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농업기상관측요령

제목
<< 부 록 >>
작성일
2019-11-05
조회수
345



《부 록》 농업기상자동관측장비


농업기상관측장비 운영

농업기상관측 시스템은 기상수감부(Sensor), 기상자료수집기(Data Logg- er), 기상자료분석기(Computer)로 구성되어 지상의 기상자료를 자동으로 수집한다. 기상수감부(Sensor)는 풍속, 대기온도, 노점온도, 지중온도, 수중온도, 순복사감지기로 구성되어 있다.
기상자료수집기는(Data Logger)는 자료 수집기와 전원공급기로 구성되어 있으며 기상자료 수감부(Sensor)에서 산출된 데이터를 Sampling하고 Sampling된 자료를 기상학적 물리량으로 변환하여 저장한다.
기상자료분석기(Computer)시스템은 기상자료 수집기와 Serial Interface되어 있어 기상자료분석기능 수집모드와 Real모드는 자료수집기의 현재의 기상자료를 받아들여 그 날의 각 기상자료의 기상실황을 보여준다.



제 1 장 기상수감부

1. 풍속감지기

 □ 개 요

    풍속감지기는 매우 빠른 응답시간과 낮은 풍속에서도 동작될 수 있도록 개발되었다.

    3-Cup의 반응에 따라 베어링 하단부에 연결된 30홀의 광 단속기가 회전하게 되며 이 회전수에 따라 적외선 LED 광 단속기는 풍속의 증감에 비례하는 주파수를 발생한다.

    감지기는 가볍고 화학적으로 에칭된 로터가 Cup Set와 함께 회전한다. 로터가 회전하면서, 적외선 발광 다이오드(LED)와 광전변환 소자 사이의 광선을 교대로 차단한다.

    풍속증폭기는 풍속감지기의 내부에 위치하고 있다, 증폭기를 보기위해서는 Cup를 제거하고 위 3개 나사를 풀어 위로 당기면 된다.

    풍속감지기 증폭기에서 광 단속기에 의해 On, Off된 적외선 LED는 광전변환기를 구동시키게 된다.

    광전변환 소자의 콜렉터는 구형파를 나타내고 콘덴서에 의해 잡음이 제거된 구형파를 출력하게된다.

    저항은 광전변환 입력의 Duty Cycle [ D = τ/T, (τ :펄스폭, T : 펄스 반복주기)을 정해주는 기능을 갖게된다.

 □ 특 성

    형 식 : 3 - Cup Anemometer

    기동풍속 : 0.3 m/sec

    측정범위 : 0.4 ∼ 65 m/sec ( 0 ∼ 130 Knot)

    정확도 : 10 m/s 이하 : 0.3 m/s

    10 m/s 이상 : ± 2%

    신호출력 : 2.0 Vpp into 10㏀

    전 원 : 12V DC 1㎃

 □ 고장점검

    o 준비물 : 오실로스코우프, 육각렌치, 12V Power Supply

    o 풍속값이 적게 나온다

    o 케이블을 확인한다.

    o 베아링상태를 확인한다.

    o 풍속보드를점검한다.

    o 풍속값이 나오지 않는다

    o 감지기 컨넥터 A : GN B : 12V 전원을 공급한다.

    o 오실로스코우프 GND 단자를 A : Pin에 연결하고 프로브잭을 C : Pin에 연결한 상태에서    3 - Cup를 돌려 본다.

    o VR 1을 돌려 조정 하여도 구형파가 제대로 나오지 않는다면 풍속센서 보드를    교 체 하여야 한다.

    o 풍속증폭기에는 출력 Duty Cycle을 조정하기 위한 전위차계가 준비되어 있다.

 □ 신호 케이블연결도

    W/S GND A ------------ W/S GND

    +12V B ------------ +12V

    OUT C ------------ OUT

    o 형 식 : 100Ω의 백금 4선 및 3선식 수감부

    o 측정범위 : -50℃∼+80℃

    o 정 확 도 : ±0.1℃

2. 대기온도감지기

 □ 개 요

    대기온도감지기는 온도의 증가에 따라 순수 금속의 전기 저항값이 변한다는 원리를 이용한 것이다.

    선형상관 관계와 안정성 감응성이 뛰어나고 부식되지 않는 백금선을 사용하였으며 4선식 방식을 채택하여 Cable에서 발생되는 도선 저항값을 보상한다.

    본 감지기는 JIS규격에 따라 제작된 감지기이다.

 □ 특 성

    o 형식 100Ω의 백금 4선 RTD 수감부

    o 측정범위 : -50℃∼+50℃

    o 정 확 도 : ±0.3℃

 □ 고장점검

    o 정비기 보다는 감지기를 점검하는 단계에서 이루어진다

    o Multi Meter를 저항범위에 놓고 감지기 녹색과 적색, 황색과 백색에서 약 0Ω이 나와야  한다. 그렇지 않으면 단선이다. 또 녹색(또는 적색)과 황색(또는 백색)사이에서  100 Ω ±50Ω이 나와야 한다. 그렇지 않으면 PT-100감지기의 불량이므로 교체하여야  한다.

