自动气象站接地系统（共9篇）
自动气象站接地系统 篇1
0引言
目前, 自动气象站向技术性方向发展, 采用了多项数字化技术, 如现场总线、嵌入式技术等, 改进了传统气象站的运行方式, 构建新型的自动气象站体系。自动气象站运行中, 全面设计防雷系统, 保护自动气象站内的设计和运行技术。
1自动气象站外部防雷系统设计
自动气象站外部防雷系统设计, 主要体现在观测场、工作室两个方面。观测场的防雷设计, 选用接闪杆装置, 预防直击雷的破坏, 接闪杆可以安装在风杆上, 避雷区域以外的设备, 可以在附近单独安装接闪杆, 观测场内, 相对比较高的设备, 都需安装接闪杆, 同时接闪杆的接地体, 要接入到自动气象站的共用接地系统内[1]。例如自动气象站内, 观测场的风杆结构, 在金属管上设计支撑件, 距离顶端200 ~ 300 mm的位置, 安装接闪杆, 采用绝缘杆固定, 接闪杆的水平距离, 大于500 mm, 接闪杆的引下线结构, 需要在风杆的上端拉入, 拉线上配置35 k V绝缘等级的绝缘子, 同时安装屏蔽电缆, 保障观测场内的稳定运行, 充分体现防雷系统设计的作用。
工作室是自动气象站的核心, 其在防雷系统设计方面, 有较高的安全要求, 主要是预防雷击产生的电磁干扰。工作室的防雷系统设计, 采用了接闪网防护, 接闪网内的接闪器, 接闪网采用明敷的方法, 还要配合接闪网的暗敷操作, 保障防雷的安全性[2]。接闪网设计时, 应该安排多根专用的引下线, 间距≤12 m, 引下线设计在气象站的外墙角, 四个墙角构成环形的接地方法, 就近连接接地装置。现代新型的自动气象站, 运行规模不大, 工作室的接闪网, 引下线结构采用圆钢材料, 有效的引导雷电流, 还可利用女儿墙结构, 配置铜绞线接闪带, 利用铜接线的电阻优势, 加快雷电流的排泄速度。工作室防雷系统内, 考虑到接闪网的应用, 应该选择自然接地体或金属类的接地体, 可适当增加人工接地体, 经过铜包钢辅助处理后, 人工接地体具有较为明显的优势, 适应工作室的接闪网防雷, 充分发挥接闪网的防雷作用。
2自动气象站内部防雷系统设计
2. 1屏蔽设计
自动气象站内部防雷系统内, 屏蔽设计是首要的任务。结合自动气象站防雷系统的应用, 分析内部防雷中的屏蔽设计: 1自然屏蔽。在自动气象站的钢筋混凝土结构上, 选择合适的连接点, 采用金属网, 将连接点接入到金属网内, 而且金属网内, 还要连接气象站建筑物的构件、门窗等, 实现等电位连接, 构成“法拉第笼”, 在气象站的空间上, 形成屏蔽层, 预防初级的雷电侵入。2线缆屏蔽。自动气象站内的线缆较多, 各种电线电缆, 最容易发生雷击风险, 线缆屏蔽设计后, 全面保护气象站的运行线缆, 气象站内, 选择有屏蔽层的线缆, 将其放入金属管内再埋设到地下, 起到双重屏蔽的作用, 线缆屏蔽, 具有全面化的特点, 全方位的保护自动气象站内的电缆。3仪器屏蔽。自动气象站内的仪器, 本身存在一定的电磁波, 最容易受到雷电攻击, 仪器方面, 采用全封闭式的防雷设计, 根据防雷系统的设计要求, 调整气象站内的仪器摆放, 降低雷电脉冲的破坏力度。
2. 2接地设计
自动气象站防雷系统设计内, 选择需要实行接地处理的设备, 按照接地设计方案, 完善接地处理[3]。自动气象站接地防雷中, 靠近观测场防雷接地网的设备, 可以就近连接到接地网内, 如雨量计、信号转接盒等, 优化接地设计的应用。
2. 3等电位设计
自动气象站等电位设计, 采用单点接地的方法, 设计成S型的网络结构, 保障等电位连接的全面性[4]。自动气象站内, 有计划的安排等电位连接, 而且各项设备、仪器、屏蔽层等, 都要接入到等电位网络内, 防雷设备, 同样需要采取导体连接的方式, 接入到等电位系统内。等电位设计中, 连接导线的长度, 控制在0. 5m以内, 截面积不能低于4 mm2, 使用多股绞合的绝缘铜线, 提高等电位的连接效率。
2. 4布线设计
自动气象站建筑内的布线, 主要是指电子系统布线, 为了预防雷击破坏, 布线设计时, 尽量不采取大回路设计, 提高防雷的能力。
2. 5防雷装置设计
近几年, 新型自动气象站的出现, 防雷装置在防雷系统设计中, 得到了充分的应用。防雷设计内, 比较常见的防雷装置是电涌保护器, 消除雷击过电流的干扰, 保护自动气象站的运行。
3结语
自动气象站中, 涉及到大量的系统模块, 增加了雷击的发生机率, 必须严格规划好防雷系统设计, 按照相关的设计要求执行, 以免影响自动气象站的安全运行。防雷系统的应用, 保护了自动气象站的运行, 确保气象站内各项设备、技术的可靠性。
参考文献
[1]赵丽霞.某自动气象站防雷设计[J].硅谷, 2015 (2) :276-278.
[2]陈刚, 杨小民.新型自动气象站观测场室防雷工程设计[J].现代建筑电气, 2015 (8) :18-21.
[3]聂武夫, 陈姣荣, 曹向林.自动气象站的防雷系统设计[J].科技资讯, 2013 (34) :244-246.
[4]敖振浪, 谭鉴荣, 李源鸿.自动气象站系统防雷关键技术设计与实现[J].计算机测量与控制, 2007 (10) :1392-1394.
