Выбор функциональных блоков ИИС

Метеооборудование, используемое в основном пункте наблюдения

В ОПН используется метеооборудование фирмы «Vaisala Oy» (Финляндия). К используемому в настоящее время на сети Росгидромета оборудованию фирмы «Vaisala Oy» относятся: система сбора и обработки информации MILOS 500; коллектор датчиков QLI50, датчик температуры и относительной влажности НМР35/45D с радиационной защитой DTR13, авиационный барометр РА21 с расширением T/U (температура и влажность), система определения параметров ветра типа WA (с чашечным анемометром WAA15A/151, флюгером WAV15A/151, дисплеем WIND30), лазерный облакомер СТ25К.

Система сбора и обработки информации MILOS 500 имеет сертификат Госстандарта РФ и МАК, в последнем дано ограничение: «MILOS 500 c измерительным преобразователем DPA21 обеспечивает измерение атмосферного давления не выше 1050 гПа.».

Система MILOS 500 обеспечивает автоматическую передачу собранной и обработанной информации о метеовеличинах на вход персонального компьютера типа IBM PC и других совместимых систем на расстояние до 50 км (через встроенный модем DMX50 или DMX55).

Система может применяться как самостоятельно в качестве автоматической метеостанции, так и в составе АМИИС в качестве вторичного измерительного преобразователя датчиков.

В комплект (конфигурацию) MILOS 500 входит блок автоматики (Рисунок 3) со встроенным датчиком атмосферного давления DPA21 (Рисунок 4), подключенными датчиками параметров ветра WAA15A/151 (скорость) (Рисунок 5) и WAV15A/151 (направление) (Рисунок 6), температуры и влажности HMP35D или HMP45D (Рисунок 7).

Рисунок 3 — Блок автоматики MILOS 500.

Рисунок 4 — Датчик атмосферного давления DPA21

(1 — чашечный анемометр, 2 — преобразователь).

Рисунок 6 — Датчик направления ветра WAV15A/151(1 — флюгер, 2 — преобразователь).

Рисунок 7 — Датчик температуры и влажности HMP45D (HMP35D).

Дополнительно к блоку можно подключить (по интерфейсу RS232C или RS485) несколько интеллектуальных датчиков (ИДВ MITRAS, CT25K, дистанционные датчики параметров ветра с контроллерами WT501/521 со встроенным модемом, нефелометры FD12, FD12P).

Технические характеристики системы MILOS 500:

• — размеры защитного кожуха 580 Ч 360 Ч 759 мм;
• — масса в кожухе и с батареей питания: 15 кг;
• — электропитание: от однофазной сети переменного тока напряжением (220 ± 22) В, частотой (50 ± 1) Гц или от батареи 12 В;
• — потребляемая мощность: от батареи 1 Вт.
• — средний срок службы: 10 лет.

Система MILOS 500 работоспособна при температуре окружающего воздуха от минус 40 °C (при укомплектовании преобразователем DPA21) до +55 °С, относительной влажности от 0% до 100% во всем рабочем диапазоне температур, но без конденсата внутри кожуха.

При эксплуатации MILOS 500 на открытом воздухе она размещается в защитном кожухе BOX50S (Рисунок 8).

Рисунок 8 — Защитный кожух BOX50S для MILOS 500.

Коллектор датчиков QLI50 (Рисунок 9) представляет собой устройство, предназначенное для приема, обработки и преобразования в цифровой код измерительных сигналов, получаемых от датчиков и первичных измерительных преобразователей (сенсоров), которые подключаются к нему. Коллектор датчиков QLI50, как правило, используется в комплекте с датчиками ветра WA (Рисунки 5 и 6), температуры и влажности HMP45D (Рисунок 7).

Измерительный блок QLI50 состоит из измерительной платы с микроЭВМ, в которой, в том числе, обеспечивается преобразование результатов измерения в цифровое сообщение в коде ASCII. Цифровое сообщение от QLI50 с установленной периодичностью передается по линии связи в интерфейсе RS232/RS485 в ПЭВМ АМИИС, в составе которой он применяется Предусмотрен встроенный контроль исправности QLI50.