3. 노점감지기

 □ 개 요

    노점감지기는 정지된 대기와 분당 200feet 속도로 움직이는 대기 속의 노점온도를 정확히 측정하여 노점온도를 출력한다.

    감지기의 동작원리는 다음과 같다.

    감지기의 LiCL(염화리듐)처리한 석면심지에 주변공기의 수분이 흡수되면 LiCL 결정은 액체 용액으로 바뀐다. 이것은 심지의 전기 전도성을 증가시키고, Gold Wire 사이로 전류를 흐르게 한다.

    이 금전극 사이의 교류전압은 염용액의 저항을 가열시킨다. 이를 통해 발생된 열은 심지로부터 수분을 증발시키고, LiCL을 결정상태로 돌아가게 한다. LiCL이 결정화 될 수록, 심지의 전기 전도와 저항가열이 크게 줄어든다.

    시스템은 곧 LiCL 용액의 압력과 주변 공기가 동적 평형상태가 되는 온도에 이르게 된다.

    이 상태에서 용액 결정 변환점 온도에서 염을 유지하기 위한 적당한 전류가 흐르게 된다. 변환점 온도는 PT-100 온도감지기로 감지되고, 신호변환기를 통하여 노점온도로 바뀌게 된다.

 □ 특 성

    o 형 식 : Lithium Chloride Dew Cell

    o 측정범위 : -40℃ ∼ +40℃

    o 감 응 도 : 0.1℃

    o 입력전압 : 24V AC ± 5%

    o 보관온도 : -45℃ ∼ +85℃(0 ∼ 20%RH)

    o 감응시간 : 감응시간은 심지위의 대기흐름과 노점변화의 방향에 관계된다. 대체로 RH의  감소는 늦은 감도를 발생한다. Probe의 공기흐름은 감응시간을 증가시킨다.

 □ 동작시 주위환경

    o 과습시 동작 (Wet Start-up)

    Probe가 젖었거나 차가울 때 Gold Wire에 전압을 가하면, Probe에 전기적 손상을 줄 수 있다. 이러한 문제를 막기 위하여 전압이 인가되기 전에 Probe를

    60∼80℃의 온도에서 건조시키거나, 감지기와 함께 공급된 건조 튜브를 사용하여 건조시키도록 한다.

    석면 심지는 흰 백색의 모양을 하고 있으며, 전극판 사이의 저항은 500Ω 이상이 된다.

    o 강우와 물에 젖었을 시(Rain And Water Droplets)

    심지에 직접 닿는 물방울은 노점 측정에 에러를 주거나 Arc를 일으켜 손상을 주기도 하는데 이때 노점감지기를 둘러싸는 실드가 물방울을 비롯한 이물질의 접촉으로부터 Probe를 보호하는 역할을 하여 준다.

    o Handling

    노점 Probe의 Gold Wire를 만지면 손가락의 기름기가 공기중의 기름과 같은 손상을 줄 수 있다.

 □ 주의사항

    o 전기적 위험 (Electrical Hazard Warnings)

     Probe의 히터는 50Ω의 전류 제한 저항과 24V AC의 전원으로 공급되기 때문에 상해를  막기 위해서 전극판을 만지기 전에 Probe를 연결하면 안 된다.

     만약 전극판이 쇼트된다면, Arc를 발생시키고 높은 열을 낼 수 있으니 주의해야  한 다.(12Watts)

    o 가연성 위험(Fire Hazard Warnings)

     Probe는 Bifilar Windings를 통하여 가연온도를 낼 수 있으므로 가연성 대기 속이나 인화물질이 근접한 곳에서 사용하지 않도록 한다.

    o 저장 및 보관 (Storage Instructions)

     Probe의 LiCL 결정체는 습기를 빨아들이기 쉽다. 가열되지 않은 노점 Cell은 충분한 물을 모을 것이고, 70% 이상의 습도에서는 전해액의 손실과 전하의 손실을 가져올 것이다. 그러므로 Probe는 감지기와 같이 공급된 건조 튜브 내에 저장해야 한다.

    만약 Probe가 부주의로 젖거나 LiCL 결정체의 일부 손실이 있을 경우에는, 동작시키거나 저장하기 전에 깨끗이 닦고 말리어 재충전 시켜야 한다.

    공기 흐름이나 노점의 빠른 변화로 인한 Probe의 열손실 율의 갑작스런 변화 는 Probe 온도의 변동을 가져오고 노점 측정에 있어서 순간적인 에러를 발생 시키며, 공기 흐름이나 노점의 계속적인 빠른 변화 또한, 에러를 가져오므로 Probe에 손상을 입힐 수 있다.

    o 노점감지기 재충전

    노점감지기는 LiCL 심지의 청소와 재충전 작업을 3개월에 1회씩하며 기름이 많거나 먼지가 많은 악조건에서는 좀더 자주 재충전을 하여야 한다.