自动气象站接地系统 篇2
基于WebGIS的玉溪市自动气象站查询系统
将internet技术与GIS技术相结合,完成玉溪地区自动气象站查询系统的设计与开发.系统以Visual Studio2005为开发平台,采用C#语言,借助GeoLibSDK平台提供的GIS功能服务,以SQL Server2005为数据库管理软件,基于Microsoft NETFramework框架,实现了玉溪地区自动气象站信息的实时发布、查询及图层管理、用户管理、统计分析等功能.
作 者：夏既胜 谈树成 王宝 XIA Jisheng TAN Shucheng Wang Bao 作者单位：夏既胜,谈树成,XIA Jisheng,TAN Shucheng(云南大学资源环境与地球科学学院,云南昆明,650091)王宝,Wang Bao(玉溪市气象局,云南玉溪,653300)
刊 名：地理空间信息 英文刊名：GEOSPATIAL INFORMATION 年，卷(期)：2009 7(2) 分类号：P208 关键词：GIS WebGlS 自动气象站 查询系统自动气象站接地系统 篇3
关键词：SMS,区域站,故障,报警
1概述
受全球气候变暖影响,极端天气气候事件频发,灾害性天气呈逐年增多的趋势,区域自动气象站(以下简称区域站)的建设,在防灾减灾气象服务工作中发挥了重要的不可替代的作用。近年来,根据湖南省气象局的统一布局, 共建设区域自动气象站2000余套,大大增强了探测灾害性天气的自动化程度,提高了风向风速、温度、雨量等气象要素预报的准确率,为各级领导广大人民群众提供了更为完善的气象服务。
区域自动气象站作为一种新型气象全自动观测设备, 在无人值守的恶劣环境下全天候全自动正常运行。随着使用年限的增加,设备已经进入了故障多发期,损坏率增加, 维修困难。随着建站数量的增加,给装备保障工作带来了更大的压力和工作量。由于现阶段区域站故障信息传达不及时,维护人员不能在故障发送的第一时间得知消息,进行维护处理,对自动气象站资料的连续性和完整性造成了严重的影响,如何在区域站发生故障时进行及时有效的维护 , 确保其安全、稳定运行 , 成为每个台站需要迫切解决的问题。
2设计思想
该系统通过后台实时运行,监控分析区域站上传数据, 当区域站出现缺测或者数据疑误的情况时,通过短信发送模块,将报警消息短信通知该区域站维护人员。
3系统设计
3.1系统架构
该系统使 用C++ 语言开发, 后台数据 库采用SQLSERVER。系统架构主要由省局区域站数据服务器、区域站数据监控服务器和短信发送模块组成。
3.1.1硬件
1) SMS短信模块:短息功能转发组件,用于发送短信。
2) 区域自动气象站:内含各气象要素传感器,用于获取外界气象要素值。
3.1.2软件
1) SMS短信驱动模块:SMS短信模块驱动,为SMS基站告警软件发送短信提供接口。
2) 区域站数据服务器:解析区域站报文,存储区域站数据,为区域站报警软件获取区域站信息提供接口。
3) 区域站报警软件:主要功能如下:
实时获取各区域站气象要素信息;
配置各气象要素报警范围;
配置短信发送模式(发送时间段限制,接收者等)。
4区域站报警软件设计
区域站数据服务器:接收区域站传输报文,分析报文并存储到数据库。
区域站监控服务器:运行区域自动气象站故障分析报警软件,当发现区域站故障时,提取出故障信息和站点信息,编成报警短信,并发送到短信发送模块。
短息发送模块:由短信MODEM、SIM卡、短信服务器软件组成。当接收到系统监控软件发送的报警短信时, 通过连接在区域站数监控服务器上的短信发送模块将报警短信通过移动运营商发送至指定用户手机。
4.1软件功能设计
(1)参数设置功能:在程序初始化运行时,需要设置参数信息,参数信息包括故障报警的时间阈值、台站维护人员信息(如图1)。
故障报警时间阈值N:将区域站故障分为数据错误和报文缺测,由于区域站传输中可能出现掉包的情况,为了避免偶尔出现的其他导致报文缺测触发发送报警短信的情况,只有在当前时次前N个时次连续出现故障时,才发送报警短信。
台站维护人员信息:所属地区(精确到台站),维护人员姓名、手机号码。
(2)故障分析功能:分为数据错误检测和报文缺测检测。首先检测当前时次报文是否缺测,如果没有缺测在检测该区域站各要素数据是否符合气候学界限值检查,当存在报文缺测或者要素缺测的情况时,记录站点故障信息。 该功能每小时按序将各个站点故障分析一次。
数据错误检测:检测报文各区域站要素值是否在气候学极值的范围内,当某要素值超出极值范围时,记录故障信息。
(3)故障检测功能:设计连续故障检测函数Failure(T, N)。在函数运行时检测当时次前N个时次的故障记录, 当N个时次同时存在故障记录时,返回TRUE,编辑发送报警短信。返回False时,退出,进入下一站点故障检测。
4.2相关数据库表设计
5总结
该系统对全省所有区域自动气象站的温度、湿度、气压、风向、风速等气象要素进行全天候监测,对于达到报警标准的站点立即发送报警短信通知相关维护人员,可以在监控人员不在电脑旁、深夜等情况下直接联系到人,即减轻了基层台站工作人员负担,又有效的排除了报警死角。
自动气象站接地系统 篇4
对地面自动气象观测系统风速滑动平均计算方法的探究
通过对<地面气象观测规范>第19章自动观测系统中风速的计算方法进行对比分析研究,认为该计算方法有不合理之处.
