论文部分内容阅读
摘要：区域自动气象站是气候观测体系的重要组成部分，能连续监测站点的温度、湿度、雨量、风向风速、气压、地温等气象要素，并自动采集、分析和生成气象数据产品及时上传，是气象部门加强气候观测，提高防灾减灾能力的重要举措。本文通过分析自动站雷电入侵途径，对区域自动站雷电综合防护工作进行研究分析，主要提出了自动站的防雷措施，并对区域自动站的日常维护管理工作进行了探究。
关键词：区域自动站；雷电综合防护；维护管理
中图分类号：C93文献标识码： A
近年来，全球变暖导致自然灾害偏多、偏重，强降水、冰雹、雷电、暴雨、干旱等极端天气气候事件发生的频率和强度都有所增强。随着气象科技的发展，决策气象服务在防灾、减灾工作中起到越来越重要的作用，各种预警信号的适时发布，对减少国家财产损失和保护人民生命安全起到了至关重要的作用。而区域自动气象站具有获取资料准确度高、时间和空间分辨率强并能获取空白区域资料的特点，使我国地面观测网对天气系统特别是中小尺度天气系统和灾害性天气系统的监测能力大大加强。区域自动气象站的观测系统的应用，为提高天气预报的准确度和精细化水平提供了重要资料基础，并且大幅度提高了灾害性天气的预警能力和人工影响天气的减灾防灾能力，对减少国家和人民的财产损失起到了重要作用。
一、自动气象站的雷电侵入途径
雷电电磁干扰主要通过传导耦合和辐射耦合方式传送到自动气象站，使其失效或损坏。除直击雷外侵入自动气象站的途径有3条，分别是电源线、传感器到采集器和采集器到主控微机之间的通道、网络的通信线路以及地电位的反击穿，其中以从电源线侵入概率最大。
1、直雷击
直击雷是指雷电直接击在建筑或设备上。虽然直击雷侵入自动气象站的情况较少，但是雷电还是有可能直接击中自动气象站的突出物体（如风杆等）造成危害。
2、雷电波侵入
雷电击中导体时，会产生强大的电压波和电流波，自雷击点向导体两端传播。因此，有时雷电虽然没有直接击中自动气象站的设备，但若击中与自动气象站相连接的电源线、信号线等导体时，通过传导耦合的方式将雷电波引入自动气象站设备，从而造成损坏。
3、雷电电磁感应
雷击放电时，其瞬间在其周围产生强大的变化电磁场，处在这个变化电磁场中的导体会感应出强大的电动势。如果这个导体与自动气象站设备相连，强大的电动势会沿着导体传到设备上，从而损坏自动气象站设备。
4、地电位反击
当自动气象站地网做得不符合要求，接地电阻过大，造成雷电流无法迅速的泄入大地。发生雷击时，电荷在地极周围堆集，电位向上浮动，形成很高的电压，这个高电压会沿着设备的接地线反击加到设备上，造成自动气象站设备的损坏。
二、自动气象站的雷电综合防护措施
1、雷电波从电源线和传感器入侵时的防御方法
雷电波从电源线入侵的概率比从其他途径入侵自动气象站的概率都大，因此，防止雷电波从电源线入侵自动气象站是很迫切的，必须严格规范气象站的供电系统。值班室的供电系统必须规范，自动站的设备、辅助设备及照明设备必须采用相互独立的供电系统，自动气象站的设备必须采用单相专线从进用户配电盘进行供电;总电源线的进户前端，后端都必须装配总的电源避雷器，然后避雷器还要与防雷地网做可靠的电气连接。
2、防止雷电波从传感器入侵的方法
防止雷电波从传感器入侵的较好的方法就是做好观测场防雷地网与风向风速传感器安装的避雷器的电气连接，还要保证所有的传感器的信号线均放置在接地的金属材质套管内，同时传感器的信号线还要与电源线在小同的管子内穿行。
3、综合防雷方案
（1）值班室和观测场共同防护直击雷
常规的建筑物防止击雷一般都是在建筑物中安装避雷针、避雷网、避雷带或将它们混合组成接闪器，把建筑物顶部的板筋和内部的柱子内的主钢筋作为引下线，建筑物底部的基础钢筋作为接地体，实现将雷电流安全的排放到大地中。
（2）观测场地网的设置
观测场内所有的设备必须要与地网实现牢固的连接。观测场的地网主要功能就是把雷电流传输到大地。一般情况下，地网是沿着围栏周围设計为闭合的环形，接地极安装在围栏外以保证数据缆线与接地线之问的安全距离。观测场的地网应沿着自动气象站线缆地沟辐射延伸至值班室，与值班室的采集器、计算机等设备的保护及设备的工作接地合设一个共极，辐射延伸接地体铺设在线缆地沟的底部，埋设深度离地面至少1m ,埋设完毕后要回土并且夯实被挖出的土壤。