    재충전의 순서는 다음과 같다.

    - 노점감지기를 FIELD의 장비로부터 분리한다.

    - 증류수를 컵에 붓는다.

    - 노점감지기의 감지부분(보빈)을 컵에 넣어 노점감지기를 수회(20∼30회) 흔들어 이물질을 제거한다.(10회 정도)

    - 감지부분(심지)에 불순물의 흔적이 남아 있으면 프레온 TF나 Isophropyl 알콜로 닦아낸다.

    - 노점감지기는 세척 후에 60℃∼80℃의 온도로 감지부분을 말린다.

    (헤어 드라이 사용시 10분 정도)

    - 노점감지기를 LiCL 용액에 넣어 가볍게 흔들어 LiCL 용액이 심지에 충 분히 젖도록 한다.

    - 노점감지기를 60℃∼80℃의 온도로 감지부분을 말린다.

    - 노점감지기의 LiCL처리는 충전 후 완전히 건조될 때까지(흰색 가루가 뭍음)까지 말린 다.(헤어드라이 사용시 10∼15분 정도)

    - 노점감지기를 보관용 덮개로 덮는다.

    - 노점감지기를 Field에 설치한 후 보관용 덮게를 제거한다.

    o 노점감지기 점검 및 정비

    노점감지기의 점검은 감지기에 LiCL 용액이 뭍어 있지 않은 상태에서 점검해야 하므로 증류수로 깨끗하게 세척하고 헤어 드라이로 말린 후 다음과 같이 점검한다.

    - 필요장비 : Analog Tester

    · 노점 커넥터의 A와 B를 Analog Tester로(Rx1) 측정한다.

    · 측정된 값이 약 0Ω이 나오는가 검사한다.

    · 노점 커넥터의 C와 D를 Analog Tester로 (Rx1) 측정한다.

    · 측정된 값이 약 0Ω이 나오는가 검사한다.

    · 노점 커넥터의 A와 D를 Analog Tester로 (Rx1) 측정한다.

    · 측정된 값이 약 100Ω이 출력되는가 확인한다.

    · 노점 커넥터의 B와 C를 Analog Tester로 (Rx1) 측정한다.

    · 측정된 값이 약 100Ω이 출력되면 우선 노점감지기의 감지부분이 이상 이 없는 것으로 간주한다.

    · 노점커넥터의 E와 F를 Analog Tester로 (Rx1000) 측정한다.

    · 측정된 값이 ∞로 출력되면 상태가 양호한 것이며 어떤 저항 값이 측정되면 노점감지기의 세척이 미비한 것이므로 세척을 다시 하여 측정한다.

4. 지중온도감지기

 □ 개 요

    지중온도 감지기는 온도의 증가에 따라 순수금속의 전기 저항 값이 변하는 원리를 이용한 것이다.

    선형상관 관계와 안정성 감응성이 뛰어나고 부식되지 않는 백금선을 사용하였으며 4선식 방식을 채택하여 LEAD에서 발생되는 도선 저항 값을 보상한다.

    본 감지기는 JIS 규격에 따라 제작된 감지기이다.

 □ 특 성

    o 형 식 : 100Ω의 백금 4선 RTD 수감부 (JIS 규격)

    o 측정 범위 : -50℃ ∼ +50℃

    o 정 확 도 : ±0.3℃

    o 길 이 : 172㎜

    o 중 량 : 120g

    o 직 경 : 6㎜

    o 재 질 : 스텐 6.5 Φ

    o Cable 길이 : 2000㎜

 □ 고장점검

    o 정비라기 보다는 감지기를 점검하는 단계에서 이루워진다.

    o Multi Meter를 저항 범위에 놓고 감지기 녹색과 적색, 황색과 백색에서 약

    0Ω이 나와야 한다. 그렇지 않으면 단선이다.

    o 또, 녹색(또는 적색)과 황색(또는 백색)사이에서 약 100Ω±50Ω이 나와야 한다. 그렇지 않으면 PT-100 감지기의 불량이므로 교체하여야 한다.

5. 수중온도감지기

 □ 개 요

    수중온도 감지기는 온도의 증가에 따라 순수 금속의 전기 저항 값이 변하는 원리를 이용한 것이다.

    선형상관 관계와 안정성 감응성이 뛰어나고 부식되지 않는 백금선을 사용하였으며 4선식 방식을 채택하여 Cable에서 발생되는 도선 저항 값을 보상한다.

    본 감지기는 JIS 규격에 따라 제작된 감지기이다.