作 者：王永林 Wang Yong-lin 作者单位：广西区气象局监测网络处,广西,南宁,530022 刊 名：气象研究与应用 英文刊名：JOURNAL OF METEOROLOGICAL RESEARCH AND APPLICATION 年，卷(期)： 30(2) 分类号：P412 关键词：风速 计算方法 不合理 自动观测系统自动气象站接地系统 篇5
自动气象站的运行主要是靠里面的各种设备, 包括传感器以及各种感应原件。里面的各种设备和仪器具有输出电量等功能, 这些电量的数值会时刻改变, 当这种变化量的数据被采集后, 经过一定的加工和处理, 将其工程量进行转化。在得出各个气象的要素值后, 工作人员再按照一定的格式将所得要素值存在计算机的硬盘上。如果在自动气象站中设置的是定时观测, 工作人员就需要将得到的各种气象要素值储存到规定的格式中或定时数据文件中, 并且要以所得的数据为依据, 将气象报告记录下来, 形成不同的气象记录表和气象数据文件。
2自动气象站通信系统的具体维护或常规管理
2.1 采集器
需要定期的用工具, 比如毛刷等清扫采集器周围或顶部的灰, 还要注意在设备通电期间不能插拔各种传感器电缆。值班人员需要多注意和检查采集器上的电源指示灯, 看其能是否正常工作。而且工作人员还要定期清理机箱里的灰尘和污渍, 为了清理干净, 需要将其拆开, 同时还要彻底检查机箱内其它位置是否完好无损, 并要确保机箱上方不能放置任何物品。
2.2 风速传感器的维护
按照一般情况, 风速传感器不用进行日常的维护, 但如果有脏物严重堵塞了, 而影响了转动部件和堵塞其他部件之间的缝隙, 就需要清除上面的污垢, 但更需要注意的是在擦拭这些部件时不能运用润滑油之类的产品, 因为油性类的东西更容易沾染尘灰, 导致机器周转不灵。自动气象的传感器运行一段时间后, 轴承处可能会出现磨损情况, 所以要求工作人员及时更换轴承。对于风速传感器, 工作人员也要时常注意它具体的风向, 其在转动时是否顺畅, 如果有这种状况发生, 则要及时找出原因并且上报给上级部门, 以做好及时的修补工作。
2.3 温湿度传感器
每月或定期将百叶箱内的灰尘、污垢进行清理。要注意在清洗途中不能用湿抹布, 要用干抹布对其内部和底部进行细致的清洗, 而且在进行清洗时最好是天气晴朗无风或风速小的时候进行。并且工作人员要注意绝对不能用手去触碰传感器, 也不可以用湿抹布擦拭它, 并且要定期更换一个新的。
2.3.1 气压传感器
经常要检查气压的通气处是否被堵塞, 防止有其他污渍进入而将气压传感器的外孔堵住。
2.3.2 雨量传感器
测量工作人员要定期检查雨量传感器中是否会出现部分漏雨的情况, 在出口或通道处是否有其他污垢堵塞, 如果一旦发现, 则需要及时将传感器卸下来进行清理。同样在清理工程中不能用手直接擦拭, 更不能用油去冲洗, 以免造成测量器在测量中所得数据不准确。在维护雨量传感器时, 要拔掉信号接连线, 并将信号线的接头口用绝缘材料包裹起来。每次清洗雨量筒时, 要保证雨量筒安装结实和牢固。
2.4 地温传感器
定期对地温场松土并清除草地上的杂草。同时也要检查地面及地温的温度表, 地温器的支架安装是否牢固, 是否校正了。检查浅层支架与地面是否齐平, 要用PVC管把地温传感器的电缆保护好, 预防被虫啃咬。
3其他常见问题及相关处理方法
3.1 当工作人员在巡查采集箱时发现直流输出的指示灯不亮时, 如果发现是因为电源控制器保险管断开了, 只要更换一根保险丝就可以解决问题。
3.2 变压器有烧焦的现象, 会造成输入端的短路, 使空气开关自动跳闸。对于这种问题, 工作人员需要更换新的变压器才能解决问题。
3.3 户外的蓄电池安装在钢板框架的密封采集箱内, 工作人员在晚上值班时需要把采集箱门打开十多分钟, 降低箱内的温度, 以便延长蓄电池的工作寿命时间。
3.4 如果设备在运行时蒸发出现了问题那大多时候与里面的水质有关, 解决办法是可以频繁的给蒸发缸换新鲜的水液, 以保持缸内清洁。如果蒸发水位显示的是124.9mm, 这种情况一般是由于信号线没连接好插头或信号不好造成的。如果蒸发水位的变化非常小, 日累计与人工蒸发量之间相差太大时, 有可能和静水网附近的水泡有关。
4定期检查的具体维护工作
4.1 防雷
自动气象站的大部分设备都是由金属制造而成, 金属制造的设备很容易触电, 一旦气象站被雷袭击, 那么强电流就会在经过这些设备时造成信号变弱或者不稳, 以至于损害设备, 接收数据就不稳定。所以要求观测场中心的一切设备都要与地面连接, 以减少触电情况, 另一方面值班室的供电系统也要加装三级防雷器, 以免设备遭到雷的攻击而受损害。
4.2 防鼠
因为自动气象站有很多设备, 而这些的设备的连接又全是靠线路, 可想而知在气象站内是有很多信号电缆的, 而电缆的保护也是相当重要, 一旦遭到破坏, 则有可能导致整个气象站都无法正常工作。而老鼠又是最容易咬断线路的动物, 所以工作人员在观测场内要将所有的洞口堵住, 地沟盖也要盖好, 门窗也要关好。
4.3 防病毒
目前, 几乎所有的自动气象站都会配有计算机以及相关的网络设备, 而且计算机都是通过局域网与外网相通, 这就在很大程度上会使得病毒侵入到计算机内, 对测量造成一定的危害和影响。所有自动气象站的计算机一定要安装杀毒软件和防病毒软件, 而且要不断升级, 加强其杀毒的能力。
