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1、梯度风观测实施方案1概述利用干净的能源（可再生能源）是人类社会文明进步的表现、是科学技术的 发展、是环保理念的表现。也是一个地域环保的重要指标。干净能源指太阳能、 风能、潮汐能、生物能等，这都是可再生取之不尽的能源。特别是风能技术最为 成熟，经济可行性较高，是一种较理想的发展能源。地球风能约为X109MW,可利用风能为2X107MW，是地球水能的十倍。只 要利用上地球 1%的风能就可以知足全世界能源的需要。我国探明风能理论储量 为亿IKW,而可发利用为亿IKW,大于6m/s的风速时间全年3000h以上就可取 得较大经济利润效益。从目前经济技术条件和本钱效益角度动身，优先考虑发展 风能是明智之举
2、。目前风电场造价本钱约为80009000元/IKW,机组（设备）占75%左右， 基础设施占20%,其它占5%。风能利用小时数在27003200小时，其风电本钱 约元/千瓦时,另外风电场运行本钱费用很低,一旦建成风电场就是一源源不 断的出钱机械（注：一般风电场机组寿命25年）。国家政策重点扶持发展新能源和干净能源。据有关消息,大于 1000KW 风电 机组入口免征入口关税；风力发电减半征收增值税,优先无条件上网,上网电价 优惠等政策都有利和加速风电的发展。那么选择风能电站的位置就需要前期作大量风资源的勘测,梯度风的观测因 此而生。就需要对建厂地的空气环境进行缜密的观测,尤其是对建厂地域的风速,
3、风向,温度,湿度等气象观测要素进行数据分析,统计,加倍准确科学的肯定建 厂地址,和建厂时选择什么样的风机机型提供靠得住的依据般发电厂都会建在无人的地方，所以对观测气象要素的自动气象站提出了加倍严格的要求。我厂在最近几年对河北、山东、湖北、广州等省份都建了梯度 风观测站最长观测的梯度站（大亚湾核电站）于 1999 年成立于今 9 年之久。河 北涞源风能勘测站也有 5年持续数据观测。不同的梯度观测用户的关注点不同， 收集的要素也不完全相同。数据处置传输分析也不完全相同。例如核电风站的观 测最关注的是风的脉动情况，风能站勘测最关注的是平均风速。本系统是依据中国气候观测系统实施方案中的第 284-28
4、5 页风能观测 要求及环渤海及其临近海域海洋气象灾害监测预警系统中的航线/近海大 风塔观测设备的技术要求而定的。观测仪器和方式风能观测按照地形条件成立50m、70m、100m观测塔，开展风能资源观测。 100测风塔上应至少安装5层风速传感器，别离位于10、30、50、70、100米处； 至少安装 2 层风向传感器，别离位于 50、100 米处；70 测风塔上应至少安装 4 层风速传感器，别离位于 10、30、50、70 米处；至少安装2 层风向传感器，别 离位于50、70米处；50测风塔上应至少安装3层风速传感器，别离位于10、30、 50 米处；至少安装 2 层风向传感器，别离位于 30、5
5、0 米处。二、系统实施方案采用DZZ2型系列自动气象站DZZ2 型系列自动气象站是一种野外全地域型自动气象站。该系统在我厂多 个领域多个项目中利用，显示整套系统具有很好的兼容性、一致性与稳定性，能 够提供和知足不同任务需要的各类系统工作模式。它采用模块化结构设计，通过 软件硬件的不同配置，并配接不同的通信载体，可作为有线遥测站、全自动无人 站利用。适合于气象部门的基准站、大体站、一般站和各类类型的中、小尺度自动站网络和气候自记站。可普遍应用于海洋、海岛、环保、机场、农林、水文、 军事、仓储、科学研究等领域。利用环境普遍，可在各类恶劣自然环境下正常工作，是完全野外型自动气象站；靠得住性高、寿命长
