降水現(xiàn)象儀功能規(guī)格需求書(試行版)

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2013年11月目 錄1 前言11.1目標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45.4.1電磁騷擾限制要求45.4.2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 安全要求69.1標記要求69.1.1產(chǎn)品標識69.1.2熔斷器69.1.3電源開關(guān)69.1.4電擊危險69.1.5其他標記69.

2、2文件要求69.3結(jié)構(gòu)安全89.4電氣安全89.4.1防電擊危險89.4.2保護接地措施89.4.3過流保護99.4.4基本電氣安全要求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1010.3.1屏蔽措施1010.3.2等電位連接和采用公用接地系統(tǒng)1010.3.3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1111.3.2 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基本

3、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，為預報服務提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部分。本需求書在天氣現(xiàn)象儀功能規(guī)格需求書（試驗版）的基礎(chǔ)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，以天氣預報、氣候預測、人工影響天氣、氣象服務的需求為出發(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)象儀的基本功能需求，旨在指導降水現(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

4、面氣象觀測規(guī)范（中華人民共和國氣象行業(yè)標準，2007年）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)發(fā)展規(guī)劃（2010-2015年）（中國氣象局，2009年）新型自動氣象（氣候）站功能規(guī)格書（中國氣象局，2010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)象部分數(shù)據(jù)格式為準。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)成等部分組成。

5、3.1 傳感器降水傳感器檢測降水信號，并區(qū)分降水類型。3.2 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集部分指數(shù)據(jù)采集箱，內(nèi)含接口單元、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)采集控制單元中，應包含數(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)象識別準確率：不小于90%（2）資料輸出頻次：1min5環(huán)境適應性要求5.1氣候條件工作溫度：4050相對濕度：10%100%大氣壓力：4501060hpa太陽輻射：1120w/m2降水強度：06 mm/min5.2生物

6、條件降水現(xiàn)象儀應采取適當?shù)姆烂咕胧?，但除非使用在特殊的環(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)象儀應采取適當?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，應在材料、表面涂覆和工藝上采取相應的措施，使其具有一定的抗化學活性物質(zhì)危害的能力。鹽霧試驗時間應不少于48小時，其他試驗條件符合有關(guān)行業(yè)或國家標準的要求。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/s2自由跌落：高度0.25m傾跌角度：30°5.4電磁兼容性要求5.4.1電磁騷擾限制要求降水

7、現(xiàn)象儀電源端口和信號端口的傳導騷擾限制要求分別見表1和表2。表1 電源端口傳導騷擾限值頻率范圍（MHz）限值（dBV）準峰值平均值0.150.5665656460.5556465306050表2 信號端口傳導共騷擾限值頻率范圍（MHz）電壓限值（dBV）電流限值（dBA）準峰值平均值準峰值平均值0.150.584747464403030200.53074643020降水現(xiàn)象儀電源端口和信號端口的輻射騷擾限值應滿足表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(V/m)30230302301000375.4.2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滿足

8、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口直流電源端口控制和信號端口1.2/50S(電壓)8/20S(電流)浪涌沖擊抗擾度線對地：±2KV線對地：±1KV線對地：±1KV電快速瞬變脈沖群抗擾度±2KV 5Kz±1KV 5Kz±2KV 5Kz射頻電磁場輻射抗擾度80MHz-1000 MHz3v80 AMk（1KHz）80MHz-1000 MHz3v80 AMk（1KHz）80MHz-1000 MHz3v80 AMk（1KHz）靜電放電抗擾度接觸放電：±4KV空氣放電：±8KV接觸放電：±4

9、KV空氣放電：±8KV接觸放電：±4KV空氣放電：±8KV6 電源要求（1）接入電源為交流單相電源（2）電壓：220V±15%（3）交變頻率：50±2.5 Hz7 可靠性要求產(chǎn)品應進行可靠性設(shè)計、試驗和驗證工作?？煽啃裕?MTBF(Q1) 3000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)計應充分考慮維修的方便性、快捷性和不易誤操作性。接線標志清晰不易混淆，應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：40 min9 安全要求9.1標記要求9.1.1產(chǎn)品標識降水現(xiàn)