 □ 특 성

    o 형 식 : 100Ω의 백금 4선 RTD 수감부 (JIS 규격)

    o 측정 범위 : -50℃ ∼ +50℃

    o 정 확 도 : ±0.3℃

    o 길 이 : 172㎜

    o 중 량 : 120g

    o 직 경 : 6㎜

    o 재 질 : 스텐 6.5 Φ

    o Cable길이 : 2000㎜

 □ 고장점검

    o 정비라기 보다는 감지기를 점검하는 단계에서 이루어진다.

    o Multi Meter를 저항 범위에 놓고 감지기 녹색과 적색, 황색과 백색에서 약 0Ω이 나와야 한다. 그렇지 않으면 단선이다.

    o 또 녹색(또는 적색)과 황색(또는 백색)사이에서 100Ω±50Ω이 나와야 한다.

    그렇지 않으면 PT-100 감지기의 불량이므로 교체하여야 한다.

6. 순복사(전천복사,반사복사)감지기

 □ 개 요

    순복사(전천복사,반사복사) 감지기는 순수 복사열의 정확한 측정을 위해 사용되며, 여기서 대기중의 상층부와 하층부의 복사를 일반적인 측정점을 기준으로 나누어 측정한다.

    순복사는 복사파 파장이 0.3 ∼ 30㎛ 사이의 모든 수평 지표면의 복사열을 측정하기 위해 사용한다. 위로 향한 수신판은 지표 복사 중 장파와 단파를 대기온도(대기복사)에 따라서 측정한다. 아래로 향한 수신판(복사열 수집판)은 지표면의 온도(열반사)를 통해서 복사열을 측정한다. 이 두 개의 수신판은 전천복사, 반사복사의 두 가지 다른 출력 단으로 그 측정값이 출력된다. 수집판 사이의 알리미늄 재질의 열 배출 부분이 기구의 가운데 위치해 있다.

    복사열의 유동은 열전기로 바꿔지며, 그 온도차는 복사측정의 기본이 된다. 열 배출구의 온도는 내부에 장착된 Pt100 백금 저항 온도 측정기에 의해서 측정되면 이 온도는 여러 단계로 대기의 온도와 구분되어진다. 이때 순수 복사열만을 측정할 경우는 이 열 배출구에서 발생하는 온도를 계산에 포함시키지 않는다.

    복사 수집부 판은 LUPOLENE의 DOM형 덮개(지붕)로 바람과 습기로부터 보호되고 스프링형으로 말린 Ring과 O형 Ring으로 방수가 되도록 조여있다.

    각 DESSICANT의 각 두 개의 튜브는 Housing 안쪽에 습기를 제거하기 위해 설치되어 있다.

    Level은 장비의 꼭대기와 바닥에 부착되어 있으며 색깔별로 구분된 코드는 기구의 각 면으로부터 출력되는 결과를 나타내는 전도체를 구분하는데 사용된다.

 □ 특 성

    o 측정범위 : 0 ∼ 1500 W/㎡

    o 분광감도 : 0.3 ∼ 30㎛

    o 출 력 : 약 15㎶ / W/㎡

    o 저 항 : 약 190 Ω

    o 대기온도 : -40℃ ∼ +60℃

    o 해 상 도 : 1 W/㎡

    o 안 정 도 : 1년에 3%(일시적인 동작)

    o 응답감도 : 최고각 0。 ∼ 8。, 실제값의 5%

    o 방위감도 : 실제값의 5%

    o 온도효과 : -20℃ ∼ +40℃ 사이에서 실제값의 5%

    o 응답시간 : 95%에서 25 Sec 99%에서 45 Sec

    o 무 게 : 1.25㎏

7. 공기순환기

 □ 개 요

    공기순환기는 온도감지기를 내부에 설치할 수 있도록 설계되어 있으며, 태양 빛을 2중으로 차단하여 준다.

    DC 12V Fan을 사용하여 강제 통풍시켜 온도 값을 정확히 측정한다.

 □ 특 성

    o 형 식 : Motor Fan 공기순환식

    o 전 원 : + 12V

 □ 분해순서

    o 공기순환기를 뒤집어 세운다.(고정봉이 위로 향하게)

    o 고정봉이 있는 3개의 나사를 풀어낸다.

    o 고정봉을 잡아올려 1차 분해를 한다.

    o DC +12V Fan 전원선을 분리한다.

    o 고정봉을 시계방향으로 돌려 공기 송풍관과 분리한다.



제 2 장 기상자료 수집장치

1. 개 요

    농업용 AWS의 기상자료수집장치는 사용방법에 따라 다양한 자료를 제공하며 환경적인 저해요인을 감안하여 설계되어 있다.

    기상자료 수집장치는 자료수집기와 전원공급기로 구성되어 있으며, 매 초마다 각 감지기를 Sampling하고 Sampling된 자료는 통상적인 물리량으로 변환되어 일정한 Data Format으로 처리한다.