（3）控制室内部防雷系统
自动气象站的绝大多数室内设备都是安装在计算机房内部，传感器和采集器获得的数据都要在这里进行处理和存储，机房可以说是一个自动气象站的心脏。计算机房的设备包括气象站的服务器、交换机、视频监控系统、UPS等。在计算机房中要进行等电位连接，等电位连接配设在计算机房的配电箱中，一般采用S型、星型结构。
三、区域自动气象站日常维护管理
1、仪器设备的维护管理
加强区域自动气象站观测仪器的日常维护、确保传感器正常工作是维持区域自动气象站安全运行的基础工作，因此要定期检查各类传感器，清除传感器内外灰尘等，对影响设备运行的故障问题做到早发现早处理。此外，还应配备备份仪器，如果不具备保存条件的应在市级或以上部门进行设备备份，并由专人进行备份仪器保管，定期接受相关部门检验。在区域自动气象站一旦出现必须更换仪器的故障时能及时得到更换，避免数据的丢失。
2、配备专业维护人员加强维护管理
区域自动气象站是无人值守站点，所有观测仪器均处在野外，仪器在使用过程中极可能出现故障等问题，因此需要配备具有相关技能的专兼职人员定期进行仪器维护和管理，该维护人员应拥有5年以上测报工作经验，尽职尽守，勤于学习上进，对区域自动气象站出现的故障问题能在最短时间内找出故障原因并修复故障问题，保证小故障不出站，大故障能准确分析其发生原因并及时上报上级业务主管部门，尽可能保证观测数据资料的完整。
3、加大自动气象站环境保护宣传教育
区域自动气象站建成后，应与每个区域自动气象站所在单位签订观测环境保护和设备安全保障书面协议，保证做到有专人看护，防止出现非工作人员进人等破坏行为。并通过加大宣传、发放气象探测环境保护等材料来宣传加强提高群众对气象探测环境保护重要性的认识，不断增强气象探测环境保护意识，从而做到监督、防范违反气象法的不法行为发生，确保各个区域自动气象站安全运行。
参考文献
[1]吴采霞，蒲利荣.自动气象站的日常维护和故障排除[J].气象研究与应用，2011, 32 (S2)
[2]国家技术监督局自动气象站场室防雷技术规范QX30-2004[S]北京:中国标准出版社,2004
[3]戴世昆，晏敏.自动气象站的雷电防护措施[J].广西气象2005.26
关键词：区域自动站；雷电综合防护；维护管理
中图分类号：C93文献标识码： A
近年来，全球变暖导致自然灾害偏多、偏重，强降水、冰雹、雷电、暴雨、干旱等极端天气气候事件发生的频率和强度都有所增强。随着气象科技的发展，决策气象服务在防灾、减灾工作中起到越来越重要的作用，各种预警信号的适时发布，对减少国家财产损失和保护人民生命安全起到了至关重要的作用。而区域自动气象站具有获取资料准确度高、时间和空间分辨率强并能获取空白区域资料的特点，使我国地面观测网对天气系统特别是中小尺度天气系统和灾害性天气系统的监测能力大大加强。区域自动气象站的观测系统的应用，为提高天气预报的准确度和精细化水平提供了重要资料基础，并且大幅度提高了灾害性天气的预警能力和人工影响天气的减灾防灾能力，对减少国家和人民的财产损失起到了重要作用。
一、自动气象站的雷电侵入途径
雷电电磁干扰主要通过传导耦合和辐射耦合方式传送到自动气象站，使其失效或损坏。除直击雷外侵入自动气象站的途径有3条，分别是电源线、传感器到采集器和采集器到主控微机之间的通道、网络的通信线路以及地电位的反击穿，其中以从电源线侵入概率最大。
1、直雷击
直击雷是指雷电直接击在建筑或设备上。虽然直击雷侵入自动气象站的情况较少，但是雷电还是有可能直接击中自动气象站的突出物体（如风杆等）造成危害。
2、雷电波侵入
雷电击中导体时，会产生强大的电压波和电流波，自雷击点向导体两端传播。因此，有时雷电虽然没有直接击中自动气象站的设备，但若击中与自动气象站相连接的电源线、信号线等导体时，通过传导耦合的方式将雷电波引入自动气象站设备，从而造成损坏。
3、雷电电磁感应
雷击放电时，其瞬间在其周围产生强大的变化电磁场，处在这个变化电磁场中的导体会感应出强大的电动势。如果这个导体与自动气象站设备相连，强大的电动势会沿着导体传到设备上，从而损坏自动气象站设备。
