天氣現(xiàn)象自動化觀測系統(tǒng)功能規(guī)格需求書

1、附件2降水現(xiàn)象儀功能規(guī)格需求書試行版中國氣象局綜合觀測司2021年11月1前言 11.1目標(biāo) 11.2適用范圍 11.3編寫依據(jù) 12功能要求 22.1觀測要求 22.2數(shù)據(jù)格式 23組成結(jié)構(gòu) 23.1傳感器 23.2數(shù)據(jù)采集 23.3外圍設(shè)備 23.4采集軟件 24技術(shù)要求 35環(huán)境適應(yīng)性要求 35.1氣候條件 35.2生物條件 35.3機械條件 45.4電磁兼容性要求 4電磁騷擾限制要求 4電磁抗干擾度要求 56電源要求 57可靠性要求 58可維護性要求 59平安要求 69.1標(biāo)記要求 6產(chǎn)品標(biāo)識 6熔斷器 6電源開關(guān) 6電擊危險 6其他標(biāo)記 69.2文件要求 69.3結(jié)構(gòu)平安 89.4電

2、氣平安 8941防電擊危險 8942保護接地措施 8943過流保護 9944根本電氣平安要求 910防雷要求 1010.1 一般要求 1010.2直接雷擊的防護措施 1010.3雷擊電磁脈沖的防護 10屏蔽措施 10等電位連接和采用公用接地系統(tǒng) 10供電系統(tǒng)電涌保護措施 1011結(jié)構(gòu)和外觀要求 1111.1 機械結(jié)構(gòu)要求 1111.2機械強度要求 1111.3材料與涂覆要求 1111.3.1 材料要求 11涂覆要求 1111.4外觀要求 121前言降水是指從天空降落到地面上的液態(tài)或固態(tài)的水，降水現(xiàn)象觀測是地面氣象觀測的根本內(nèi)容之一。實現(xiàn)降水現(xiàn)象自動觀測，將有效提高觀測的頻次和質(zhì)量，為預(yù)報效勞提

3、供更多有價值的氣象信息和觀測產(chǎn)品，是 氣象觀測自動化的重要組成局部。本需求書在?天氣現(xiàn)象儀 功能規(guī)格需求書試驗版?的根底上，根據(jù)降水類天氣現(xiàn) 象的實際觀測需求修訂而成。本功能需求書由中國氣象局氣 象探測中心牽頭編寫。1.1目標(biāo)本功能規(guī)格需求書以實現(xiàn)降水現(xiàn)象自動化觀測為目標(biāo)， 以天氣預(yù)報、氣候預(yù)測、人工影響天氣、氣象效勞的需求為 出發(fā)點，依托?天氣現(xiàn)象儀功能規(guī)格需求書試驗版?，提出降水現(xiàn)象儀的根本功能需求，旨在指導(dǎo)降水現(xiàn)象儀的設(shè) 計、研發(fā)與使用。1.2適用范圍本需求書適用于地面氣象觀測中降水現(xiàn)象儀的研發(fā)、考核、定型和使用。1.3編寫依據(jù)?地面氣象觀測標(biāo)準(zhǔn)?中華人民共和國氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，2007 年

4、?氣象儀器和觀測方法指南 第七版?世界氣象組織，2005 年?綜合氣象觀測系統(tǒng)開展規(guī)劃2021-2021年?中國氣象局，2021年?新型自動氣象氣候站功能規(guī)格書?中國氣象局，2021 年2功能要求能夠自動實現(xiàn)降水天氣現(xiàn)象要素觀測，數(shù)據(jù)采樣、存儲 和處理，并按照規(guī)定數(shù)據(jù)格式輸出。2.1觀測要求觀測要素：實現(xiàn)對雨、毛毛雨、雪、雨夾雪、冰雹等5種天氣現(xiàn)象的自動觀測與識別。2.2數(shù)據(jù)格式以中國氣象局氣象探測中心發(fā)布的?地面觀測氣象數(shù)據(jù) 字典?中天氣現(xiàn)象局部數(shù)據(jù)格式為準(zhǔn)。3組成結(jié)構(gòu)降水現(xiàn)象儀由傳感器、數(shù)據(jù)采集、外圍設(shè)備，及相關(guān)軟 件構(gòu)成等局部組成。3.1傳感器降水傳感器檢測降水信號，并區(qū)分降水類型。3.