    순간, 1분, 10분, 산출된 자료는 자료 처리기로부터 자료 전송 명령을 받았을 때 해당자료를 전송하며 매 10분마다 관측자료(10분 평균 자료)를 Buffer Memory에 저장한다. 또한 Data Logger의 상태를 진단하여 Sensor 상태, Module 상태, 전압상태가 비 정상인 경우 상태자료의 해당 Flag를 Set하고 비정상 상태가 된 날짜와 시간을 저장하여 Data Logger의 상태를 기록한다.

2. 구 성

    AWS (기상자료 수집장치)는 자료 수집기와 전원공급기로 구성되어 있으며,

    자료수집기와 전원공급기는 아래의 구성품들로 구성되어 있다.

 (1) 자료 수집기(Data Logger)

    o BFB : Back Frame Board

    o SAM1 : Signal Acquisition Module 1

    o SAM2 : Signal Acquisition Module 2

    o SAM3 : Signal Acquisition Module 3

    o RCM : Remote Control Processing Module

    o MPM : Main Processing Module

    o MEM : Buffer Memory Board

    o CPM : Conmunication Processing Module

    o LPB : Lighting Protector Board

    o KEY : Keypad & LCD Board

    o TB : Terminal Board

 (2) 전원 공급기(Backup Power)

    o PSU : Power Supply Unit

    o PTB : Power Terminal Board ( RCM Power 포함)

    o Battery : Backup Battery

3. 구성도



[그림] Data Logger 구성도

4. 구성품 설명

 (1) BFB (Back Frame Board)

    Back Frame Board는 신호처리 Module이 삽입되는 부분(Male)과 Digital 처

    리 Module이 삽입되는 부분(Female)으로 나누어져 있으며 모든 신호선은 Back Frame Bus를 공유하므로 슬롯 위치에 관계없이 Card를 삽입할 수 있다.

    또한, 전원 또는 Data 선로를 통하여 유입되는 낙뢰를 차단하기 위한 낙뢰 방지 Card를 설치할수 있는 Connector가 있으므로 낙뢰방지 Card 파손시 손 쉽게 교체할 수 있다.

 (2) SAM 1,2 (Singal Acquisition Module 1, 2 : 관측기능)

  □ 개 요

    지상의 온도, 노점, 습도, 바람의 속도를 Check 하는 Board이며, 온도, 노점, 풍속, Sensor에서 출력되는 아날로그 또는 디지털 신호를 각각의 출력형태에 맞추어 일정한 Level의 전압 또는 펄스로 변환한 후 디지털 코드화하여 Main Processing Module로 전송한다.

    습도는 대기온도, 노점센서에서 출력되는 신호로 계산하여 전송한다.

  □ 구 성

    o MPU : 89c51 (One Chip Micro Processer)

    o Master Clock : 22.1184 ㎒

    o ROM : 32 Kbyte

    o RAM : 8 Kbyte

    o SIO : 1 Port

    o A/D Converter : 12 Bit

    o Counter : 3 Channal



 □ 구성도


[그림] Sam 1 보드


[그림] Sam 2 보드

 □ 기 능

    o MPM으로부터 Initial Sign을 수신하면 관측 자료 Buffer를 Clear하고 동작을 다시 시작한다.

    o 매 초마다 대기온도 Sensor를 Sampling하여 Disital Code로 변환하여 1초 이동 평균 대기온도 값을 만든다.

    o 매 250ms마다 풍속 Sensor에서 출력되는 펄스를 Count하여 3초 이동 평균 풍속값을 만든다.

    o 매 초마다 3초 이동 평균값을 비교하여 최고 대기온도, 노점온도 값을 산출한다.

    o 매 초마다 풍속 Sensor에서 출력되는 펄스를 Count하여 1초 풍속값을 만든다.

    o 매 분마다 1분간 1초 자료를 평균하여 1분 자료를 생성한다.

    o 매 분마다 현재부터 과거 2분전까지의 1분 평균 자료 3개를 평균하여 3 분 이동평균을 생성한다.

    o 매 10분이 되면 10분간 1초 자료를 평균하여 10분 평균자료를 생성한다.

    o MPM으로부터 순간 자료 송신 명령을 수신하면 순간 자료를 송신한다.

    o MPM으로부터 1분 자료 송신 명령을 수신하면 1분 평균 자료와 3분 이동 평균자료를 송신한다.

    o MPM으로부터 10분자료 송신 명령을 수신하면 10분자료를 송신한다.

    o 습도는 대기온도, 노점 값을 사용하여 습도 값을 산출한다.