5结束语
自动气象站虽然正处于发展阶段, 但还是会有很多问题出现, 我们只有不断积累经验, 加强对其的管理和维护, 才能保证自动气象站能及时采集重要信息, 发挥它最大的作用, 为人民服务。
摘要：自动气象站作为一种能够自动测量数据并且将其存储的设备, 工作人员务必要做好关于维护自动气象站的工作, 提高自动气象站的准确性和精确度, 确保自动气象能够正常进行。自动气象站通信系统能够迅速收集气温、雨量、风速等各种气象要素的信息, 对于其重大的作用, 相关工作人员需要做好自动气象站管理方面与维护的工作。本文主要向大家介绍气象站的具体管理方法和维护措施。
关键词：自动气象站,通信系统,管理与维护
参考文献
自动气象站接地系统 篇6
关键词：北斗卫星,自动气象站,气象数据
北斗卫星导航系统是我国自主研发的卫星导航系统[1],广泛应用于交通、海洋、气象、水利和测绘等领域[2]。基于北斗卫星短报文通信功能的自动气象站数据传输系统[3]具有无覆盖盲区、全天候实时通信、数据传输成本低、可靠性和安全性高的特点,解决了偏远地区布设自动气象站数据传输困难的问题[4]。同时,北斗系统的授时和定位功能保证了自动气象站精确位置信息和气象数据时间的准确度[5]。
基于北斗卫星的自动气象站数据传输系统在福建和新疆等省份已初步推广应用[6],但由于气象数据长度远大于北斗短报文通信单次通信数据量[7,8],因此需分包发送。例如,CDT-441H型北斗用户机IC卡3级通信等级时单次最大通信量为78.5 B,发送数据协议长度为230 B的CAMS620-HM自动气象站数据时,要将数据分3包发送,而短报文通信服务频度为1 min,所以最小发送周期为4 min。可见,现有数据发送的方式不仅使发送频度减小,且使气象数据传输成功率和系统设备利用效率大大降低。此外,自动气象站多布设在偏远地区,对其的监测、维护和管理比较困难。
针对上述问题,设计了基于北斗的自动气象站数据传输管理系统,旨在运用数据压缩技术、北斗短报文通信技术和自动检测控制技术,解决北斗短报文单次通信限制气象数据传输的难题,提高对自动气象站监测、维护和管理的能力。
1 系统设计方案
基于北斗的自动气象站数据传输管理系统由FPGA处理器模块、北斗模块和外围检测控制模块组成。FPGA处理器模块通过I/O口与外围检测控制模块连接,通过双通信串口分别与自动气象站和北斗模块对接,构成集气象数据采集、压缩处理、传输和远程管理于一体的自动气象站数据传输管理系统。系统框图如图1所示。
系统包括3个功能模块:气象数据传输模块、远程管理模块和系统检测控制模块。气象数据传输模块接收、处理和发送气象数据;远程管理模块接收、识别和响应基于北斗短报文的远程管理指令;系统检测控制模块用于系统调试、自动检测和控制。
2 气象数据传输模块设计
2.1 数据传输模块工作流程
气象数据传输模块用于接收、处理和发送气象数据,数据传输结构如图2所示。
气象数据传输步骤为:(1)向自动气象站发送气象数据获取指令。指令的最大发送频度小于北斗导航模块的短报文通信频度,指令格式按照自动气象站的数据协议编写。(2)接收并识别自动气象站反馈的数据。根据自动气象站数据协议的起始位0x01和结束位0x0a判定数据的起始、结束和数据的长度,根据第2位0x55和第3位0x42识别数据类型。(3)处理接收到的一帧气象数据,包括数据预处理、数据压缩和数据编码。(4)通过北斗模块以短报文方式将编码数据发送到气象中心。
2.2 气象数据处理
数据处理是本系统的核心,系统根据气象数据的特点,采用预编码LZW编码和静态Huffman编码压缩气象数据。气象数据字符出现频率的高冗余度使利用字符出现频率冗余度压缩数据的LZW编码和Huffman编码能够保证气象数据压缩的效率,且均为无损压缩,保证了压缩后气象数据的信息量不会减少。系统数据处理流程如图3所示。
首先,对识别后的数据预处理,整理气象数据的标志位等辅助信息并调整数据格式。例如,去掉气象数据正文开始位、结束位等标志位。其次,运用LZW编码压缩数据的字符串,通过步进查询法判定输入的字符串是否与编码表预设的字符串一致,若一致则用预设的字符替代该字符串。然后,根据预设的静态Huffman编码对数据的字符变长编码。最后,整理数据并根据北斗短报文通信协议编码数据。
系统通过数学统计方法统计气象数据特点预设LZW编码表和静态Huffman编码表压缩气象数据,不传输LZW动态编码表和Huffman树的信息,降低了编解码的复杂度,提高了编解码速度。
3 远程管理模块设计
3.1 模块结构及工作流程
远程管理模块接收并响应气象中心基于短报文形式的远程管理指令,完成对数据传输管理系统、自动气象站系统和外围模块的远程管理。具体包括:获取小时和分钟气象数据、系统电源管理、位置定位、北斗模块初始化、通信端口设置、系统校时、气象数据发送频度设置和气象中心ID设置等。远程管理结构如图4所示。
气象中心远程管理流程如下:
(1)接收远程管理指令。通过北斗模块接收气象中心北斗短报文形式发来的管理指令。
(2)指令识别。通过查询法根据预设的指令码表判定指令的具体内容。
(3)指令响应。根据指令的具体内容发送相应控制指令。
(4)接收反馈信息。接收指令执行后的反馈信息并将其发送到气象中心。
3.2 远程管理指令设计
