于男洋，王 峰

（濱州市氣象局，山東 濱州 256600）

濱州市自2002 年建立自動(dòng)氣象站以來(lái)，第一代自動(dòng)氣象站北京華創(chuàng)升達(dá)公司生產(chǎn)的CAWS600 系列仍作為備份站在使用，隨著第一代自動(dòng)氣象站使用的設(shè)備逐漸停產(chǎn)，其相應(yīng)的設(shè)備氣壓傳感器已經(jīng)停產(chǎn)。到目前為止，濱州市所轄臺(tái)站使用的自動(dòng)氣象站有CAWS600、DZZ4、DZZ5 三種型號(hào)，氣壓傳感器有PTB210、PTB220、PTB330、DYC1 四種型號(hào)，眾多型號(hào)的氣壓傳感器給備份造成了很大的麻煩。

氣壓傳感器型號(hào)較多且價(jià)格昂貴，對(duì)PTB210、PTB220、PTB330、DYC1 四種不同型號(hào)的氣壓傳感器的差異性進(jìn)行研究，解決在不同型號(hào)自動(dòng)站中不同型號(hào)氣壓傳感器的互換通用問(wèn)題，不僅能節(jié)約成本、避免設(shè)備的浪費(fèi)，還能為日后氣壓傳感器的庫(kù)存?zhèn)浞莺途S護(hù)保障提供技術(shù)支持。

1 采集器氣壓端口類(lèi)型及通訊配置

數(shù)據(jù)采集器是自動(dòng)氣象站的核心，其硬件部分主要包括高性能嵌入式處理器、高精度A/D 電路、大容量程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、傳感器接口、通信接口、CAN總線接口、高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、外接存儲(chǔ)器接口、以太網(wǎng)接口等，其主要功能是將傳感器所測(cè)得的各種電信號(hào)進(jìn)行獲取、處理，并計(jì)算出相應(yīng)的工程量，按照一定的格式存儲(chǔ)。不同型號(hào)采集器，其配置不同。

不同型號(hào)自動(dòng)氣象站其采集器氣壓端口類(lèi)型及通訊配置如表1 所示。

表1 不同型號(hào)自動(dòng)氣象站其采集器氣壓端口類(lèi)型及通訊配置

2 氣壓傳感器工作原理及傳輸方式

2.1 氣壓傳感器工作原理

PTB 系列氣壓傳感器是芬蘭維薩拉公司采用硅電容式絕對(duì)壓力敏感元件，當(dāng)硅膜盒外界大氣壓力發(fā)生變化時(shí)，硅膜盒的彈性膜片隨之發(fā)生彈性形變而引起硅膜盒平行電容器電容量的改變，通過(guò)測(cè)得電容量來(lái)測(cè)量大氣壓力。

PTB220 氣壓傳感器是自身帶有微處理器，能夠?qū)毫€性和溫度進(jìn)行補(bǔ)償，既可以作為自動(dòng)氣象站系統(tǒng)的一部分，也可以自身單獨(dú)使用直接輸出測(cè)量的大氣壓值。

2.2 氣壓傳感器傳輸方式

目前濱州市所有自動(dòng)氣象站使用的氣壓傳感器全部是芬蘭維薩拉公司生產(chǎn)的PTB 系列的傳感器，主要有PTB210、PTB220、PTB330 及DYC1 四種型號(hào)，這四種型號(hào)的氣壓傳感器工作原理本質(zhì)相同，傳感器其信號(hào)輸出方式包括RS232 串行輸出、TTL 電平輸出、模擬（電壓、電流）輸出、脈沖輸出。

PTB210 氣壓傳感器分為Analog（模擬信號(hào)）和Serial（串行數(shù)字信號(hào)）2 種型號(hào)，根據(jù)實(shí)際使用需求選購(gòu)對(duì)應(yīng)型號(hào)即可。DZZ5 新型自動(dòng)站中所采用的PTB210 為RS232C 串行數(shù)字信號(hào)輸出。

PTB220/PTB330/DYC1 氣壓傳感器可單獨(dú)輸出串行數(shù)字信號(hào)，也可同時(shí)輸出模擬信號(hào)。用于CAWS600型自動(dòng)站時(shí)采用ANALOG（模擬）信號(hào)輸出，0～5 VDC對(duì)應(yīng)500～1 100 hPa 氣壓值。用于新型自動(dòng)站時(shí)，采用串行數(shù)字信號(hào)輸出，其串口電氣引腳定義如表2所示。

