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波文比观测系统
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北京华益瑞科技有限公司自 2007 年以来一直从事生态气象、空气质量、水文水质、物候及植被指数、土壤监测、风沙监测、遥感观测、工业与新能源等领域的方案咨询、系统集成、产品研发、售后安装及技术培训等。向广大客户提供系统的完整解决方案以及技术服务的专业化企业。
工作地点设有：北京总部，西安技术服务中心，大连办事处，长沙办事处。目前公司经营职能部门比较齐全：设有：销售部、市场部、研发部、售前部、采购部、生产加工部、测试部、技术野外安装部、运维保障部、仓储物流部、项目实施中心、财务部、外贸部、行政人力部等。
我公司目前代理世界生态气象及环境观测行业生产厂商的前沿科技产品，如：美国 Campbell、美国 Stardot、美国Stevenswater、美国 Spectrum、美国 Apogee、 荷兰 Kipp&Zonen、荷兰 Hukseflux、 英国 Gill、奥地利 Sommer、 挪威 Geonor、德国 Lufft 等。并拥有自主研发产品（采集器、气象类、土壤类等）。
我公司总员工人数80余人，拥有一支成熟有经验的技术团队。15年以上系统集成经验的技术工程师，熟悉使用各种数据采集器及各种传感器。对设备的特性与用户的需求有深刻的理解，可以非常贴近客户的需求设计他们所需要的系统。具有监测维护各种观测仪器的丰富经验，对许多研究机构和使用单位进行过多次系统的培训，我们始终强调对系统的稳定设计，为用户提供准确的数据，方便的操作维护。
我们先后为中国生态系统研究网络（CERN），中国森林生态系统定位研究网络(CFERN)和科技部 973/985 项目提供了先进的野外观测设备及售后技术服务，参与了中国通量网 China Flux 项目的建设，同时与以下单位保持密切的合作：中国科学院、中国林科院、中国农科院、中国气象局、国家海洋局、清华大学、同济大学等国家重点高校及其他研究所等。
自 2002 年以来开始建设 Chinaflux 网络的 8 个通量站（长白山站，千烟洲站，禹城站，鼎湖山站，海北高原草甸站，锡林浩特草原站，西双版纳站，拉萨当雄站）以来，到 2018 年年底为止，我公司累计总共参与建设了 200 套以上的涡动协方差观测系统；我们为中国生态系统研究网络（CERN）分别于 2013 年第一期和 2016 年第二期土壤温湿盐自动观测系统项目总计提供了 267 套自动观测设备。
我们的专长在于创造性地将相关领域的仪器设备与客户在野外的观测需求结合起来，为其提供合理解决方案。我们向客户提供现场安装、技术培训、日常运维等便捷的一站式服务，在过去些年中，我们在不同的监测领域积累了大量经验和技术，使得我们不仅在产品供应方面有强大的优势，而且在技术设计、支持和维护方面也可以提供高水平的服务，包括从初设、最终设计到安装调试。我们的专长在于创造性地将我们的核心仪器与实际中的自动观测起来，为用户实现合理化的配置。向客户提供现场安装、培训、调试、维护等满意的一站式服务。
这已成为我公司标准的业务服务模式，并得到了广大客户的认可。我们为从事科学研究的人群提供精准的仪器设备，并为他们提供技术服务。
我们始终坚信人才是企业发展的动力，在一群志同道合的年轻人共同努力下，我们定会为生态环境保护和国家的基础科学研究工作尽我们的一份力量。我们全体华益瑞人坚持“精准可靠，超越自我”，力争为广大科研人员提供更好的观测项目解决方案。
详细信息
能量平衡-波文比法（EBBR）是指通过测量净辐射、土壤热通量以及温度差和水汽压差，求出潜热和显热通量的一种方法。测量系统主要由四部分组成：数据采集器、高精度传感器、自动换位系统和自动切换系统。其中，数据采集器是通过采集和存储净辐射和土壤热通量等；通过自动换位测定系统采集和存储的温度和湿度差，以及对自动换位装置的触发换位控制；
英国物理学家Bowen（1926）在研究自由水面的能量平衡时提出能量平衡-波文比法（Energy Balance-Bowen Ratio,EBBR），利用水面与空气间的乱流交换热量（显热通量H）与自由水面蒸发水汽的耗热（潜热通量LE）之比，并结合能量平衡公式，求得显热通量和潜热通量的方法。
Bowen比推导公式如下：
