑵浣胨?/span>

?        請勿將本儀器上附件用于其它儀器，以避免電沖擊、燃燒或損壞儀器

?        儀器標識、配置、生產(chǎn)標準根據(jù)不同國家規(guī)范，有所不同，請使用符合當?shù)貥藴实漠a(chǎn)品類型