6、，可长期在野外环境下持续稳定工作；数据收集系统精度准确，各观测数据的精度均达到国际先进水平；操作简便，易于安装保护和远、近程监控；工艺精巧，具有良好的抗侵蚀性；低功耗，提供多种供电方式；先进完善的多种防雷保护设计，能有效的防治雷电干扰；软件：采用“中国气象局大监项目软件”，具有超强兼容性、功能齐全、 稳定靠得住。该软件包可以对收集器进行终端操作，诊断到收集系统底层，便于 发现和分析各类深层次问题。系统组成说明用于梯度风观测的 DZZ2 型系列自动气象站与一般站大体一致主要由：传感 器（气压、温度、湿度、风向、风速），数据收集器，防雷模块，电源系统，数 据管理软件等部份组成。传感器将对应气象要素
7、的转变转换成电量的相应转变。信号电缆接口与保 护电路将各路传感器的信号传输到数据收集器，并提供防感应雷击和电源过载保 护，以避免自动站由于太长的信号传输电缆所带来的干扰和损坏。电源系统：由 空气开关、防雷模块、蓄电池和充电控制器等组成。多种供电方式：可提供交流 供电、直流供电等多种供电方式。安全保护系统：空气开关、电源控制器、防雷板等。不同的是一般站点只有一个风速风向，它有多层风速风向，这些风速风向 观测里有的层又有超声波观测。为了减低系统的复杂度、故障率。咱们将所有 层的风速风向都独立处置为统一 RS485 方式输出（超声波风传感器输出本身既 为RS485）,这样整个铁塔只用拉一个电缆线。安
8、装示用意如下图所示：梯度风示用意线线接 信信器 到氢雷留留 S-T戛-ra头头+12VDCGIWA RS4S5B RS485风能观测：按照地形条件成立50m或70m或100m观测塔，开展风能资源观测。100m测风塔上应安装5层风速传感器，别离位于10、30、50、70、100米处； 安装2层风向传感器，别离位于50、100米处；70m测风塔上安装4层风速传感器，别离位于10、30、50、70米处；安装2层 风向传感器，别离位于 50、70 米处；50m 测风塔上安装 3 层风速传感器，别离位于 10、30、50 米处；安装 2 层风向 传感器，别离位于 30、50 米处。同时温度湿度和气压都可
9、以安装铁塔上或其30米内的设施上，安装位置高于两 米。技术指标2.3.1收集系统主要性能，主收集器型号为芬兰Vaisala QML2011、以小时为单位存储气压、温度、湿度、风向、风速配有智能化电源为收集 器供电。在市电停电的情况下，电池组可保证十五天以上的正常供电。供电方案 多样化。（电源部份包括后备电源箱和太阳能供电系统，其中后备电源箱包括蓄 电池和充电器，在无市电和持续阴雨天气的情况下，保证自动气象站系统15天 以上正常工作。太阳能供电系统由若干太阳能电池板、若干个蓄电池、电源控制 器、线缆、密封机柜、支架等组成。电源箱和太阳能供电系统要具有较强的抗风、 防盐雾侵蚀和防雷击能力）。2、具
10、有实不时钟。3、通信方式提供了 RS485和RS232两种通信接口，可直接利用随机提供的手 持终端进行数据查询显示，也可直接利用笔记本电脑进行数据查询显示；支持 GPRS/CDMA网络，工作频率稳定，依照中国气象局有关规定，形成1小时正点加 密（或按加密指令，实现分钟观测资料）上传数据文件格式，并实现实时上传（采 用串口通信方式，子站计算机接收数据后自动存储并打包上传）。4、存储容量：1.7M的内部存储单元，能存储至少一礼拜逐分钟的历史数据， 至少三个月逐小时数据，还可以扩展128M外部存储卡用于贮存更多数据。5、整套系统具有很好的防雷保护，每一个通道具有过流过压的保护。6、低功耗、高稳定性、