5、2數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集局部指數(shù)據(jù)采集箱，內(nèi)含接口單兀、中央處理單元、存儲單元等。3.3外圍設(shè)備外圍設(shè)備包括供電電源和通訊接口等。3.4采集軟件采集軟件運行在數(shù)據(jù)采集控制單兀中，應(yīng)包含數(shù)據(jù)采 集、通信、控制、支持時間同步、采集參數(shù)自動保存、自重 啟、降水現(xiàn)象觀測與識別、參數(shù)設(shè)置與信息查看等功能。4技術(shù)要求1 降水類天氣現(xiàn)象識別準(zhǔn)確率：不小于 90%2 資料輸出頻次：1min5環(huán)境適應(yīng)性要求5.1氣候條件工作溫度：40 C+ 50 C相對濕度：10%100%大氣壓力：4501060hpa太陽輻射：1120w/m 2降水強度：06 mm/min5.2生物條件降水現(xiàn)象儀應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆烂咕胧?，但除非使用?/p>

6、特 殊的環(huán)境條件或使用方有要求時，不必通過長霉試驗來鑒定 其抗霉菌能力。降水現(xiàn)象儀應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆乐箘游飺p壞措施，如鼠咬、 蟻啃等。工作在正常大氣條件下的降水現(xiàn)象儀，應(yīng)在材料、外表 涂覆和工藝上采取相應(yīng)的措施，使其具有一定的抗化學(xué)活性 物質(zhì)危害的能力。鹽霧試驗時間應(yīng)不少于48小時，其他試驗條件符合有關(guān)行業(yè)或國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。5.3機械條件正弦穩(wěn)態(tài)振動：位移1.5mm加速度 5 m/s2頻率 29Hz ; 9200Hz非穩(wěn)態(tài)振動沖擊：峰值加速度 40m/s 2自由跌落：高度0.25m傾跌角度：30 °5.4電磁兼容性要求電磁騷擾限制要求降水現(xiàn)象儀電源端口和信號端口的傳導(dǎo)騷擾限制要求 分別見

7、表1和表2。表1電源端口傳導(dǎo)騷擾限值頻率范圍MHz限值dB卩V準(zhǔn)峰值平均值0.15 0.566 5656 460.5556465306050表2信號端口傳導(dǎo)共騷擾限值頻率范圍MHz電壓限值dB卩V電流限值dB A準(zhǔn)峰值平均值準(zhǔn)峰值平均值0.15 0.584 7474 6440 3030 200.5 3074643020降水現(xiàn)象儀電源端口和信號端口的輻射騷擾限值應(yīng)滿足表3的要求。表3在10m距離測量的輻射騷擾限值頻率范圍MHz限值dB 口 V/m30 23030230100037542電磁抗干擾度要求降水現(xiàn)象儀的各端口電磁抗擾度要求應(yīng)滿足表 4的要求。表4端口電磁抗擾度要求內(nèi)容試驗條件交流電源端

8、口直流電源端口控制和信號端口1.2/50卩S電壓8/20卩S電流浪涌沖擊抗擾度線對地：土 2KV線對地：土 1KV線對地：土 1KV電快速瞬變脈沖群抗擾度± 2KV 5Kz± 1KV 5Kz± 2KV 5Kz80MHZ-1000 MHz80MHZ-1000 MHz80MHZ-1000 MHz射頻電磁場輻射抗擾度3v3v3v80% AMk (1KHz)80% AMk (1KHz)80% AMk (1KHz)靜電放電抗擾度接觸放電：土 4KV空氣放電：土 8KV接觸放電：土 4KV空氣放電：土 8KV接觸放電：土 4KV空氣放電：土 8KV6電源要求1接入電源為交流單

9、相電源2電壓：220V ±15%3交變頻率：50 ±2.5 Hz7可靠性要求產(chǎn)品應(yīng)進行可靠性設(shè)計、試驗和驗證工作。可靠性： MTBFQ1 為000小時8可維護性要求整個系統(tǒng)易于擴展和維修。各部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)充分考 慮維修的方便性、快捷性和不易誤操作性。接線標(biāo)志清晰不 易混淆，應(yīng)采取充分的措施保證即使非專業(yè)人員操作也不易 產(chǎn)生誤操作。提供傳感器和通訊的狀態(tài)監(jiān)控。平均維修時間MTTR 要求：w 40 min9平安要求9.1標(biāo)記要求產(chǎn)品標(biāo)識降水現(xiàn)象儀至少應(yīng)標(biāo)明：制造廠商名或商標(biāo)或識別標(biāo)記制造廠商規(guī)定的產(chǎn)品型號、名稱或型號標(biāo)志數(shù)據(jù)采集器的型號、名稱和序列號傳感器的型號、名稱和序列號