表2 PTB220/PTB330/DYC1（DB9）針腳定義

3 氣壓傳感器通用性參數(shù)設(shè)置

3.1 通訊連接

將氣壓傳感器的信號(hào)輸出、供電分別與計(jì)算串口、穩(wěn)壓電源相連接，連線如圖1 所示[1]。

圖1 RS232 串口通信電纜連線圖

3.2 通訊設(shè)置

首先，打開(kāi)串口軟件，選擇電腦上與傳感器相連的串口號(hào)。

然后，根據(jù)不同的購(gòu)置廠家，按表3 設(shè)置通訊參數(shù)。

表3 端口通訊參數(shù)

最后，接通氣壓計(jì)電源。串口軟件顯示窗口中會(huì)顯示“PTB220/版本號(hào)”的信息及“＞”提示符，說(shuō)明氣壓計(jì)與電腦通信成功。若先接通氣壓計(jì)電源，后打開(kāi)超級(jí)終端通訊口，則無(wú)此顯示信息。

3.3 PTB210 氣壓傳感器通用設(shè)置

目前購(gòu)置的PTB210 型氣壓傳感器的備件因輸出為串行數(shù)字信號(hào)，無(wú)法應(yīng)用至CAWS600。該型傳感器的讀取氣壓指令為“.P”，讀取氣壓是固化的指令無(wú)法自定義修改，只能適用于DZZ5 型自動(dòng)氣象站，在不修改采集器主程序的情況下無(wú)法應(yīng)用至DZZ4。

3.4 PTB220 氣壓傳感器通用設(shè)置

PTB220 氣壓傳感器可單獨(dú)輸出串行數(shù)字信號(hào)，也可同時(shí)輸出模擬信號(hào)，由氣壓傳感器內(nèi)部的跳線連接器“X15”和雙列直插式開(kāi)關(guān)“S1”實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)的控制，如圖2 所示[2]。跳線連接器“X15”對(duì)PTB220 氣壓傳感器的串行數(shù)字信號(hào)進(jìn)行配置，可以選擇RS232C（RX，TX）或者TTL levels。雙列直插式開(kāi)關(guān)“S1”控制輸出模式，通常SW1 至SW8 均處于OFF 狀態(tài)。當(dāng)SW3 處于“ON”的位置時(shí)，允許有模擬信號(hào)輸出。當(dāng)SW8 為“ON”時(shí)，氣壓傳感器將載入出廠通訊設(shè)置（9 600、E、7、1、F），當(dāng)處于“OFF”時(shí)，出廠通訊設(shè)置關(guān)閉，用戶自定義通訊設(shè)置起效。

圖2 跳線連接器“X15”、雙列直插式開(kāi)關(guān)“S1”

3.4.1 PTB220 氣壓傳感器匹配DZZ4 型自動(dòng)氣象站

利用SERI 命令修改RS232 串行通信參數(shù)。因DZZ4 自動(dòng)站采集器氣壓通道的通信參數(shù)為2 400 N 8 1，因此在“＞”提示符后鍵入“SERI 2400 N 8 1”，并按回車(chē)鍵：

設(shè)置數(shù)據(jù)通信命令。用SCOM 命令定義數(shù)據(jù)通信命令。PTB220 氣壓傳感器匹配DZZ4 型自動(dòng)站則其通信命令為數(shù)字5。在“＞”提示符后鍵入SCOM 命令并回車(chē)后，顯示原數(shù)據(jù)通信命令及一問(wèn)號(hào)，在？后輸入"5" #r（注意空格、大小寫(xiě)及需用英文方式下的雙引號(hào)）。

氣壓傳感器參數(shù)經(jīng)過(guò)修改設(shè)置后可接入DZZ4 型自動(dòng)站，氣壓正常采集，數(shù)據(jù)輸出正常。

3.4.2 PTB220 氣壓傳感器匹配DZZ5 型自動(dòng)氣象站

利用SERI 命令修改RS232 串行通信參數(shù)。因DZZ5 自動(dòng)站采集器氣壓通道的通信參數(shù)為9 600 N 8 1，因此在“＞”提示符后鍵入“SERI 9600 N 8 1”，并按回車(chē)鍵：

