李淼

摘? 要：閃電定位儀是檢測(cè)雷電發(fā)生的氣象探測(cè)設(shè)備。文章介紹了vaisala公司TSS928閃電定位儀的功能特點(diǎn)和探測(cè)原理，根據(jù)三亞本場(chǎng)閃電定位儀在業(yè)務(wù)使用中的狀態(tài)，重點(diǎn)介紹日常檢查和部件更換的維護(hù)建議。

關(guān)鍵詞：閃電定位儀;功能應(yīng)用;日常維護(hù)

中圖分類號(hào)：P457? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）10-0172-02

Abstract： Lightning locator is a meteorological detection equipment to detect lightning occurrence. This paper introduces the functional characteristics and detection principle of TSS928 lightning locator made by Vaisala Company. According to the state of Sanya lightning locator used in business， the daily inspection and maintenance suggestions of component replacement are emphatically introduced.

Keywords： lightning locator; functional application; daily maintenance

引言

對(duì)于氣象觀測(cè)人員，傳統(tǒng)的觀測(cè)雷暴的方法是眼睛和耳朵，也就是只有看到閃電或聽(tīng)到雷聲才能報(bào)告雷暴。而這時(shí)，雷雨天氣已經(jīng)臨近甚至覆蓋機(jī)場(chǎng)，觀測(cè)的報(bào)告不能起到提前預(yù)警的作用。如果要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)雷暴對(duì)本場(chǎng)的影響，對(duì)于人工觀測(cè)來(lái)說(shuō)更是非常困難，要求觀測(cè)員必須時(shí)刻監(jiān)視天空，增加工作強(qiáng)度。并且各種外來(lái)光線和噪音（尤其是建筑施工噪音）還會(huì)干擾觀測(cè)員進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。

1 簡(jiǎn)介

TSS928閃電探測(cè)儀是直接探測(cè)放電現(xiàn)象的設(shè)備，能夠區(qū)分云間閃電和云地放電，并且能夠探測(cè)閃電發(fā)生的方位和距離，而且可以直接融合進(jìn)機(jī)場(chǎng)的氣象自觀系統(tǒng)。TSS928的探測(cè)距離可達(dá)50km，正是機(jī)場(chǎng)進(jìn)近區(qū)域，飛機(jī)下降高度準(zhǔn)備降落的關(guān)鍵區(qū)域。氣象人員提前掌握雷暴信息并告知空中交通管制和飛行員對(duì)于飛行安全是至關(guān)重要的。

圖1

2 TSS928組成部分和輸出方式

傳感器包括四個(gè)部分組成：

天線部分： 接收和發(fā)射信號(hào)到處理板。

主機(jī)箱：內(nèi)裝電子模塊和供電通許模塊。機(jī)箱經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)，耐候機(jī)箱，不銹門(mén)，帶鉸鏈和密封墊。完全防水和密閉。

電子模塊：包括解讀和處理天線信號(hào)的處理板。內(nèi)裝干燥劑。

供電通訊模塊：負(fù)責(zé)傳感器供電和對(duì)外通訊。該模塊包括供電通訊板和加熱器，它們都安裝在一個(gè)特殊的安裝盤(pán)上。供電通訊板上有一塊所選通訊方式的電路板。加熱器可使傳感器內(nèi)部始終保持在最低工作溫度之上。

TSS928有三種數(shù)據(jù)輸出方式，可以一起使用，也可單獨(dú)使用。

輪詢：只有收到查詢命令時(shí)傳感器才發(fā)送數(shù)據(jù)，這是默認(rèn)模式。

周期式：傳感器每分鐘傳送一次數(shù)據(jù)。

閃電：傳感器判斷出一次閃電之后發(fā)送一次閃電數(shù)據(jù)。

3 TSS928 技術(shù)特點(diǎn)

滿足地面自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)閃電距離和方位的要求;探測(cè)并報(bào)告云地閃電的距離和方位;對(duì)云中閃電進(jìn)行探測(cè)和計(jì)數(shù);交流、直流和交直流選項(xiàng);數(shù)據(jù)格式支持與常見(jiàn)通信系統(tǒng)之間直接接口;具備自診斷功能，可檢查傳感器的功能狀態(tài);在極端氣象條件下仍可保持性能;采用模塊化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)維修保養(yǎng)。

