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儀表網 行業標準】根據《中國水利學會團體標準管理辦法》(水學〔2020〕85號)有關規定,由中國水利學會組織相關單位編制的團體標準《高頻微波局地降水監測設備》已完成征求意見稿。現向有關單位及專家征求意見。
降雨是水文循環的關鍵環節,直接影響著徑流、蒸散發等水文循環要素及水資源量的時空分布,極端降雨事件也往往是洪澇、滑坡等自然災害的主要誘因。因此高精度、高時空分辨率的降雨動態監測資料,是實現水旱災害防治、水資源管理與調配等智慧水利應用的重要前提。
高頻微波局地降水監測設備,是利用無線電磁波在傳輸過程中,由途經的降水事件所造成的能量衰減反演鏈路沿程平均降水強度的技術,能夠捕捉復雜地形區域的局地降水信息。目前,國內利用高頻微波局地降水監測設備來測量降水的技術已初步成熟,通過部分區域的試點應用,驗證了該技術的可行性和降水測量準確性。該方法具有時空分辨率高、空間代表性好、覆蓋范圍廣、維護成本低等優點,可以作為
雨量計、天氣雷達等常規降水測量手段的補充。然而,在本標準起草之前,國內尚無該技術相關標準規范,各研究機構在儀器集成、數據管理、測雨算法等方面也未形成統一意見,限制了本技術的快速、健康發展和相關產品的有效、廣泛應用。
為此,河海大學聯合南京水利水文自動化研究所、江西省水文監測中心等單位,基于大量的無線微波降水監測試點應用經驗,制定《高頻微波局地降水監測設備》這一團體技術標準,旨在為高頻微波局地降水監測設備的生產、安裝、布設、使用提供參考依據,以用于局地降水強度的監測,為智慧水利信息基礎設施中的水利感知網、水利信息網提供數據支撐,為流域防洪、水資源管理與調配等“2+N”水利業務應用提供可靠輸入,為水利新發展階段的智慧水利建設提供高精度數據底板。
本文件按照 GB/T 1.1—2020《標準化工作導則 第 1 部分:標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。本文件共分為 7 章,主要技術內容包括設備設施、設備的安裝與布設、降水強度計算與分析等。
本文件規定了高頻微波局地降水監測設備的組成、安裝、使用與維護要求,包括微波降水監測原理,儀器設備的選型、安裝與布設,降水強度計算與分析等相關要求。
本文件適用于頻段處于15~50GHz的微波設備,針對海拔高度在0~4000米之間的降水事件的監測,可應用于水文、氣象、交通、應急、農業、保險等領域的實時降水監測。
設備組成:
高頻微波局地降水監測設備包括下列部分:
1.集成微波信號的發射、接收、采集、計算、分析等功能的高頻微波降水監測儀器及配套設施。
2.為實現降水監測而采用的微波鏈路布設方式與原則。
3.利用雨衰反演降水強度的算法。
標準化原則:
高頻微波局地降水監測設備應滿足:
1.在進行儀器集成時,應盡可能采用標準件或通用件。電路集成時,應盡量減少元器件數量和品種,并采用可靠的裝配工藝。在選用新器件時,應重點評估其可靠性指標。
2.在進行雨強計算分析時,應盡可能選取物理意義明確的參數和算法,應盡量減少算法中的參數數量。
降水監測原理:
微波信號在空氣中傳輸時,與大氣中的降水物體(如雨滴、雪、冰粒等)發生碰撞,在多次反射和散射后使傳輸信號強度逐漸減小,即微波信號的衰減程度與降水物體的形狀、大小、分布等因素有關系。
配套設施技術要求:
1.高頻微波降水監測儀器設備的架設安裝,需確保發射、接收裝置之間無遮擋,不易受外部環境影響而發生偏移、摔落、損壞等。
2.高頻微波降水監測儀器應配套有穩定的供電系統。
3.高頻微波降水監測儀器應采用移動通信或 GNSS 傳輸數據的,應配置有效的人工觀測、比測手段,且宜具備與其他自動化系統、局域網或廣域網連接的接口。
4.高頻微波降水監測儀器宜配備有應急衛星通信功能。
5.高頻微波降水監測儀器應具有可靠的抗干擾能力以及防人為破壞的措施。
6.高頻微波降水監測儀器設備運輸包裝應符合科學、牢固、經濟、美觀的要求。
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