北京蓝阳惠通科技有限公司 涡动相关系统

通量观测，适用于森林、草地、农田、沙漠及城市等各种下垫面环境，广泛应用于中科、林科、农科、气象局及各科研领域，对区域碳、水循环过程的研究，作为生态系统与大气之间的CO2、H2O和能量交换信息的有效手段，为分析地圈-生物圈-大气圈的相互作用，评价陆地生态系统在碳循环中的作用提供重要的数据基础，为大尺度、长期和连续的科学研究提供支撑。

　　美国Campbell Scientific Inc.（CSI）的通量观测系统已在国内各领域得到广泛应用，科学、林科及农科等不同领域的生态站已实现网络化观测。

近地层通量观测系统是空气动力学梯度法、涡度相关法和能量平衡法的高度结合，相互印证，确保了长期观测数据的有效性，是边界层研究的重要手段。通常由两个部分组成，一个是涡动协方差系统，另一个是背景梯度系统。这两个部分彼此结合，却又相互独立，它们采用两个数采单独来运行，保证了系统的稳定性和数据的有效性。

涡动协方差系统---通量观测的标准方法

涡动协方差系统，亦称涡度相关系统，是一种微气象学的测量方法，采用涡度相关原理，利用快速响应的传感器来测量大气下垫面的物质交换和能量交换，它是一种直接测定通量的标准方法，已成为近年来测定生态系统碳、水交换通量的关键技术，得到了越来越广泛的应用，并逐渐成为国际通量观测网络的主要技术。

涡动协方差系统可以测量显热通量、潜热通量、动量通量、摩擦风速，以及其它物质通量（如CO2等），主要应用在边界层理论研究、大气扩散、能量收支研究、水分及其它物质收支研究等众多领域。

工作原理：

　　系统实际运行中，超声风速仪高频响应三维风速（Ux、Uy、Uz）和虚温（Ts），CO2/H2O分析仪高频响应CO2和H2O，数据采集器实时采集这些变量数据，并对其做同步处理，之后在线计算得到感热通量、潜热（水汽）通量、CO2通量、动量通量及摩擦风速，以及这些数据所需的协方差/均值等，并将计算结果保存在数据采集单元，以此同时各种高频变量的原始数据也会保存在数据采集单元中，用户可以对这些原始数据进行后期处理（分析和插补），从而获得理想通量数据。

注：从湍流原始数据到通量产品生成的整个过程，质量控制／质量保证必不可少，如对原始数据的异常值剔除，水汽／ＣＯ^２数值采集相对于垂直风速的时间滞后订正以及观测结果的代表性（Footprint）的检验等。

涡度相关法特点：

　　◆ 理想的微气象测量方法，原理上不基于任何假设，无需经验参数，计算方法有完善的理论论证；

　　◆ 连续观测CO2、H2O通量和环境要素，评价不同时间尺度的碳水通量特征及其环境响应；

　　◆ 相对较大的空间代表性（几百米至几公里），填补了航空观测与地面定点调查之间的空间尺度，是地球观测系统的主要内容。

　　与涡度协方差系统相配套的系统主要包括能量平衡系统、背景（梯度）气象站、廓线系统等。

   案例图：

1-4 温室大棚气象观测

温室大棚小气候的观测目的在于了解温室大棚措施的气象效应，鉴定温室大棚的小气候性能。也适用于进行作物温室环境平行观测，以确定作物的农业气象指标或对温室大棚调控措施的小气候效应进行鉴定，也可以用于生产管理中的温室小气候监测。

案例图

系统一般测量要素：

空气温度、空气湿度、光合有效辐射、净辐射、土壤水分传感器、土壤温度传感器

可根据客户需要进行减少或增加配置

特点

u  配置简单

u  部署快速

u  研究碳、能量和水分平衡

1-5 山地气候观测

山地气候是为复杂的气候类型，我国观测点较少，气象资料缺乏，有句谚语‘一山有四季，十里不同天’，不同区域的差异性较大，表现为不同的气候特征。所以山地气候观测在研究山地气候特征，以及山地对大气运动的影响等方面，具有非常高的科研价值。