В комплектацию коллектора датчиков QLI50 входят:

• — блок измерительный…1 шт.;
• — БП сетевой…1 шт.;
• — комплект ЗИП…1 шт.;
• — комплект монтажный…1 шт.;
• — комплект кабелей…1 шт.;
• — комплект ЭД…1 шт.

Основные технические характеристики коллектора датчиков QLI50:

• — цифровые входы: 8-битный цифровой порт ввода/вывода для цифровых входов (код Грея или любая комбинация);
• — аналоговые измерительные сигналы:
• — точность измерения: напряжения ± 0,006% от полной шкалы (2,5 В),
• — диапазон измерения: от минус 2,5 до 12,5 В;
• — измерение частоты:
• — диапазон: от 0,1 до 10 кГц,
• — точность: ±0,1%;
• — электропитание: от однофазной сети переменного тока напряжением (220 ± 22) В, частотой (50 ± 1) Гц;
• — потребляемая мощность: не более 0,7 Вт по постоянному току на выходе устройства сетевого питания.

Рисунок 9 — Коллектор датчиков QLI50

Блоки QLI50, устанавливаемые на открытом воздухе, работоспособны при температуре окружающего воздуха от минус 50 °C до 50 °C, относительной влажности воздуха до 100% при температуре 25 °C.

Термогигрометр HMP45D (Рисунок 7) разработан для измерения относительной влажности и температуры воздуха. При использовании датчика HMP45D на АМСГ он устанавливается в радиационную защиту DTR13 — естественно вентилируемый радиационный экран для предотвращения воздействия солнечной и длинноволновой радиации на результаты измерений.

Измерение влажности производится тонкопленочным полимерным датчиком. Изменение емкости полимерного слоя датчика характеризует изменение значения влажности. Используя значения относительной влажности и температуры воздуха можно вычислить температуру точки росы.

Основные технические характеристики датчика:

• — диапазон измерения от 0% до 100%;
• — погрешность:

±2% при относительной влажности менее 90%,.

±3% при относительной влажности от 90 до 100%;

— рабочая температура: от минус 40 °C до + 80 °C;

Температура воздуха измеряется платиновым датчиком сопротивления (Pt 100).

Основные технические характеристики датчика:

• — диапазон измерения температуры воздуха: от минус 50 °C до +55 °С;
• — предел допускаемой погрешности измерения температуры воздуха: ±0,3°С.

Авиационный барометр РА21 (Рисунок 10) (в нем используется тот же измерительный преобразователь атмосферного давления DPA21 (рисунок 4), что и в системе MILOS 500) с расширением T/U (дополнительно к измерению атмосферного давления обеспечено измерение и индикация температуры и влажности воздуха с ограничениями по диапазону измерения температуры воздуха снизу минус 40 °C вместо минус 60 °C и по диапазону измерения давления сверху 1050 вместо 1100 гПа) предназначен для использования в отапливаемых помещениях (при температуре воздуха от 5 °C до 55°С). Термогигрометр HMP35D (или HMP45D), располагаемый в радиационной защите DTR13, подключается к дисплею через промежуточный преобразователь 4-жильным кабелем длиной до 2 км.

Рисунок 10 — Авиационный барометр РА21 с расширением T/U (1 — преобразователь давления, 2- термогигрометр, 3- дисплей).

Технические характеристики авиационного барометра РА21:

• — диапазон измерения атмосферного давления: от 500 до 1050 гПа;
• — предел допускаемой погрешности измерения атмосферного давления:
• — в диапазоне давлений от 800 до 1050 гПа и температуры воздуха от 5 до 55 °С: ±0,3 гПа;
• — в диапазоне давлений от 500 до 1050 гПа и температуры воздуха от 40 до 55 °С: ±0,5 гПа.