10、象儀至少應標明：制造廠商名或商標或識別標記制造廠商規(guī)定的產(chǎn)品型號、名稱或型號標志數(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9.1.2熔斷器在每一熔斷器座上或其就近處標上標記，該標記應標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，則還應同時標出熔斷器的額定電壓。9.1.3電源開關(guān)電源開關(guān)應標明電源“通”“斷”位置。9.1.4電擊危險使用市電的降水現(xiàn)象儀應在外殼顯著位置設(shè)“當心電擊危險”安全標記。9.1.5其他標記降水現(xiàn)象儀的其他標記要求和方法應符合有關(guān)行業(yè)和國家標準的要求。9.2文件要求隨同降水現(xiàn)象儀應提供含有下述內(nèi)容的文件：技術(shù)說明書和使用或操作說明。從上述文件

11、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，避免人員傷亡或設(shè)備損壞，此外還必須包括下列基本內(nèi)容：（1）簡介內(nèi)容包括設(shè)備在現(xiàn)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）維護為安全目的所需，由用戶進行的預防性維護和檢查應在說明書中詳細給

12、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。所有需要維護的項目名稱及部件號、制造商都應逐一列出。提供詳細的校準程序。（5）部件清單包括：項目名稱、參考標識、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)安全降水現(xiàn)象儀結(jié)構(gòu)上的棱緣或拐角，應倒圓和磨光。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

13、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安全，所以應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，其外殼防護等級應規(guī)定為IP65。9.4電氣安全9.4.1防電擊危險機箱內(nèi)帶危險電壓的導電部件都應有防護措施，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線在穿過機箱外殼處應有絕緣防護措施，這些導線進入機箱后應適當走線和固定，機箱內(nèi)所有和這些導線可能直接接觸的金屬零部件都應有接地措施，以防一旦導線絕緣損壞，這些金屬零部件不致帶有危險。9.4.2保護接地措施降水現(xiàn)象儀各獨立部件和傳感器都應有保護接地措施。各保護接地線不應構(gòu)成回路

14、，應在導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連續(xù)永久，連接導線截面積不小于16mm2。接地端子或接地接觸件與需要接地的零部件之間的連接電阻不應超過0.1。9.4.3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。9.4.4基本電氣安全要求（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。使用12V直流電源供電時，電源初級電路和機殼間絕緣電阻，不應小于1M。（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能承受幅值1500V，電流

15、5mA的沖擊耐壓試驗，歷時一分鐘，試驗中不應出現(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能承受幅值500V，電流5mA的沖擊耐壓試驗，歷時一分鐘，試驗中不應出現(xiàn)飛弧和擊穿。試驗結(jié)束后儀器能正常工作。10防雷要求10.1一般要求應具備防直接雷擊和防雷擊電磁脈沖的措施,防雷安全要求和設(shè)計應符合行業(yè)標準的要求。防雷類別的確定：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不大于10。10.3雷擊電磁脈沖的防護

16、10.3.1屏蔽措施傳感器的信號線應采用屏蔽電纜，采用非屏蔽電纜時，應外穿金屬管。電纜的屏蔽層和金屬管下端應接到地網(wǎng)上。降水現(xiàn)象儀到室內(nèi)的電纜線應敷設(shè)在電纜溝內(nèi)。敷設(shè)電纜溝有困難時，在入戶前應穿金屬管埋地。10.3.2等電位連接和采用公用接地系統(tǒng)當各傳感器分散布設(shè)時，應采用共用接地系統(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)）的接地電阻應不大于4。10.3.3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，應在交流配電盤處加裝沖擊通流量Iimp不小于12.5kA的SPD；在室內(nèi)微機電源用電插座上，加裝標稱通流量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，應符合將要頒布的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。各零部件應安裝正確、牢固，無機械變形、斷裂、彎曲等，操作部分不應有遲滯、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，應有足夠