宁超 杜平萍 鲁长海

摘要：太阳辐射表是农业气象领域的新兴重要观测设备，它的数据通过数字万用表来读取，精度只能达到0.01mV，本位采用6位半数字万用表的方法读取太阳辐射表数据，不但采集精度提高至0.001mV，而且通过根据数字万用表接口设计扩展数据线，实现同时采集20路辐射表数据的功能，并可以利用软件将测量数据计算和保存，取代人工记录，大大提高了太阳辐射表观测业务能力。

关键词：太阳辐射表;多路数据采集

中图分类号： TP399                               文献标识码：  A                    DOI编号：   10.14025/j.cnki.jlny.2019.16.076

太阳直接辐射是用太阳辐射表（简称辐射表或直射表）测量[1]。此辐射表可广泛应用于太阳能利用、气象、农业、建筑材料及生态考察部门[2]。

目前，辽宁省太阳辐射表观测实验现状存在以下不足：一是实验数据读取为人工读数，这种测量方法一人只能读取一台设备的数据，不能实现一对多的观测需求;二是万用表读数精度有限，影响辐射能量计算的准确性;三是实验数据没有专用计算软件进行处理，存在着很多重复性劳动，工作量大效率低。对此，本文提出使用6位半数字万用表配合专用扩展数接口实现太阳辐射表的多路采集与实验数据记录存储功能。

1设计多路采集数据线

根据Keithley2000高精度数字多用表的扩展接口，设计并制作满足20路太阳辐射表测量的多路采集数据线，其选用HDB44母头焊接40根镀锡纯铜导线，其性能满足测量太阳辐射表的0.001mV的要求[2]，焊点处用热封套管做绝缘处理，且每一对导线都做数字标记，用来分清线序，如图1所示。

2设计多路数据处理软件

为了能够最大限度地减轻实验人员的工作量，需要将采集到的多路辐射数据进行自动化处理。实现20通路的辐射数据并行测量和实时数据采集。所以，多路数据处理软件的设计理念是依照辐射表实验规程编写底层数据计算逻辑代码，并实现使用简单，运行稳定的操作界面。该软件使用python3.7作为开发环境，所以环境特别适合观测人员学习使用，通过短时间学习就能够解决业务中的很多问题[3]。本文利用numpy、pyqt4等关键包辅助实现各种功能，例如，将采集数据.dat文件中的字符串内容转化成计算机可处理的数据格式，并提取满足规程的60行测量数据，代码如下：

for i in range（ll）：

list_arr[i] = list_arr[i].split（）

a = np.array（list_arr）

a = a[0：60， ：]

dat文件的数据提取为计算机数字格式之后，就需要根据规程设计比对数据处理函数的代码，用numpy.std方法代表求矩阵fij的样本标准偏差：s=numpy.std（fij， axis=1，ddof=1）。

因为该软件需要具备同时处理20个辐射表的能力，所以需要20行的信息显示栏，即要布置20个pyqt4模块下的textlabel。但因为每次试验的辐射表数量无法确定，所以具体使用几行信息栏的textlabel数量是不定的，那么，在程序设计中就需要通過条件语句解决这个问题，并使用eval这个函数实现不确定数量的逻辑迭代功能，具体代码如下：

for i in range（len（true_index））：

if abs（self.stability[i]） < lim：

eval（“self.lineEdit”+str（true_index[i]+20）+ “.setText（‘合格）”）

else：

eval（“self.lineEdit”+str（true_index[i]+20）+ “.setText（‘不合格）”）

这里true_index是实际参与实验的辐射表数量，通过函数eval（）遍历每一个参与实验的辐射表所对应的信息栏，并写入合格或不合格。

3结语

太阳辐射表的多通道采集方法以及数据处理软件使用方便简单，具有良好的人机交互特性，使得太阳辐射表的观测、数据比对校准效率显著提升，而且可以实现一人操作多台设备的情形，通过计算机计算完全消除了人为误差。与其他面向对象的编程语言相比，python特别适合应用到计量检定数据处理领域，其编程方式简单，数学函数丰富，计量人员不用投入太多时间学习开发语言就可以完成软件的编写，节省大量时间。目前，已经有大量利用python解决数学模型可视化，科研数据处理可视化的研究工作，但鲜有将其利用在计量检定数据处理中，所以，本文为其他检定业务的数据处理提供了有效的解决办法。

参考文献

[1]黄思源，刘钧.新型自动气象站观测业务技术.北京：气象出版社，2008.

[2]张文煜.大气探测原理与方法.北京：气象出版社，2007.

[3]Eric Matthes.Python编程从入门到实践.北京：人民邮电出版社，2017.

作者简介：宁超，本科学历，中级工程师，研究方向：气象装备技术保障。