10、熔斷器在每一熔斷器座上或其就近處標(biāo)上標(biāo)記，該標(biāo)記應(yīng)標(biāo)出 熔斷器的額定電流，如果該熔斷器能裝上不同電壓額定值的 熔斷器，那么還應(yīng)同時標(biāo)出熔斷器的額定電壓。電源開關(guān)電源開關(guān)應(yīng)標(biāo)明電源“通斷位置。電擊危險使用市電的降水現(xiàn)象儀應(yīng)在外殼顯著位置設(shè)“留神電擊 危險平安標(biāo)記。其他標(biāo)記降水現(xiàn)象儀的其他標(biāo)記要求和方法應(yīng)符合有關(guān)行業(yè)和 國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。9.2文件要求隨同降水現(xiàn)象儀應(yīng)提供含有下述內(nèi)容的文件：技術(shù)說明 書和使用或操作說明。從上述文件能夠獲得技術(shù)幫助的制造廠或供貨方的名稱、地址和盡可能多的通訊聯(lián)系方式、所有必要警告及注意 事項，防止人員傷亡或設(shè)備損壞，此外還必須包括以下根本 內(nèi)容：1簡介內(nèi)容包括設(shè)備在現(xiàn)

11、場可更換組件的逐項說明。降水現(xiàn)象儀額定工作條件，如：供電電壓或電壓范圍， 頻率或頻率范圍，以及功率或電流的額定值；所有輸入和輸 出連接的詳細描述；為降水現(xiàn)象儀設(shè)計給定的環(huán)境條件范 圍。2安裝包括：場地布置、定位和安裝和調(diào)試要求；保護接地說 明；與電源的連接；具體維護要求。3操作包括：在所有工作狀態(tài)下，操作控制鍵的識別和使用； 損耗材料更換的說明；清潔說明。4維護為平安目的所需，由用戶進行的預(yù)防性維護和檢查應(yīng)在 說明書中詳細給出。包括傳感器在現(xiàn)場維護時需要的所有常 規(guī)維護維修程序。由常規(guī)維護進度表和詳細維護流程組成。 所有需要維護的工程名稱及部件號、制造商都應(yīng)逐一列出。 提供詳細的校準(zhǔn)程序。5

12、部件清單包括：工程名稱、參考標(biāo)識、廠商代碼和零件編號。6圖紙包括所有大號圖紙。印刷電路版的原理圖、裝配圖、面 板和機箱連接線。此外，還應(yīng)提供性能測試報告、環(huán)境測試報告、功能檢 測報告、一般性檢查報告等，用于降水現(xiàn)象儀的質(zhì)量評定。9.3結(jié)構(gòu)平安降水現(xiàn)象儀結(jié)構(gòu)上的棱緣或拐角，應(yīng)倒圓和磨光。對于在產(chǎn)品壽命期內(nèi)無法始終保持足夠的機械強度而 需要定期維護或更換的部件，應(yīng)在產(chǎn)品使用說明書上醒目地 載明更換周期，并著重注明不這樣做的危險性。用作電氣連接或其他連接的螺釘連接件，如果其松脫或 損壞會影響平安，所以應(yīng)能承受正常使用時的機械壓力。室外無防護條件下使用的降水現(xiàn)象儀或部件，如無特殊 要求，其外殼防護等級

13、應(yīng)規(guī)定為IP65。9.4電氣平安防電擊危險機箱內(nèi)帶危險電壓的導(dǎo)電部件都應(yīng)有防護措施，足以避 免操作人員可能用手或一般維修工具直接接觸。把危險電壓引入機箱的導(dǎo)線在穿過機箱外殼處應(yīng)有絕 緣防護措施，這些導(dǎo)線進入機箱后應(yīng)適當(dāng)走線和固定，機箱 內(nèi)所有和這些導(dǎo)線可能直接接觸的金屬零部件都應(yīng)有接地 措施，以防一旦導(dǎo)線絕緣損壞，這些金屬零部件不致帶有危 險。保護接地措施降水現(xiàn)象儀各獨立部件和傳感器都應(yīng)有保護接地措施。各保護接地線不應(yīng)構(gòu)成回路，應(yīng)在導(dǎo)電的底板或機架上 設(shè)置一個點，作為保護接地、電源接地的公共接地點。從這 點到地的連接應(yīng)連續(xù)永久，連接導(dǎo)線截面積不小于16mm2接地端子或接地接觸件與需要接地的零部