本系统远程管理指令采用指令内容首字母加标志位的格式,使指令具有很强的可识别性。例如,当系统漏发小时气象数据时,气象中心可以短报文形式发送指令XSSJ#,当系统收到指令后远程管理模块向自动气象站发送获取小时气象数据指令UCrn,自动气象站收到指令后反馈小时气象数据,系统接收到气象数据后调用数据传输模块将数据发送到气象中心。
现有基于北斗卫星的自动气象站系统缺乏远程管理功能,而本系统远程管理模块不仅能使气象中心实现对自动气象站系统的远程管理,而且管理功能丰富。
4 系统检测控制模块设计
本模块用于系统检测、控制和调试。一方面,本模块自动检测主板温度和电源电压等状态,实现控制电源通断、电池组切换、远程信息报警等功能。例如,当检测到系统存在异常时,模块自动完成控制功能并发送报警信息到气象中心;另一方面,在系统安装调试时配置系统初始参数,如通信端口波特率、气象数据发送频度、系统时间、报警阈值、气象中心ID等参数。系统检测控制模块的功能如图5所示。
本模块和远程管理模块共同完成对自动气象站的管理,模块的自动管理权限优先级小于气象中心远程管理指令,本模块的设计减少了人工管理的工作量,出现异常问题时能及时自动响应,保护系统设备。
5 系统验证
为验证系统LZW字符串编码与Huffman字符编码相结合对气象数据的压缩能力和系统的传输性能,分别设置了2 min、5 min、10 min、20 min 4种数据发送频度对系统进行验证测试,分别统计分析每种发送频度下的连续200帧气象数据,数据统计分析如表1所示。
远动自动化系统中的接地分析 篇7
在自动化相关系统中, 一般有以下几种地线:信号地 (模拟地、数字地) 、安全地、系统地、交流地。
模拟地作为传感器、变送器、放大器、A/D和D/A转换器中模拟电路的零电位, 直接与生产现场连接。数字地是计算机中各种数字电路的零电位, 应该与模拟地分开, 避免模拟信号受数字脉冲的干扰。两者都是为保证信号具有稳定的基准电压而设置的接地。
安全地的目的是使设备机壳与大地等电位, 以避免机壳带电而影响人身及设备安全和防止电磁干扰和雷击等因素对设备的影响和损坏而设置的接地。通常安全地又称为保护地或机壳地, 是为保证人身及设备安全而设置的接地。
系统地就是上述几种地的最终回流点, 直接与大地相连。地球是导体而且体积非常大, 因而大地的静电容量也非常大, 电位比较恒定, 所以人们把它的电位作为基准电位, 也就是零电位。一般系统维护人员很容易将安全地、系统地和交流地同等对待。其实三者相互联系, 但绝不等同。
交流地是计算机交流供电电源地, 即动力线地, 它的地电位取决于供电质量, 一般情况下较为稳定, 但并非理想状况下的零电位。在交流地上任意两点之间, 往往有几伏甚至几十伏的电位差存在。很容易带来各种干扰。因此, 交流地绝对不允许分别与上述几种地相连, 而且交流电源变压器的绝缘性能要好, 绝对避免漏电现象。
显然, 采用合理的接地方法是非常重要的。接地系统的选用一般可根据接地引线长度和电子设备的工作频率来计算高频阻抗及射频电阻, 然后选用合适的方式, 当频率小于1MHz时, 可以采用单点接地方式, 当频率高于10MH时, 可以采用环 (网) 状接地方式。在1至10MHz之间, 如果用单点接地时, 其地线长度不得超过波长的1/20, 否则应环状接地。单点接地的目的是避免形成地环路, 地环路产生的电流会引入到信号回路内引起干扰。
在过程控制计算机中, 一般采用分别回流法单点接地。回流线往往采用汇流条而不采用一般的导线。汇流条是由多层铜导体构成, 截面呈矩形, 各层之间有绝缘层。采用多层汇流条以减少自感, 可减少干扰的窜入途径。在要求高的系统中, 分别使用横向及纵向汇流条, 机柜内各层机架之间分别设置汇流条, 以最大限度地减少公共阻抗的影响。在空间上将数字地汇流条与模拟地汇流条间隔开, 以避免通过汇流条间电容产生耦合。安全地 (机壳地) 始终与信号地 (模拟地、数字地) 是浮离开的。这些地之间只在最后会聚一点, 并且常常通过铜接地板交汇, 然后用线径不小于300mm2的多股软线焊接在接地极上后深埋地下。
2 低频接地技术
2.1 一点接地方式
信号地线的接地方式应采用一点接地。一点接地主要有两种接法:即串联接地 (或称共同接地) 和并联接地 (或称分别接地) 。
从防止噪声角度考虑, 串联接地方式是最不适用的。由于地电阻是串联的, 所以各电路间相互发生干扰。虽然这种接地方式很不合理, 但由于比较简单, 用的地方仍然很多。当各电路的电平相差很大时就不能使用, 因为高电平将会产生很大的地电流并干扰到低电平电路中去。使用这种串联一点接地方式时还应注意把低电平的电路放在距接地点最近的地方。
并联接地方式在低频时是最适用的, 因为各电路的地电位只与本电路的地电流和地线阻抗有关, 不会因地电流而引起各电路间的耦合。这种方式的缺点是需要连很多根地线, 用起来比较麻烦。在远动系统中, 如果多台设备接地线合用同一接地点, 必须并联, 严禁串联。
2.2 实用的低频接地
一般在低频时用串联一点接地的综合接法, 即在符合噪声标准和简单易行的条件下统筹兼顾。也就是说可用分组接法, 即低电平电路经一组共同地线接地, 高电平电路经另一组共同地线接地。注意不要把功率相差很多、噪声电平相差很大的电路接入同一组地线接地。