针对山地气候的特殊性，我们选择在山地的高寒、高温、多变等恶劣条件下，仍能有的表现的传感器和数据采集器，同时能针对不同要求进行加工，保证其系统稳定性，为采集高质量的数据提供保障。在山地观测中，由于自身的特殊性，测量要素差异性较大，我们根据客户的需要进行选择配置传感器。

特点

u  恶劣环境运行

u  电台、GPRS、3G、4G数据传输

u  手机数据接收App

u  多种供电方式可选

案例图：

1-6湿地小气候观测系统

湿地小气候观测系统专门为监测湿地小气候气象因子量身定制，湿地生态气象观测站对于研究气候变化与生态环境的关系具有重要意义。主要观测天气要素（温湿度、风速风向、压力、降水）、辐射（辐射、净辐射、光合有效辐射）和蒸发等。

系统特点

1. 实时监测温度、湿度、风速、风向、雨量、气压、太阳净辐射、土壤平均温度、土壤湿度、土壤热通量等多种气象参数，气象观测要素的配置方式可以根据项目的实际情况进行灵和配置。

 2. 象数据采集仪具有气象数据采集、实时时钟、定时存储、参数设定、参数和气象历史数据掉电保 护等功能。

 3. 标准RS232/485/USB通讯功能，支持标准MODBUS通讯协议，可以通过有线连接、局域网连接、 光纤连接、Modem 连接、GPRS 移动通讯、数传电台、4G 通讯、北斗卫星通讯等多种通讯方式与气象站接收服务器组成气象监测系统。

4. 电源供电系统有市电220V、直流 5V、12V 和太阳能供电系统多种方式进行选择。气象数据采集器配备有绿色节能电源管理模块系统，如使用太阳能系统方式供电，可保证连续阴雨天情况下十天无断电稳态工作。

5. 采用不锈钢轻金属支架和野外防护箱，外形美观、耐腐蚀、抗干扰，可长期运行于各种恶劣的室外环境。

6. 完善的防雷击、抗干扰等保护措施。在电子线路方面采用了防雷、噪声抑止等多种抗干扰措施，在硬件和软件设计方面采用了降额设计、电磁兼容设计、野值剔除等多种可靠性设计技术，可靠运行于各种恶劣的野外环境，低功耗、高稳定性、高精度、可无人值守。

1-7林业气象观测系统

 一、   概述

温度、水分、风等气象因子对森林的组成和分布有重要的影响，林业气象是研究森林与气象条件间的相互关系，研究林木的生长发育和树种的分布受气象条件的影响和制约，是促进森林生产和防止森林灾害的必要条件。

林业气象观测系统是一套根据森林的气候特点，研制的适用于森林研究的气象观测系统，可以搭配不同类型的传感器，主要观测天气要素（温湿度、风速风向、压力、降水）、作物要素（辐射、农作物表面温度）和土壤墒情（土壤温湿度及土壤热通量）等多个观测要素，系统具有交流及太阳能供电两种模式可供选择，并提供多样化的安装附件，保证系统在野外环境下长期稳定工作，系统配有多种数据传输方式，通过GPRS/CDMA等无线通讯方式进行数据传输，系统可以方便的接入地面气象观测及各类研究型网络，同时，系统具有就地数据存储功能，系统坚固耐用，可为森林研究提供数据支撑。

二、   设计依据

1、     《地面气象观测规范》

2、     《农业气象观测规范》

三、   系统组成

林业气象观测系统包括气象要素观测单元、供电单元、数据采集、存储及传输单元、系统安装附件。

云南气象局
CRS451/CRS456自记式水位水温计云南气象局辐射气象站

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