Система определения параметров ветра типа WA предназначена для измерения и представления на цифровых дисплеях WIND30 (Рисунок 11) информации о средней и максимальной скорости ветра, о среднем направлении ветра и отклонениях от среднего направления. Обработка данных от датчиков ведется в соответствии с рекомендациями ICAO (или WMO, если требуется).

Комплект датчиков (используются те же датчики параметров ветра — анемометр WAA15A/151 (рисунок 5) и флюгер WAV15A/151 (рисунок 6), — что и в системе MILOS 500) содержит микропроцессорный контроллер со встроенным модемом (WT501/521), что обеспечивает требуемую дистанционность (не менее 10 км). К одному дисплею может быть подключено до 4 комплектов датчиков, расположенных в разных местах аэродрома, линия связи двухпроводная. Предусмотрена возможность подключения регистратора. Питается комплект через дисплей от сети, срок службы 10 лет. Имеется выход для ввода данных в АМИИС. Предусмотрена сигнализация о неисправностях датчиков.

Технические характеристики системы определения параметров ветра:

• — диапазон измерения мгновенной скорости ветра: от 0,5 до 75 м/с;
• — предел допускаемой погрешности измерения скорости ветра: ±(0,2 + 0,02V) м/с, где V — мгновенная скорость ветра;
• — диапазон измерения мгновенного направления ветра: от 0° до 360°;
• — предел допускаемой погрешности измерения скорости ветра: ±3°.

Рисунок 11 — Многоканальный дисплей параметров ветра

WIND30.

Облакомер СТ25К (Рисунок 12) имеет сертификаты Госстандарта РФ и МАК. Передатчик в СТ25К лазерный (импульсный светодиод на основе арсенида индия-галлия), длительность импульса 0,1 мкс, длина волны около 900 нм. Конструктивно передатчик и приемник (фотодиод) объединены в одном блоке с кондиционером (обдув теплым воздухом защитного стекла). Предусмотрен наклон корпуса (зондирующего луча) под любым углом к горизонту, что, в частности, используется при поверке по твердой цели. Имеется встроенный микропроцессор, встроенная диагностика, ЗИП. Комплект документации достаточно полон для обеспечения эксплуатации.

Технические характеристики облакомера СТ25К:

• — диапазон измерения: от 15 до 7500 м;
• — предел допускаемой погрешности:

±10 м в диапазоне от 15 до 100 м,.

±10% в диапазоне свыше 100 м;

• — погрешность измерения расстояния Н до твердой цели: ± (0,02Н + 7,5) м;
• — периодичность выдачи телеграмм в линию связи: от 15 до 120 с. Имеется встроенный модем, обеспечивающий дистанционность до 16 км;
• — питание от сети;
• — потребляемая мощность: до 250 Вт;
• — срок службы: 10 лет.

Рабочие условия по температуре воздуха от минус 50 °C до 50 °C, работоспособен в осадках (выдает вертикальную видимость).

Рисунок 12 — Датчик высоты облаков CT25К.

Система определения дальности видимости на ВПП (RVR) MITRAS включает:

• — базисный фотометр ИДВ MITRAS (передатчик LP11 и приемник LR11) — до 6 шт. (рисунок 13);
• — измеритель яркости фона (яркомер) LM11 (в составе ИДВ MITRAS), который укрепляется на передатчике LP11 (рисунок 14);
• — компьютер RVR, который обеспечивает расчет МОД на ВПП.

Технические характеристики системы определения дальности видимости на ВПП MITRAS:

— погрешность определения RVR в диапазоне от 50 до 4000 м не превышает:

±25 м при RVR до 150 м включ.,.

±50 м «св. 150 до 500 м включ.,.

±10% «св. 500 м с округлением в сторону меньшего значения при аналогичных градациях.

Обновление данных производится каждые 15 с;

— диапазон измерения МОД:

от 7 до 400 м при базе 10 м,.

" 25 «1500 м «» 35 м,.

" 50 «3000 м «» 75 м,.