在一般的系统中至少要有3条分开的地线 (为避免噪声耦合, 3种地线应分开) , 一条是低电平信号地线;一条是继电器、电动机等的地线 (称为噪声地线) , 一条是设备机壳地线 (称为金属件地线) 。若设备使用交流电源, 则电源地线应和金属件地线相连。这三条地线应在一点连接接地。使用这种方法接地时, 可解决计算机控制系统的大部分接地问题。
3 通道馈线的接地技术
3.1 电路一点地基准
一个实际的模拟量输入通道, 总可以简化成由信号源、输入馈线和输人放大器3部分组成。将信号源与输入放大器分别接地的方式是不科学的。它在受到磁场耦合影响的同时, 还会判断两点地电位不等而引起环流噪声干扰。忽略导线电阻, 误认为两点都是大地地电位应该相等, 是导致这种接地错误的根本原因。实际上, 由于各处接地体几何形状、材质、埋地深度不可能完全相同, 土壤的电阻率因地层结构各异也相差甚大, 使得接地电阻和接地电位可能有很大的差值。这种接地电位的不相等, 几乎每个控制现场都要碰到。
为了克服双端接地的缺点, 应将输入回路改为单端接地方式。当单端接地点位于信号源端时, 放大器电源不接地;当单端接地点位于放大器端时, 信号源不接地。
3.2 电缆屏蔽层的接地
当信号电路是一点接地时, 低频电缆的屏蔽层也应一点接地。如欲将屏蔽一点接地, 则应选择较好的接地点。
当一个电路有一个不接地的信号源与一个接地的 (即使不是接大地) 放大器相连时, 输入线的屏蔽应接至放大器的公共端;当接地信号源与不接地放大器相连时, 即使信号源端接的不是大地, 输入线的屏蔽层也应接到信号源的公共端。
4 主机外壳接地与多机系统接地
为了提高计算机的抗干扰能力, 将主机外壳作为屏蔽罩接地。而把机内器件架与外壳绝缘, 绝缘电阻大于50M欧姆, 即机内信号地浮空。这种方法安全可靠, 抗干扰能力强, 但制造工艺复杂, 一旦绝缘电阻降低就会引入干扰。
通常, 一幢建筑物存在多种接地。除上面提到的设备接地外, 还有重复接地、防雷接地等。可以利用建筑物金属体在房间内将有关的和内部有连接的各电子设备之间作为等电位联结, 建筑物结构金属体起到一种屏蔽作用, 类似于计算机外壳屏蔽。
在计算机网络系统中, 多台计算机之间相互通信, 资源共享。如果接地不合理, 将使整个网络系统无法正常工作。近距离的几台计算机安装在同一机房内, 可采用多机一点接地方法。对于远距离网络多台计算机之间的数据通信, 可通过隔离的办法把地分开。例如:采用变压器隔离技术, 光电隔离技术和无线电通信技术。
摘要：在自动化相关系统中, 一般有以下几种地线:信号地 (模拟地、数字地) 、安全地、系统地、交流地, 在不同组网传输类型的系统中应该怎样选用正确的接地方式。
自动气象站接地系统 篇8
(一) 问题的概述。
伴随着变电站自动化系统技术的快速发展和应用, 旧电站改造以及大量新的自动化电站上马, 然而, 这些自动化的变电站自投入运行以来, 不断地遭到雷击等各种外部因素的影响, 在不同程度上造成了设备的损坏和影响, 严重的危及着设备和人身的安全。 尤其是从最近几年来的变电站的自动化系统的运行上来看, 变电站的接地方式的好坏直接影响着变电站能否正常的运行。 其中影响变电站正常运行的因素有很多, 例如, 雷击或其他的电磁干扰等。 近几年来, 根据有关的数据显示, 变电站曾多次的不间断的出现网络通信被中断, 整个系统运行缓慢, 或者出现死机卡机等一系列的问题。例如, 在2002年, 在广西贺州市西湾110Kv变电站就曾出现雷击的袭击, 其直接造成广西贺州变电站的监控起烟, 烧毁UPS装置等、主机的CPU、五防功能接口、调度远动通信接口35Kv保护装置;而在2007年灵峰110Kv变电站业出现了雷击事件, 雷击直接通过载波设备窜入自动化系统引起主控部分、保护设备、调度远动通信接口以及通信装置等的烧毁。以上这些问题都是基于变电站接地方式的不恰当所造成的。这些问题可以被归结为二次弱电部分和一次电源部分问题。
(二) 问题的分析和相应的对策。
1.二次弱电部分网络通信阻塞问题。
在经过很多次地现场排查, 发现对于阻塞二次弱电部分网络通信问题的主要原因是, 在调试安装的过程中, 各个装备的网卡地线都是单独的直接接地, 没有将各个装置的网卡连接在一起通过一个点来共同的接地。在变电站自动化系统的站内网络是一个利用低电平的弱电系统, 因此, 为了避免电位低不平衡引起的干扰, 在设计安装过程中, 要严格遵循接地原则。对于主控单元、五防功能接口。调度远动通信接口烧毁问题, 基于都是应用通用的串口来接各自的设备, 使得各个设备点的点位不能够完全的达到一致, 这时不平衡的低电位就会烧毁设备。 基于变电站自动化系统的二次弱电位的烧毁问题, 可以采取以下的措施:与接地网络连接在一起时, 先将各个装置的网络连接起来, 然后统一的与接地网络连接, 这样可以解决网络环流所引起的中断通信的问题;避开监控主机的电源与机壳的连接, 从而降低经过电源的浪涌电流, 增加其的抗干扰能力, 最大程度上减少运行缓慢。死机等问题;在主控单元、五防功能接口、调度远动通信接口增加安装串口光电隔离器, 这样可以避免串口不平衡低电位所引起的烧毁接口的现象;为了尽可能的减少弱电系统的电磁耦合对变电站的自动化系统的影响, 可以采用整合二次线路的方法。尽量的使信号电缆远离电力电缆, 同时尽可能的减少两者之间的平行长度。
2.雷电袭击问题。