其中，β为波文比，Kh和Kq分别为水、热湍流交换系数（假设Kh Kq）；为湿球常数，0.665（kPa/℃）；L为蒸发潜热系数，2.45（MJ/kg）；Cp为比气体常数；为温度差（可用实测温度差代替）； 为两个不同观测层间的水汽压差。
通过换位技术，消除由测量仪器本身产生的系统误差，从而使波文比的测量计算精度有较明显的提高。对两个温湿度传感器在一个换位周期的两组测量值之差取平均值，以消除系统误差，提高波文比的测量精度。
系统组成
1)CR3000数据采集器
*大扫描速率：100Hz
模拟输入通道：28个单端或14对差分
脉冲计数器：4个
开关激光通道：4个电压激发，3个电流激发
数字控制端口：3个SDM, 8个I/O或4个RS-232
通讯/数据存储端口：1个CS I/O,1个RS-232,1个并行外围设备
输入电压范围：±5Vdc
模拟电压测量精度：±（0.04%读数+偏移量），0～40℃
模拟分辨率：0.33μV
模拟/数字转换位数：16位
操作温度：-25～50℃（标准）；-40～85℃（低温扩展）
内存：2MB用于运行系统，4MB用于CPU、程序及数据存储
供电要求：10～16VDC
功耗：2mA(休眠状态)，3mA(1Hz采样频率)，10mA(100Hz采样频率)
可支持的通信协议：PakBus,Modbus, DNP3,SDI-12,SDM
可支持的互联网协议：FTP, HTTP, XML POP3, SMTP, Telnet, NTCIP, NTP
2）HC2A-S3 空气温湿度传感器
HC2A-S3是由瑞士Rotronic公司生产的温度和湿度一体式探头，是一种准确度高、坚实、耐用的可适用于野外长期观测的温湿度传感器。该传感器配有一个聚乙烯过滤器，用来防止灰尘和微粒进入，保证了传感器测量的*性和可靠性。在配备聚四氟乙烯（特氟龙）的过滤器后，HC2A-S3虽在响应时间方面略有下降（≤30s），但可大幅提高环境适应性，能够在海洋等高盐分、高湿度环境下正常使用。
主要技术参数
温度量程：-40～60℃（出厂标定量程）；-50℃～100℃（温度极限范围）
温度精度：±0.1℃（@10～30℃）
相对湿度量程：0～99%RH
相对湿度精度：±0.8%RH（@10～30℃）
长期稳定性：＜1%RH/年
供 电：3.3～5Vdc
3）NR01四分量净辐射传感器
测量参数：向上的长波辐射，向下的长波辐射，太阳总辐射，反射太阳辐射、净辐射
可选测量：反照率或太阳反射比，天空温度，日照时数和表面温度
短波辐射传感器(SW)：
短波光谱范围：285～3000nm
校准溯源至：WRR
校准不确定性：＜1.8%
长波辐射传感器(LW)：
光谱范围：4500～40000 nm
校准溯源至：WISG
校准不确定性：＜7%
温度传感器类型：Pt100（仪器自身温度）
加热器功率：1.5W @ 12VDC
操作温度：-40～80℃
4）土壤热通量板
HFP01是世界上流行的土壤热通量测量传感器，也可以通过墙壁和建筑物围护结构进行测量。传感器采用陶瓷/塑料复合材料本体，使总热阻保持较小。传感器非常坚固,性能稳定。它适用于在一个位置长期测量，以及多个位置进行系统集成测量。
技术性能参数
测量参数：热通量
感应区域：8×10-4m2
量 程 : -2000～﹢2000W/m2
灵敏度: 60×10-6V/(W/m2)
传感器热阻：71×10-4K/(W/m2)
传感器电阻范围: 1～4Ω
校准不确定性：±3%（k=2）
工作温度范围： -30～70℃
IP防护等级：IP67
5）03002风速风向传感器
操作温度：-50～50℃
风速测量
测量范围：0～50m/s，阵风60m/s
精度：±0.5m/s
启动风速：1.1m/s
输出信号：交流正弦波，每转1个脉冲
风向测量
量程： 0～360°（机械），0～352°（电子，8°开口）
精度：±5°
启动风速：1.3m/s
输出信号：模拟电压信号
供 电：电位计激发电压*大15VDC（03002）
6）TCAV平均土壤温度传感器
TCAV土壤平均温度探头采用E型（镍铬-康铜）热电偶探头，用于测量土壤表层以下6～8cm的土壤平均温度，可测得小面积土壤的垂直、水平两个方向的平均温度。每组探头拥有2×2共4个平行探针，每一个探针用于测量不同深度的温度。TCAV可与土壤热通量板和土壤温湿度传感器配合使用，从而计算出总土壤热通量。
技术性能参数
传感器类型：镍镉-康铜热电偶
典型输出：60μV/℃
重量：0.45kg（含15.24m电缆）