 □ 대기온도, 노점온도, 풍속 신호의 형태

    o 대기온도 : 신호의 형태는 0-10V까지의 ADC(AD574)로 그 전압을 읽어서 -50℃ ∼ +50℃로 수치연산하여 나타낸다.

    o 노점온도 : 신호형태는 0-10V까지의 전압값이며, ADC9(AD574)로 그 전압을 읽어서 -30℃ ∼ +35℃로 수치연산하여 나타낸다.

    o 풍속센서 : 내부구조는 구멍이 많이 뚫린 원판(14Holl, 30Holl)에 슬릿을 장 착하여 그 슬릿이 회전함에 따라 나오는 펄스(주파수)를 세어 그 펄스의 주파수에 따른 풍속값을 출력한다.

 □ 신호측정 방법

    o 기온값 : 센서의 선을 모두 Logger에 접속하고 신호출력 선을 테스터로 측정하면 다음과 같이 전압값과 대기온도 값이 대응된다.

     테스터 전압값 기온값

     0V -50℃

     2.5V -25℃

     5V 0℃

     7.5V 25℃

     9.9V 50℃

    o 풍속값 : 센서의 선을 Logger에 접속하고 신호출력 선을 테스터로 측정하 여 그 값을 알기 쉽지않다. 따라서 Oscilloscope와 같은 장비를 가지고 측정하여야 정확하게 파악할 수 있다.

     주파수 풍속값

     45 hz 3 m/s

     80 hz 5 m/s

     160 hz 10 m/s

     248 hz 15 m/s

     333 hz 20 m/s

     420 hz 25 m/s

     507 hz 30 m/s

     593 hz 35 m/s

     680 hz 40 m/s

     766 hz 45 m/s

     853 hz 50 m/s

     940 hz 55 m/s

     1027 hz 60 m/s

 □ SAM1, 2 Board 이상유무 판단

    o 풍속

    전원공급 여부를 판단하기 위하여 터미널에서 전압이 약 10V∼12V의 전압이 출력되어야 한다. 풍속값이 제대로 측정하고 있는 지를 판단하려면 위에서 정한 주파수를 입력하여야 하므로 특별한 장비가 필요하므로 간이로 테스트하는 수 밖에 없다. 2개의 테스터 봉중 하나를 빼들고 한쪽선을 풍속 전원 출력단자에 연결대고 풍속신호 입력 터미널에 주파수 비슷한 신호를 넣으면 LCD에 그 풍속값이 출력되어야 한다.

    o 대기온도

    대기온도 센서에 전원공급 여부를 판단하기 위하여 터미널에 있는 온도센서 전원 단자의 저항을 측정하면 약 0∼10V가 나와야 한다. 대기온도 보드의 측정여부와 올바른 측정을 하는지 판단하기 위하여 정확한 저항값을 입력하면 그에 따른 기온값이 출력되어야 한다.

    o 노점온도

    노점센서의 전원공급 여부를 판단하기 위해 테스터로 터미널에 나와 있는 노점센서 전원단자의 전압을 측정하면 약 0∼10V가 나와야 한다. 노점보드의 측정여부와 올바른 측정을 하는지를 판단하기 위해 정한 전압값을 입력하면 그에 따른 노점 값이 출력되어야 한다.

 (3) SAM 3(Signal Acquisition Module 3 : 관측 기능)

  □ 개 요

    온도, 노점 Sensor에서 출력되는 아나로그 및 디지탈 신호를 각각의 출력 형태에 맞추어 일정한 Level의 전압 또는 펄스로 변환하여 디지털 코드화하여 Main Processing Module로 전송한다

    습도는 대기온도, 노점센서에서 출력되는 신호로 계산하여 전송된다.

  □ 구 성

    o MPU : 89c51 (One Chip Micro Processer)

    o Master Clock : 22.1184 ㎒

    o ROM : 32 Kbyte

    o RAM : 8 Kbyte

    o A/D Converter : 12 Bit

    o Counter : 3 Channal

    o SIO : 1 Port

    □ 구성도


    [그림] Sam 3 보드

    □ 기 능

    o MPM으로부터 Initial Sign을 수신하면 관측 자료 Buffer를 Clear하고 동작을 다시 시작 한다.

    o 매 초마다 대기온도 Sensor를 Sample하여 Digital Code로 변환하여 1초 평균 대기온도값으로 만든다.

    o 매 초마다 지중온도 Sensor를 Sample하여 Digital Code로 변환하여 1초 평균 지중온도값으로 만든다.

    o 매초마다 이동평균값을 비교하여 최고 대기온도, 노점온도, 지중온도 값을 산출한다.

    o 매 초마다 1분간 1초 자료를 평균하여 1분 평균자료를 생성한다

    o 매 분마다 현재부터 과거 2분전까지의 1분 평균자료 3개를 평균하여 3분 이동 평균자료를 생성한다.

    o 매 10분이되면 10분간 1초 자료를 평균하여 10분 평균자료를 만든다.

    o MPM으로부터 순간자료 송신명령을 수신하면 순간 자료를 전송한다.

    o MPM으로부터 1분 자료 송신 명령을 수신하면 1분 평균자료와 3분 이동평균 자료를 전송한다.

    o MPM으로부터 10분자료 송신 명령을 수신하면 10분 자료를 전송한다.

    o 습도는 대기온도, 노점 값을 사용하여 습도값을 산출한다.