4、地电位反击
当自动气象站地网做得不符合要求，接地电阻过大，造成雷电流无法迅速的泄入大地。发生雷击时，电荷在地极周围堆集，电位向上浮动，形成很高的电压，这个高电压会沿着设备的接地线反击加到设备上，造成自动气象站设备的损坏。
二、自动气象站的雷电综合防护措施
1、雷电波从电源线和传感器入侵时的防御方法
雷电波从电源线入侵的概率比从其他途径入侵自动气象站的概率都大，因此，防止雷电波从电源线入侵自动气象站是很迫切的，必须严格规范气象站的供电系统。值班室的供电系统必须规范，自动站的设备、辅助设备及照明设备必须采用相互独立的供电系统，自动气象站的设备必须采用单相专线从进用户配电盘进行供电;总电源线的进户前端，后端都必须装配总的电源避雷器，然后避雷器还要与防雷地网做可靠的电气连接。
2、防止雷电波从传感器入侵的方法
防止雷电波从传感器入侵的较好的方法就是做好观测场防雷地网与风向风速传感器安装的避雷器的电气连接，还要保证所有的传感器的信号线均放置在接地的金属材质套管内，同时传感器的信号线还要与电源线在小同的管子内穿行。
3、综合防雷方案
（1）值班室和观测场共同防护直击雷
常规的建筑物防止击雷一般都是在建筑物中安装避雷针、避雷网、避雷带或将它们混合组成接闪器，把建筑物顶部的板筋和内部的柱子内的主钢筋作为引下线，建筑物底部的基础钢筋作为接地体，实现将雷电流安全的排放到大地中。
（2）观测场地网的设置
观测场内所有的设备必须要与地网实现牢固的连接。观测场的地网主要功能就是把雷电流传输到大地。一般情况下，地网是沿着围栏周围设計为闭合的环形，接地极安装在围栏外以保证数据缆线与接地线之问的安全距离。观测场的地网应沿着自动气象站线缆地沟辐射延伸至值班室，与值班室的采集器、计算机等设备的保护及设备的工作接地合设一个共极，辐射延伸接地体铺设在线缆地沟的底部，埋设深度离地面至少1m ,埋设完毕后要回土并且夯实被挖出的土壤。
（3）控制室内部防雷系统
自动气象站的绝大多数室内设备都是安装在计算机房内部，传感器和采集器获得的数据都要在这里进行处理和存储，机房可以说是一个自动气象站的心脏。计算机房的设备包括气象站的服务器、交换机、视频监控系统、UPS等。在计算机房中要进行等电位连接，等电位连接配设在计算机房的配电箱中，一般采用S型、星型结构。
三、区域自动气象站日常维护管理
1、仪器设备的维护管理
加强区域自动气象站观测仪器的日常维护、确保传感器正常工作是维持区域自动气象站安全运行的基础工作，因此要定期检查各类传感器，清除传感器内外灰尘等，对影响设备运行的故障问题做到早发现早处理。此外，还应配备备份仪器，如果不具备保存条件的应在市级或以上部门进行设备备份，并由专人进行备份仪器保管，定期接受相关部门检验。在区域自动气象站一旦出现必须更换仪器的故障时能及时得到更换，避免数据的丢失。
2、配备专业维护人员加强维护管理
区域自动气象站是无人值守站点，所有观测仪器均处在野外，仪器在使用过程中极可能出现故障等问题，因此需要配备具有相关技能的专兼职人员定期进行仪器维护和管理，该维护人员应拥有5年以上测报工作经验，尽职尽守，勤于学习上进，对区域自动气象站出现的故障问题能在最短时间内找出故障原因并修复故障问题，保证小故障不出站，大故障能准确分析其发生原因并及时上报上级业务主管部门，尽可能保证观测数据资料的完整。
3、加大自动气象站环境保护宣传教育
区域自动气象站建成后，应与每个区域自动气象站所在单位签订观测环境保护和设备安全保障书面协议，保证做到有专人看护，防止出现非工作人员进人等破坏行为。并通过加大宣传、发放气象探测环境保护等材料来宣传加强提高群众对气象探测环境保护重要性的认识，不断增强气象探测环境保护意识，从而做到监督、防范违反气象法的不法行为发生，确保各个区域自动气象站安全运行。
参考文献
[1]吴采霞，蒲利荣.自动气象站的日常维护和故障排除[J].气象研究与应用，2011, 32 (S2)
[2]国家技术监督局自动气象站场室防雷技术规范QX30-2004[S]北京:中国标准出版社,2004
[3]戴世昆，晏敏.自动气象站的雷电防护措施[J].广西气象2005.26