4 TSS928性能

Vaisala TSS928傳感器可針對(duì)氣象應(yīng)用提供關(guān)鍵性的本地閃電信息，并可提供威脅數(shù)據(jù)，以利于依托充分的資料，提前發(fā)出警報(bào)、啟動(dòng)安全程序并進(jìn)行設(shè)備隔離。對(duì)于那些閃電較感型作業(yè)來(lái)說(shuō)，實(shí)可謂堅(jiān)強(qiáng)的保障。

Vaisala TSS928采用專利閃電算法，在全球現(xiàn)今所有獨(dú)立式閃電傳感器中，測(cè)距較為精準(zhǔn)。因要求與光檢測(cè)達(dá)到一致，故可杜絕閃電誤報(bào)。采用ALARM閃電自動(dòng)報(bào)警及風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)TSS928數(shù)據(jù)的顯示。

Vaisala TSS928可探測(cè)：

閃電事件的光、磁和靜電脈沖，實(shí)現(xiàn)零誤報(bào);

30海里（56 km）范圍內(nèi)的云中閃電和云地閃電;

云地閃電分為三個(gè)距離區(qū)間：0-5;5-10和10-30海里（0-9、9-19和19-56km）;

云地閃電分為八個(gè)方向：N、NE、E、SE、S、SW、W和NW;

可采用Vaisala TSS928將閃電報(bào)告集成到METAR等氣象自動(dòng)觀測(cè)程序;

Vaisala TSS928可準(zhǔn)確報(bào)告云地閃電的距離和方向，并提供云中閃電計(jì)數(shù)。

5 計(jì)算方式

一次云地放電實(shí)際上是由一個(gè)或一個(gè)以上間隔極短的連續(xù)單獨(dú)放電組成的，加在一起叫做一次閃電，每一個(gè)單獨(dú)的放電叫做回?fù)?。傳感器探測(cè)單獨(dú)閃電回?fù)?。在正常運(yùn)行模式下，傳感器根據(jù)時(shí)間間隔和角度重合性對(duì)回?fù)暨M(jìn)行閃電歸組。1秒鐘內(nèi)發(fā)生的所有回?fù)艉团c第一次回?fù)艚嵌炔怀^(guò)正負(fù)5度的后續(xù)回?fù)舯徽J(rèn)為屬于同一次閃電。一次閃電所包括的回?fù)魯?shù)叫做乘數(shù)。閃電計(jì)數(shù)器每探測(cè)到一次閃電計(jì)數(shù)一次而不論閃電里包括幾次回?fù)?。傳感器?bào)告的距離是一次閃電中距離最近的回?fù)舻木嚯x。有個(gè)別時(shí)候不同云地閃放電的信號(hào)因發(fā)生的時(shí)間幾乎一致而被歸到一次閃電中并只計(jì)數(shù)一次。與一次云地閃在同一秒發(fā)生的云間閃不認(rèn)為是云地閃放電的一部分。除了報(bào)告閃電的距離，傳感器還能以方向八等分來(lái)報(bào)告閃電方向（東，西，南，北，東南，東北，西南，西北）。

6 日常維護(hù)及部件更換

只要安裝得當(dāng)，傳感器所需的階段性維護(hù)和修復(fù)很少。階段性維護(hù)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)某些故障，但不能解決某些安裝問(wèn)題。例如，傳感器密封不好可能導(dǎo)致傳感器電路損壞，這是需要維修的。傳感器中沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)部分，因此磨損只是長(zhǎng)期風(fēng)吹日曬造成的。刮風(fēng)攜帶的碎石子會(huì)打在設(shè)備上，動(dòng)物和人也有可能對(duì)室外的設(shè)備造成損壞。在某些地方，傳感器附近的雜草必須定期清理。定期到場(chǎng)地進(jìn)行檢查是必須做的。