    (4) SAM 4(Signal Acquisition Module 3 : 관측 기능)

    □ 개 요

    지상의 수중온도, 전천복사, 반사복사를 Check하는 Board이며 수중온도, 순복사 Sensor에서 출력되는 아날로그 또는 디지털 신호를 각각의 출력형태에 맞추어 일정한 Level의 전압 또는 펄스로 변환한 후 디지털 코드화하여 Main Processing Module로 전송한다.

    □ 구 성

    o MPU : 89c51 (One Chip Micro Processer)

    o Master Clock : 22.1184 ㎒

    o ROM : 32 Kbyte

    o RAM : 8 Kbyte

    o A/D Converter : 12 Bit

    o Counter : 3 Channal

    o SIO : 1 Port

  □ 기 능

    o MPM으로부터 Initial Sign을 수신하면 관측 자료 Buffer를 Clear하고 동작을 다시 시작한다.

    o 매 초마다 수중온도 Sensor를 Sample하여 Digital Code로 변환하여 1초 평균 온도값으로 만든다.

    o 평균값을 비교하여 최고 수중온도, 전천복사, 반사복사, 순복사 값을 산출한다.

    o 매 분마다 1분간 1초 자료를 평균하여 1분 평균자료를 생성한다.

    o 매 분마다 현재부터 과거 2분전까지의 1분 평균자료 3개를 평균하여 3분 이동 평균자료를 생성한다.

    o 전천복사 반사복사 신호를 실제값으로 산출하며 이 자료를 이용하여 순복사 자료를 생성한다.

    o 매 10분이되면 10분간 1초 자료를 평균하여 10분 평균자료를 만든다.

    o MPM으로부터 순간자료 송신명령을 수신하면 순간 자료를 전송한다.

    o MPM으로부터 1분 자료 송신 명령을 수신하면 1분 평균자료와 3분 이동평균 자료를 전송한다.

    o MPM으로부터 10분자료 송신 명령을 수신하면 10분 자료를 전송한다.

 (4) RCM (Remote Control Processing Module : 진단기능)

  □ 개 요

    자료 처리기와 AWS의 통신 상태를 감시하여 Down Load 또는 제어명령이 입력되었을 때나 AWS의 상태가 비정상일 때 날짜, 시간, 상태를 저장한다.

  □ 구 성

    o MPU : 89c51 (One Chip Micro Processer)

    o Master Clock : 11.0592 ㎒

    o ROM : 32 Kbyte

    o RAM : 32 Kbyte

    o SIO : 2 Port

    o A/D Converter : 8 Bit 16 Channel

    o Counter : 2 Channal

  □ 구성도

  □ 기 능

    o MPM으로부터 Initial Sign을 수신하면 관측 자료 Buffer를 Clear하고 동작을 다시 시작한다.

    o 매 10초마다 각 부의 전압값을 읽는다.

    o 자료처리기로부터 송신되는 각종 제어 명령어를 검색하여 다음과 같은 명령어가 입력되면 수행한다.

    - 전압 Detail자료 전송요구 명령어가 입력되면 각 부의 실제 전압 상태를 전송한다.

    - Data Logger 상태자료 전송 요구 명령어가 입력되면 Data Logger의 상태 자료를 전송 한다.

    - data Logger 감시자료 전송 요구 명령어가 입력되면 Data Logger의 감시 자료를 전송한다.

    o 전송자료

    전압 Detail 자료

    Data Logger 상태 자료

    Data Logger 감시 자료

    o Reset 명령

    명령어가 입력되면 Data Logger를 Reset 한다.

    - 제어명령 수행

    Data Logger Reset

    Data Logger에서 아래와 같은 Event가 발생될 때 마다Logger 감시자료를 생성하며 일일 최고 100회로 하고 100회 이상 발생시 최초의 자료부터 삭제된다.

    - 감시 자료 생성

    자료처리기로부터 Down Load 명령을 입력받았을 때

    자료처리기로부터 Logger Reset 명령을 입력받았을 때

    전압 상태가 불량할 때

    Sensor 상태가 불량할 때

    Module 상태가 불량할 때

 (5) MPM (Main Processing Module : 처리 및 송수신 기능)

  □ 개 요

    Data Logger 가 처음 Booting되었을때나 자시가 되었을 때 Initial Sign을 송신하며 매 10초 마다 자료를 수집하여 LED Display Port로 전송한다.