" 100 «6000 м «» 150 м,.

" 150 «10 000 м «» 200 м;

Рисунок 13 — Трансмиссометр ИДВ MITRAS (1 — передатчик LP11, 2 — приемник LR11).

• — предел основной допускаемой погрешности: ± 1%, влияние дестабилизирующих факторов дополнительно дает погрешность ±1%;
• — погрешность по МОД:

± 15% при МОД до 250 м включ.,.

± 10% «» св. 250 до 400 м включ.,.

± 7% «» св. 400 «1500 м «,.

± 10% «» св.1500 «3000 м «,.

± 20% «» св.3000 м.

Имеется вариант применения с двумя базами: 10 и 35 м, 10 и 75 м, 10 и 150 м, 10 и 200 м.

Предусмотрены: анализ изменения RVR за истекшие 10 мин, определение тенденции, осреднение за 10 мин для сводок METAR (SPEСI).

Имеется система встроенного контроля работоспособности, сигнализация об отказах.

В передатчике применена ксеноновая лампа, срок службы которой 55 000 ч, спектр излучаемого света от 500 до 700 нм. В приемнике применен фотодиод, обеспечена невосприимчивость к внешнему дневному свету, в том числе к свету галогенных ламп, удаленных на расстояние более 35 м. Имеется встроенный контроль и коррекция показаний при загрязнении защитных стекол.

Рисунок 14 — Яркомер LM11(1), укрепленный на передатчике LP11(2).

Нефелометрические измерители видимости (Идентификатор погоды) FD12/FD12P (рисунок 15) обеспечивают непрерывные измерения коэффициента рассеяния, коррелированного с показателем ослабления атмосферы м, пересчет измеренных значений в MOД в диапазоне от 10 до 50 000 м с пределом допускаемой погрешности измерения ±4% (среднее квадратичное отклонение) в диапазоне от 10 до 10 000 м.

В измерителе видимости FD12/FD12P обеспечено скользящее осреднение MOД за истекшие 60 с, отображение этих осредненных значений MOД с дискретностью 15 с, их регистрация с дискретностью не более 1 мин.

Передача измерительных сигналов от измерительного преобразователя (датчика) MOД до пульта управления (цифрового дисплея DD50, или входа ПЭВМ) обеспечивается по аэродромным линиям связи длиной до 8 км.

Рабочие условия:

• — блоки, устанавливаемые в рабочем помещении (цифровой дисплей DD50, регистратор-принтер), работоспособны при температуре воздуха от минус 20 °C до 55 °C, относительной влажности воздуха до 80% при температуре 25 °C,
• — блок, устанавливаемый на открытом воздухе (первичный измерительный преобразователь (датчик) MOД), работоспособен при температуре воздуха от минус 50 °C до 70 °C, относительной влажности воздуха до 100% при температуре 25 °C, осадках, гололеде.

Идентификаторы погоды FD12P дополнительно к измерению МОД обеспечивают идентификацию атмосферных явлений и кодирование их в символах и цифрах кодовых таблиц 4678 (METAR) и 4680, 4679 (SYNOP).

Проверка (калибровка) нефелометрических измерителей видимости выполняется в двух точках шкалы: в начале шкалы — по рассеивающим молочным стеклам, имеющимся в комплекте прибора, а в конце шкалы (при высокой прозрачности атмосферы) простым перекрытием входного окна фотоприемника.

При эксплуатации рекомендуется сравнивать показания нефелометра в конце шкалы с реальной видимостью, определенной визуально по ориентирам или объективно по поверенному трансмиссометру на дальней базе.

В идентификаторе погоды FD12P обеспечено определение 10 видов осадков, атмосферных явлений, ухудшающих видимость (туман, дымка, мгла, дым, и др.), их отображение (индикация) на экране цифрового дисплея DD50 или другого компьютера, имеющего программное обеспечение терминала, запись в архив с возможностью печати на принтере.

Рисунок 15 —Идентификатор погоды FD12P