設(shè)置數(shù)據(jù)通信命令。用SCOM 命令定義數(shù)據(jù)通信命令。PTB220 氣壓傳感器匹配DZZ5 型自動(dòng)站則其通信命令為.P。在“＞”提示符后鍵入SCOM 命令并回車(chē)后，顯示原數(shù)據(jù)通信命令及一問(wèn)號(hào)，在？后輸入".P"#r（注意空格、大小寫(xiě)及需用英文方式下的雙引號(hào)）。

氣壓傳感器參數(shù)經(jīng)過(guò)修改設(shè)置后可接入DZZ5 型自動(dòng)站，氣壓正常采集，數(shù)據(jù)輸出正常。

3.4.3 PTB220 氣壓傳感器匹配CAWS600 型自動(dòng)站

PTB220 型氣壓傳感器設(shè)置為數(shù)字信號(hào)輸出后，對(duì)模擬信號(hào)采集的CAWS600 型自動(dòng)站將無(wú)法工作，需要對(duì)修改后的PTB220 氣壓傳感器的參數(shù)重新進(jìn)行設(shè)置。

硬件設(shè)置：為打開(kāi)氣壓傳感器，調(diào)整“S1”開(kāi)關(guān)（SW3 為ON）允許模擬信號(hào)輸出狀態(tài)。軟件設(shè)置參數(shù)如下：

經(jīng)過(guò)設(shè)置后接入CAWS600 型自動(dòng)站氣壓正常采集，數(shù)據(jù)輸出正常。

3.5 PTB330 氣壓傳感器通用設(shè)置

PTB330 氣壓傳感器內(nèi)置了模擬信號(hào)輸出控制單元及數(shù)字信號(hào)的RS232 及RS485 接線排，模擬信號(hào)輸出由“DIP”開(kāi)關(guān)控制，同一時(shí)間開(kāi)關(guān)1 或開(kāi)關(guān)2 只能有一個(gè)處于ON 位置，開(kāi)關(guān)3 至開(kāi)關(guān)7 也只能有一個(gè)處于ON 位置，如圖3 所示[2]。

圖3 PTB330 模擬信號(hào)輸出“DIP”開(kāi)關(guān)

3.5.1 PTB330 氣壓傳感器匹配DZZ4/DZZ5 型自動(dòng)氣象站

硬件設(shè)置：打開(kāi)氣壓傳感器，接通RS232 線纜。軟件參數(shù)設(shè)置：參考3.4.1 和3.4.2。

3.5.2 PTB330 氣壓傳感器匹配CAWS600 型自動(dòng)氣象站

硬件設(shè)置：CAWS600 型自動(dòng)氣象站采集器DT50采集的氣壓信號(hào)為模擬（直流電壓）信號(hào)，將DIP 開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)2 調(diào)至ON，PTB220 輸出的0～5 VDC 開(kāi)關(guān)6 調(diào)至ON。

軟件參數(shù)設(shè)置：參考3.4.3。

3.6 DYC1 氣壓傳感器通用設(shè)置

DYC1 型傳感器也是PTB 系列的傳感器，與PTB330 和PTB220 的數(shù)字信號(hào)輸出方式形同，可當(dāng)作是PTB330 的縮減版。因此參照PTB330 氣壓傳感器通用設(shè)置。

4 結(jié)論

PTB210 型氣壓傳感器根據(jù)需求選購(gòu)的型號(hào)為RS232C串行數(shù)字信號(hào)輸出，可對(duì)應(yīng)DZZ5 新型自動(dòng)站。不可直接應(yīng)用于模擬輸出的CAWS600 型自動(dòng)氣象站。且該型傳感器讀取氣壓是固化的指令無(wú)法自定義修改，因此在不修改采集器主程序的情況下無(wú)法應(yīng)用至DZZ4。

PTB220/PTB330/DYC1 型氣壓傳感器經(jīng)設(shè)置允許模擬信號(hào)輸出后可應(yīng)用于CAWS600 自動(dòng)氣象站，經(jīng)設(shè)置串行通訊參數(shù)后可應(yīng)用于DZZ4、DZZ5 型自動(dòng)氣象站。

PTB220/PTB330/DYC1 型氣壓傳感器，功能與串口命令軟件配置方法一樣。

氣象裝備保障人員在對(duì)目前已有氣壓備件相關(guān)參數(shù)進(jìn)行配置修改后，可以在不同型號(hào)自動(dòng)氣象站之間進(jìn)行互換，為今后氣壓傳感器的維護(hù)提供了便利，在本市技術(shù)保障工作中具有十分重要的意義。