对于变电站遭受雷电袭击的造成监控机起烟等问题, 通过对现场的调查可以知道是变电站内防雷设计不完善的原因。经过分析知道雷电是经过安装在变电站避雷针上的照明灯的电源进入到变电站电力系统中, 并且通过架空地线将雷电引入主要的接地网中, 从而使得地网电位升高, 引起烧毁现象。 针对以上问题, 可以通过下面的措施预防:利用绝缘子隔离架空地线与龙门架, 这样当雷电袭击架空线时, 雷电就能够不经过主接地网, 而是通过变电站的外面的杆塔落地 (值得注意的是, 这时设计的外杆塔落雷点与主接地网之间的距离要符合相关的规定) ; 减少高架灯和避雷针的电阻。避雷针所处的位置正好是变电站的中心地带, 这样使得避雷针接地不容易展开。基于这种情况, 可以采用合并的接地方式, 从而减少接地的电阻;将避雷针上的高架灯电源拆除, 利用低压的隔离变压器代替, 从而阻止雷电的袭击, 同时电源的电线要应用屏蔽式电缆;在变电站内安装氧化锌避雷器。
经过实践, 以上的方法被采用后, 变电站的自动化系统的运行更加可靠、安全了。
二、抗干扰分析和措施
(一) 一次系统接地。
一次系统接地的主要目的是防雷击、保安全的, 它能够尽可能的减低高频率瞬变电压的幅值, 尤其是使得地网中的各个点的瞬间变压电位差减少, 以及避免地网中的瞬间变电压的升高。在进行一次系统的接地时要注意以下的几个方面:外面的架空地线不可以直接的连接到变电站的主要接地网中, 以此避免瞬间变化的电流引起低电位的升高;设备的接地线要直接连接于地网导体的交叉处;避雷针等避雷设备要采用2根以上的接地线, 并且要使接地网络更加的紧密, 避雷针等避雷设备的电阻要充分的考虑自动化系统对接地的要求;增加变电站的各个设备的接地处的网络互连线;变电站的变压器的高压侧和低压侧要安装金属氧化物的避雷设备。
(二) 二次系统的接地。
二次系统的接地一方面是为了保证工作人员的安全和变电站内的设备的安全而安装的接地;另一方面是为了保证变电站的自动化系统的正常运行避免其他干扰而安装的接地。对于这一部分的接地要遵守以下的几点要求;要尽可能的较少阻抗;由于变电站是由多个电子器件构成的, 所以要将各个电子器件的接地线连接在一起, 使它们通过一点与接地网安全的连接起来;各个接地网点的电位要尽可能的保持一致。
(三) 隔离措施。
一是在变电站内监控系统设备和自动化设备的电源很容易受到变电站内的交流电的影响, 所以, 安装隔离变压器和滤波器是避免干扰的最有效的方法。因为安装滤波器能够尽可能的简短使滤波器之前的电源进线。二是为了有效的避免电网的低频正常状态下的干扰, 可以通过在线式UPS给监控机供电, 利用电力系统的专用逆变电源来给自动化系统供电。三是变电站自动化系统是一个复杂的系统, 其各个子系统间的联系是非常紧密的, 为此必须在串口通信的接口处安装一个数字化光电隔离以保证设备本身的安全。四是当对二次回路进行布线时, 要尽可能的隔离, 以减少互感耦合, 从而防止互感耦合的干扰。要尽可能的使控制电缆远离高压母线或电缆, 减少平行布线的长度同时, 避雷针和避雷针的接地点、电容式电压互感器等都是高频率电流的入地点, 所以, 在设计安装时要使控制电缆尽量的离开他们, 减少耦合干扰。
三、结语
总之, 对于变电站的自动化系统, 要充分掌握接地干扰的途径、原理、以及可能会受干扰的设备, 并针对他们采取有效地预防措施。通过这些有效的措施保证变电站的自动化系统的安全、高效的运行。变电站的自动化系统是一个复杂的系统, 在实际的运行当中, 要结合实际情况, 不断地进行改造、完善, 以确保变电站能够安全的生产。
摘要：随着社会的快速发展和科学技术的不断进步, 电力系统也发生着日新月异的完善和进步。电力企业的迅猛发展, 使得变电站也不断的向自动化方向转变。在这个过程中, 施工用电和各种各样的电机和电气设备也在同时的增多。这种情况下, 加强接地方式的安全性对变电站自动化系统来说就显得尤为的重要。基于此, 笔者将浅谈接地方式对变电站自动化系统的影响, 并提出相应的完善措施, 以期对读者有所帮助。
关键词：自动化,变电站,接地,干扰
参考文献
[1].陆鸿禧.接地方式对变电站自动化系统的影响.[J].电力自动化设备
[2].高学立.变电站的接地方式探讨.[J].黑龙江科技信息
[3].肖燕彩陈秀海.变电站自动化设备抗干扰问题的研究.[J].华北电力技术
自动气象站接地系统 篇9
一、自动观测系统
狭义的自动气象观测系统指自动气象站, 广义指自动气象站网, 自动气象站网由可以直接在中心站编发的气象报告和若干自动气象站通行电路组成。自动气象站有实时和非实时, 有人和无人之分, 它是一种能自动存储和观测的气象观测数据设备。数据采集器作为自动气象站的核心, 有集散式和总线式两种体系结构, 它具有无干扰的系统电源和很高的稳定性, 观测场一般需要安装避雷针, 风速风向传感器在避雷针相应位置进行有效保护。自动气象观测系统有:自动观测气象要素、存储各气象报告、编制、观测数据文件以及建立气象观测数据库的功能, 从而实现观测数据文件的自动传输、分析、调用、实时控制以及远程监控作用。
从实践来看, 通常用的CAWS600地面气象自动观测系统主要包括:传感器、供电系统、数据信息采集系统、主控微机、通讯部件以及打印设备等。其中, 传感器不仅可以对温度、湿度、风向、风速、地温、雨量、蒸发以及气压进行信息传输和感应, 还可以对辐射进行相应的传输。DT500型和DT50作为采集系统的核心, 供电系统通过交流电蓄电池控制整个充电系统, 保障蓄电池对采集设备的供电。