（1）每天查看自檢結(jié)果。在計(jì)算機(jī)上輸入SELFTEST命令。如果自檢信息顯示一個(gè)自檢失?。‵），則傳感器存在問(wèn)題。輸入命令后，傳感器執(zhí)行一次自檢并發(fā)送自檢信息。這是一個(gè)用命令發(fā)起的自檢。傳感器發(fā)起的自檢每30分鐘自動(dòng)執(zhí)行一次，而命令發(fā)起的自檢可在任何時(shí)候進(jìn)行。但是，過(guò)頻的自檢可能會(huì)與探測(cè)自然閃電沖突。傳感器在計(jì)算完成一次閃電之后才會(huì)進(jìn)行自檢。（2）雷暴季節(jié)里要每天檢查傳感器的狀態(tài)信息，或者在雷暴較少的日子里每周檢查一次。在PC中輸入STATUS命令，注意狀態(tài)信息中報(bào)告值有無(wú)變化，尤其是注意自檢失敗率有無(wú)上升。（3）每年定時(shí)進(jìn)行接地檢查，檢查傳感器接地片和大地之間的地線，傳感器接地片和AC電源接線盒之間的地線，AC接線盒接地片與大地之間的地線，確保所有接地設(shè)備和接地都沒(méi)有銹蝕。如果有，應(yīng)及時(shí)更換。（4）檢查AC電源接線盒的保險(xiǎn)開(kāi)關(guān)，如果保險(xiǎn)開(kāi)關(guān)處于OFF，則檢查AC輸入到保險(xiǎn)開(kāi)關(guān)的連接;檢查AC電源接線盒的過(guò)壓保護(hù)器。如果狀態(tài)燈是紅的，則應(yīng)更換它。（5）檢查接線盒與傳感器外殼之間的套管和電纜，看是否接頭連接牢固，并且看電纜有無(wú)剝落，折疊，開(kāi)口或腐蝕。檢查進(jìn)入傳感器的電源和通訊電纜，它們通常比較長(zhǎng)，看電纜有無(wú)剝落，折疊，開(kāi)口或腐蝕，并確保連接牢固。（6）檢查電源通訊板上電源線的瞬時(shí)保護(hù)器是否損壞（交流用CRI，CR2，CR3，CR4，交/直流和直流用CR3和CR4）。如果有燒焦痕跡，開(kāi)裂和積碳則意味著可能有損壞。在對(duì)地短路的同時(shí)，這些器件的壽命漸漸縮短。最終這些TS喪失了散熱和回復(fù)能力之后會(huì)短路并打開(kāi)保險(xiǎn)。一個(gè)長(zhǎng)電涌會(huì)將電源輸入電路中保險(xiǎn)燒斷。（7）在S1、S2電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，檢查處理器，通訊和電源通訊板上的LED指示燈，它們表示傳感器的工作狀態(tài)。

以下部件可以更換：傳感器外殼干燥劑;AC供電接線箱的過(guò)流保護(hù)器。

更換干燥劑：首先查看維護(hù)日志。如果干燥劑包已經(jīng)一年沒(méi)有換過(guò)，則需要更換了。打開(kāi)傳感器外殼，除掉舊的干燥劑包，把一個(gè)新的放在電子模塊的干燥劑托盤(pán)上。關(guān)上機(jī)箱門(mén)封緊外殼。這種維薩拉提供的單獨(dú)包裝的干燥劑從許多供應(yīng)商處都可以買(mǎi)到，它應(yīng)符合美國(guó)軍隊(duì)指標(biāo)MIL-D-3464，一型和二型。一包的劑量可以在25攝氏度，20%相對(duì)濕度的環(huán)境中吸收至少3克的水份，或者在相同溫度，40%相對(duì)濕度吸收至少6克的水份。一型可以用在各種場(chǎng)合，二型須在無(wú)塵環(huán)境中使用。注意：一定要將干燥機(jī)儲(chǔ)藏在密閉的容器中。

更換AC過(guò)流保護(hù)器：查看AC供電接線箱的過(guò)流保護(hù)器。如果狀態(tài)窗呈紅色，則需要更換相同電壓等級(jí)的過(guò)流保護(hù)器。步驟如下：（1）去掉或斷開(kāi)AC電源到AC供電箱的連接。（2）輕輕地將過(guò)流保護(hù)器向前推出，直到斷開(kāi)，注意連接的方向。（3）將新的過(guò)流保護(hù)器對(duì)準(zhǔn)方向輕輕地推進(jìn)接線箱，直到卡住為止。（4）重新把AC電源與AC供電接線箱接起來(lái)。（5）查看傳感器供電指示器。

7 結(jié)束語(yǔ)

閃電定位儀是比較新的自動(dòng)氣象探測(cè)設(shè)備，可將閃電數(shù)據(jù)導(dǎo)入到氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)中，給觀測(cè)員和管制員提供了更有效的雷雨季節(jié)保障，重要性也日益趨升。氣象機(jī)務(wù)員因當(dāng)對(duì)閃電定位儀的工作原理和性能積極掌握，日常做好閃電定位儀的檢查維護(hù)工作也至關(guān)重要，能確保閃電定位儀的運(yùn)行穩(wěn)定性。

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