  □ 구 성

    o MPU : 89c51 (One Chip Micro Processer)

    o Master Clock : 11.0592 ㎒

    o ROM : 32 Kbyte

    o RAM : 1 Mbyte

    o SIO : 3 Port

    o Counter : 2 Channal

    o Real Time Clock

    □ 구성도


    □ 기 능

    o Data Logger가 처음 Booting되었을 때나 00시 00분이 되었을 때 Initial Sing을 송신한다

    o 매 10초마다 순간 자료를 수집하여 LED Display Port로 전송한다.

    o 매 10초 마다 Module 상태를 진단하여 비정상 상태가 감지 되었을 때 해당 Module의 Flag를 Set한다.

    o 매 10분이 되면 평균자료를 수집하여 Memory에 저장한다.

    o 저장 일수는 7일을 기본으로 하나 Sensor의 수에 따라 증감 할 수 있다.

    o 자료 처리기로부터 송신되는 각종 명령어를 검색하여 순간 자료 전송 요구 명령어가 입력되면 순간 자료를 전송한다.

    o 자료 처리기로부터 송신되는 각종 명령어를 검색하여 1분 자료 전송 요구 명령어가 입력되면 1분 평균 자료를 전송한다.

    o 자료 처리기로부터 송신되는 각종 명령어를 검색하여 과거 정시 자료 전송 요구 명령어가 입력되면 과거 자료를 검색하여 해 당일의 자료를 전송한다.

    o 자료 처리기로부터 송신되는 각종 명령어를 검색하여 과거 10분 자료 전송 요구 명령어가 입력되면 10분 자료를 검색, 해당일의 10분 평균 자료를 전송한다

    o 자료 처리기로부터 송신되는 각종 명령어를 검색하여 Down Load명령어가 입력되면 해당 자료를 Set 한다.

  □ 전송 자료

    o 순간 자료

    o 1분 관측 자료

    o 10분 관측 자료

    o 정시 관측 자료

    o 과거 정시 자료

    o 과거 10분 자료

  □ Down Load 수행

    o AWS Version

    o 지점 번호 Set

    o Data & Time Set

    o Password Set

 (6) MEM (Buffer Memory Board : Backup 기능)

  □ 개 요

    Buffer Memory Board는 장기간 전원공급이 차단시에 자료 유실을 방지하기 위하여 자체 Backup Battery를 내장하고 있다. Battery 유효기간은 20일∼ 30일

  □ 구성도


 (7) CPM (communication Processing Module : 입출력 기능)   

  □ 개 요

    자료처리기로부터 송신되는 명령어를 MPM으로 전송하고 MPM에서 송신되는 자료를 자료처리기로 송신한다.

    Keypad로부터 입력되는 Key값을 검색하여 Code화한후 MPM으로 전송한 다.

  □ 구 성

    o MPU : 89c51 (One Chip Micro Processer)

    o Master Clock : 11.0592 ㎒

    o ROM : 32 Kbyte

    o RAM : 32 Kbyte

    o SIO : 4 Port

    o Counter : 2 Channal

  □ 구성도


 □ 기 능

    o MPM과 자료 처리기와의 통신을 중계한다.

    o 매 10초마다 순간 자료를 LED Display로 전송한다.

    o Keypad를 Check하여 Key 입력이 있으면 Key값을 검색하여 Code화한 후 MPM으로 전송한다.

    o MPM으로부터 전송되는 LCD Data를 수신하여 LCD Display로 출력한다.

 (8) Key&LCD (KEY & LCD : 표출 기능)

  □ 개 요

    Keypad & LCD Board는 16Key로 구성된 Keypad와 영문 16글자를 표시할 수 있는 LCD로 구성되어 있으며, Mode Key와 방향Key, ENT Key의 입력을 받아 기상 자료 및 Logger상태를 Display한다.

  □ 기 능

    Real Data Display

    Sensor 상태 Display

    Module 상태 Display

    각 부의 전압 상태 Display

    날짜, 시간, I/D, Password Setup

 (9) TB (Terminal Board : 연결 장치)

    각 Sensor와 연결되는 아나로그 신호선과 외부 장치와 연결되는 디지털 신호선, 전원 공급선 이 접속되는 Board로서 분리 및 접속이 용이한 스크루형 터미널 단자들로 구성되어 있다.

 (10) PSU(Power Supply Unit)

    Data Logger에서 필요로 하는 모든 전원을 공급해 주는 장치로서 무중단 전원공급을 위해 PSU는 Dual의 구조로 설계되어 있다.

 (11) PTB(Power Terminal Board)

    전원 공급의 입·출력 단자를 결성하는 Board로서 RCM Power와 FAN감시 회로가 내장되어 있다.

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제 9 장 농업기상자동관측 9.1 정 의 농업기상자동관측은 농업용AWS 즉, 농업기상관측시스템에 의한 자동관측을 말한다. 농업기상관측시스템은 측기탑과 보조설치대로 되어 있으며, 관측요소는 풍속(1.5, 4m), 기온(0.5, 1.5, 4m), 노점온도(0.5, 1.5, 4m), 지면온도..