二、地面气象自动控制观测系统的维护与故障处理
(一) 定时巡视、检测相关仪器
在实践中, 为了保证系统的精确度, 不仅需要对仪器进行定期清洁, 更需要定时维护, 通过定时检查相关仪器, 保障仪器性能。在这个过程中, 必须注意计算机实时观测数据信息的正常性, 保障温度传感器设备上的百叶箱一直清洁干燥, 通过人工观测数据比较确定数据信息;同时, 在地面气象自动观测中, 还必须保障雨量计承水口位置漏斗的通畅性, 通过遥测地面温度, 明确土壤位置, 当风力差过一级时, 观察相应风速计和风向的转动;最后, 在地面气象自动观测系统中, 一定要保障控制室各个部件的牢固连接, 让交流供电的一级UPS和发电机正常运行, 保证人工观测过程相关设备与仪器正常工作。
(二) 加强对电源系统的维护
电源系统作为整个地面气象自动观测系统电源保障的核心部分, 为了保证工作正常运行, 必须加强日常维护检查工作。在B型或者S型自动站采集器箱内通常有4个指示灯, 因此, 日常维护时, 必须注意采集灯变化状态, 采集器指示灯工作状态一般都为红色, 正常状况下一般是每隔三秒闪一次。电源系统的直流指示灯一般为绿色, 正常情况下常亮着;当灯不亮时, 表明出现问题, 必须及时对保险管、蓄电池、电源板进行检查, 保障其正常工作。
蓄电池充电指示灯一般为红色, 正常状态下充电一般为常亮, 饱和之后自动熄灭。交流输入指示灯颜色一般为绿色, 正常情况下常亮, 当等不亮时, 可以通过检查采集箱内空气开关以及值班室开关状态, 对交流输入问题进行维护。当蓄电池不能充电时, 蓄电池放电到11.7伏特时就会自动停止工作, 导致数据缺测。在实际维护中, 除了对指示灯状态进行相应的巡视以外, 还必须定期检查各个电源线, 观察接线处是否有松动或者破损现象。
(三) 传感器的维护
提高自动观测系统传感器器检测维护, 必须对一下方面进行维护:
1) 风速方向传感器维护, 由于大气污染, 和空气尘埃比较多, 很容易造成风杯、风向标转动不灵活。因此, 每年必须对传感器进行插架和清洗;2) 温度传感器维护, 必须保障感应部件清洁度, 经常去除表面灰尘;3) 湿度传感器维护, 湿敏电容维护主要是:保持头部防护罩清洁, 避免灰尘堵塞网孔, 让湿敏电容薄膜和外界空气充分接触, 发挥相应的感湿作用;4) 气压传感器维护, 对气压传感器通气嘴定期进行检查, 避免异物与污染;5) 雨量传感器维护, 时常观察雨量筒, 堵塞时, 及时用细铁丝对漏斗进行疏通, 保障雨水顺利进入漏斗;6) 蒸发传感器维护, 保障水面处于最高和最低水面刻度之间, 保障蒸发缸的水清洁干净, 经常换水;7) 总辐射传感器维护, 定期清洗玻璃罩, 在有结露或者降雨的低温天气, 清除玻璃罩上的露水和雨水, 对半成粉色的干燥剂及时更换;8) 净辐射传感器维护, 定期检查安装水平, 清除薄膜罩上的水滴, 当薄膜罩内部有水气或者下榻时, 用橡皮球对其进行打气。
(四) 数据采集器维护
数据采集器维护主要包括:定期用牙刷对采集器灰尘进行清理, 不带电接插电缆或者安装传感器;定期对各种电源以及控制线进行检查, 保障电源系统正常工作;定期检查传感器、电缆和采集器的连接, 对传感器、采集器、电缆松动的现象及时进行修复, 对老化、破损及时进行处理。
(五) 其他项目检查
在实际生活中, 备份仪器应该由专人进行保管, 在合理处方的基础上, 确保使用仪器不超检。同时, 对于工作环境和场地, 应该时常留意环境变化情况、仪器架置牢靠程度、安置状况正常程度。通过检查供电状况、值班室采集器、数据处理部分安装状况, 确保插座、干扰源以及仪器正常运作。另外, 仪器在数据采集时, 必须注重数据准确性以及最终数据处理结果, 保障仪器定时检定。
在实际生活中, 如果有风向上变化, 没有风速时, 一般是风速传感器卡滞, 此时, 必须将风速从轴承上拆卸下来, 对其进行彻底完善的清洗整理;下雨天, 却没有雨量记录时, 一般是雨量传感器堵塞, 此时, 只要认真清理一般都可以排除;当开关电源一直不亮时, 一般是供电不足或者没有供电, 此时, 可以通过检查保险丝或者电源插座找出相关问题。例如:风向值有问题时, 说明风向传感器光电管和模拟板坏了, 应该及时更换;当存盘、数据文件名和规定不符合时, 一般是缺乏参数库, 或参数库本站参数缺乏正确设置, 此时, 必须重新建立或者修改本站参数。
三、结语
随着科学不断进步, 地面气象观测自动化不断深入, 气象观测工作得到了大力支持。因此, 在日常维护和保障过程中, 必须加强观测系统对仪器清洁的重视和管理, 在管理维护中, 及时发现问题, 采取对应措施对其进行处理维护, 从根本上保障地面气象自动观测系统数据准确性和科学性。
摘要：随着气象观测自动化和科学技术不断进步, 越来越多的地面气象自动观测系统与相关技术被应用到实践中, 自动站设备维护成为了气象技术的新问题。本文结合我国地面气象自动观测系统, 对观测系统维护和故障处理进行了简要的分析和阐述。
关键词：地面气象,自动观测系统,维护,故障处理
参考文献
[1]刘明峰, 朱会芸.地面气象自动观测系统的维护与故障处理[J].科技风, 2009.
[2]张明阳.地面气象自动观测系统的维护与故障处理[J].科海故事博览.科教论坛, 2012.