14、件之間的連接電 阻不應(yīng)超過0.1 Q。過流保護使用市電的降水現(xiàn)象儀，必須對一次電路設(shè)置過流保護 裝置。根本電氣平安要求(1 )絕緣電阻使用市電供電時，在電源的初級電路和機殼絕緣電阻不 小于2M Q。使用12V直流電源供電時，電源初級電路和機 殼間絕緣電阻，不應(yīng)小于1M Q。(2 )泄漏電流使用市電供電時，降水現(xiàn)象儀泄漏電流值不得超過3.5mA。(3 )抗電強度使用市電供電的降水現(xiàn)象儀，電源的初級電路和機殼間 應(yīng)能承受幅值1500V，電流5mA的沖擊耐壓試驗，歷時一 分鐘，試驗中不應(yīng)出現(xiàn)飛弧和擊穿。試驗結(jié)束后儀器能正常 工作。使用低壓直流電源供電的降水現(xiàn)象儀，電源的初級電路 和機殼間應(yīng)能承受幅值

15、 500V，電流5mA的沖擊耐壓試驗， 歷時一分鐘，試驗中不應(yīng)出現(xiàn)飛弧和擊穿。試驗結(jié)束后儀器能正常工作10防雷要求10.1 一般要求應(yīng)具備防直接雷擊和防雷擊電磁脈沖的措施，防雷平安要求和設(shè)計應(yīng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。防雷類別確實定：根據(jù)QX4-2000第6條的規(guī)定確定防 雷類別。10.2直接雷擊的防護措施降水現(xiàn)象儀的傳感器、室外采集器、供電系統(tǒng)、無線通 訊的天線等，應(yīng)處在接閃器的保護范圍內(nèi)。防直接雷擊的沖 擊接地電阻應(yīng)不大于 10 Q。10.3雷擊電磁脈沖的防護屏蔽措施傳感器的信號線應(yīng)采用屏蔽電纜，采用非屏蔽電纜時， 應(yīng)外穿金屬管。電纜的屏蔽層和金屬管下端應(yīng)接到地網(wǎng)上。 降水現(xiàn)象儀到室內(nèi)的電纜線應(yīng)

16、敷設(shè)在電纜溝內(nèi)。敷設(shè)電纜溝 有困難時，在入戶前應(yīng)穿金屬管埋地。等電位連接和采用公用接地系統(tǒng)當(dāng)各傳感器分散布設(shè)時，應(yīng)采用共用接地系統(tǒng)地網(wǎng) 將所有金屬部件就近連接到該接地系統(tǒng)上。共用接地系統(tǒng)地網(wǎng)的接地電阻應(yīng)不大于4 Q。供電系統(tǒng)電涌保護措施降水現(xiàn)象儀采用電網(wǎng)或自備發(fā)電機供電時，應(yīng)在交流配 電盤處加裝沖擊通流量 limp不小于12.5kA的SPD ;在室內(nèi)微機電源用電插座上，加裝標(biāo)稱通流量In不小于5kA 的 SPD ;在室外采集器電源用電箱內(nèi)，加裝標(biāo)稱通流量In不小于20kA 的 SPD ；供電系統(tǒng)的電涌保護器的安裝要求，應(yīng)符合將要公布的QX2規(guī)定；11結(jié)構(gòu)和外觀要求11.1機械結(jié)構(gòu)要求機械結(jié)構(gòu)應(yīng)利于裝配、調(diào)試、檢驗、包裝、運輸、安裝、 維護等工作，更換部件時簡便易行。各零部件應(yīng)安裝正確、牢固，無機械變形、斷裂、彎曲 等，操作局部不應(yīng)有遲滯、卡死、松脫等。11.2機械強度要求降水現(xiàn)象儀和各種部件， 如立柱、傳感器安裝支撐件等