11、高精度、可无人值守。7、通道：10个差分模拟量输入，2个计数通道，内部有一个PMT16气压传感 器接口。8、一个RS232串口，两个扩展口，可扩为RS232，RS485方式主收集器采用国际上具有领先水平的收集器，它是目前世界上最先进的气象 专业收集器。技术指标名称描述/参数值处理器32位摩托罗拉单片机A/D变换16位数据存储内部含1.7M Flash存储传感器输入可外扩到128M Flash存储10个差分模拟量输入（20个单端输入）；工作温度2个计数/频率输入；内部有一个PMT16气压传感器接口。 -35+55C保存温度-50-+70C工作湿度0-100%温度测量范围为：-50C最好0.06C
12、+80C温度测量范围为：-35C不超过0.12C+50 C最大误差 在0 C最大误差不超过0.06C电压测量%.150uV土%.15uV250mV%.3uV25mV%.3uV频率测量% +分辩率241ns串口通信一个 RS232标准两个扩展口，可扩为RS232,RS485方式。可选择项 实时时钟有电源消耗小于 10mA/6V供电8-14VDC2.3.2传感器性能指标要素设备型号技术指标杯式风速风向EL15风向测量范围 0360。精确度3。分辨力3o响应灵敏度0.3m/s风向输出7位格雷输出或0V 抗风强度 75m/s风速技术参数测量范围 0.3m/s60m/s 分辨力0.05m/s启动风速 W
13、0.3m/s 抗风强度75m/s3D超声波风传 感器USA-1 型 3D 超 声波风传感器 美国贝纳斯测量范围：风速：050 m/s 风分量：-5050 m/s 风向：0359 风向（带磁滞）：0540 温度：-3050 C 时钟输入（选项）：010 HzPt 100输入（选项）：-3050 C 模拟输入（选项）:-10+10 V或-5+5 V测量分辨率：风速：土 0.01 m/s 风分量：土 0.01 m/s 风向：土 1 温度：土 KPt 100 输入（选项；12 位土 100 C）： 土 K 模拟输入（选项；12位土10 VDC）： 土 mV温度湿度芬兰 Vaisala 温湿传感器HMP
14、45D测量范围：-50-+60C 输出：四线制电阻值 准确度：土 0.2C 分辨率：0.1C 兀件类型：Pt100 工作温度：-50-+60C 测量范围：0T00% RH 输出：0%T00%RH，对应 0-1VDC 精度：土 2%RH（0%90%RH）土 3%RH（90%100%RH）分辨率：1%RH气压芬兰 Vaisala 气 压传感器PTB220测量范围：450T100hPa 分辨率：hPa 准确度：土 hPa工作温度：-40C+60C 工作湿度：不凝结存储温度：-60C+60C3、传感器介绍风向风速传感器3.1.1杯式风速风向传感器风速测量是利用一个低惯性的风向标部件作为感应部件，风向标
15、部件随风旋 转，带动转轴下端的风向码盘，此码盘按8位格雷码编码进行光电扫描输出脉冲 信号。本仪器的输入、输出端均采用瞬变抑制二极管进行过载保护。壳体内还装 置电子调节加热系统，它一般能提供25W的加热功率，以保证仪器在冬季正常运 行。外部零件选用耐侵蚀材料制造并由喷漆涂层保护，密封采用迷宫结构和 O 型环保护仪器内部的敏感元件不受恶劣环境的影响。传感器有格雷码、电压、电 流三种输出方式。风向技术指标：型号 EL15-2测量范围 03600精准度 30分辨力 30响应灵敏度0.3m/s风向输出7位格雷输出或0V供电 5-18VDC抗风强度 75m/s利用环境 0100%RH-40C+60C：重量 1.8kg最大外型尺寸 550mm x 415mm风速技术参数测量范围 0.3m/s60m/s分辨力 0.05m/s启动风速 W0.3m
