VLF-LF三维闪电定位网技术规范

VLF-LF三维闪电定位网技术规范

国家标准 GB/T33678一2017 VLF-LF三维闪电定位网技术规范 TeehniealspeeificatiosofLF-L下3Dlightningloeation netw0rk 2017-05-12发布 2017-12-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/33678一2017 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准由气象局提出 本标准由全国气象防灾减灾标准化技术委员会(SAC/TC345)归口 本标准起草单位:江苏省防雷中心、气象局气象探测中心、科学院电工研究所 本标准主要起草人;冯民学,马启明,焦雪、迟文学周俊驰、张艳华,苑尚博、宋佳军、刘艳、张德宏
GB/33678一2017 VLF-LF三维闪电定位网技术规范 范围 本标准规定了VLF-LF三维闪电定位网、闪电探测站、闪电数据处理中心,数据质量控制以及闪电 探测仪的检测技术要求 本标准适用于VIF-ILF三维闪电定位网的生产、建设、检测和运行 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T2423.12008电工电子产品环境试验第2部分;试验方法试验A;低温 GB/T2423.2一2008电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验B;高温 GB/T2423.3一2006电工电子产品环境试验第2部分;试验方法试验Cab;恒定湿热试验 GB/T2423.17一2008电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Ka;盐雾 信息技术软件生存周期过醒 GB/T8566一2007 GB/T18802.12011 低压电涌保护器(SPD)第1部分;低压配电系统的电涌保护器性能要 求和试验方法 QX42015气象台(站)防雷技术规范 GJB150.8A一2009军用装备实验室环境试验方法第8部分:淋雨试验 GJB150.16A一2009军用装备实验室环境试验方法第16部分:振动试验 GJB150.18A2009军用装备实验室环境试验方法第18部分;冲击试验 GJB1443一1992产品包装、装卸、运输、贮存的质量管理要求 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 3.1 VLF-LF 频带由3kHz300kHz的无线电波 3.2 闪电ligehtningnash 积围云中正负不同极性电荷中心之间的放电过醒,或云中电荷中心与大地和地物之间的放电过程， 或云中电荷中心与云外相反极性的电荷中心之间的放电过程 [[QX/T792007,定义3.1] 3.3 云闪intra-ecloudflash;IC 放电通道不与大地和地物发生接触的闪电放电过程,包括云内(intrar-cloud)闪电、云际(inter
GB/T33678一2017 dloud)闪电和云-空(cloudair)闪电三种过程 [QX/T792007,定义3.3] 3.4 地闪eoudground ndlash;CG 发生在雷暴云体与大地和地物之间的闪电放电过程 [QX/T792007,定义3.4 3.5 回击returnstroke 起始于云内的下行先导与从地面产生的上行连接先导会合后产生的强脉冲放电过程 [QX/T79一2007,定义3.4.1] 3.6 闪电定位网lightningloeationsystem 利用多个探测站组网探测的方法,通过探测闪电放电过程中一些特定放电事件产生的电磁辐射信 号来确定该事件发生的时间和空间位置设备系统，一般由多个闪电探测站、通信网络、数据处理中心 组成 3.7 探测效率deteetionefricieney 在给定区域探测到的闪电事件数与实际发生闪电数的比例,通常以百分数表示 [QX/T792007,定义3.7.1] 3.8 baselinedistance 基线距离 组网时相邻闪电探测站点间的球面距离 3.9 时间差法timeofarrival;ToA 通过测量闪电产生的电磁脉冲信号到达不同测站的时间差进行闪电定位的技术方法 [QX/T792007,定义3.5.2] 三维闪电定位网 4.1总体要求 VLF-LF三维闪电定位网应能够探测闪电的三维空间位置,并具有自检、自校功能 闪电探测站应 适应我国各地野外环境使用;三维闪电数据处理中心应基于云平台,大数据理念设计开发,并采用现代 网络通讯方式,开放式架构 4.2系统构成 VLF-LF三维闪电定位网应由五个以上闪电探测站、,通信网络、三维闪电数据处理中心组成,构成 图见图1
GB/33678一2017 通信网络 数据处理中心 闪电探测站 闪电探测仪 数据采集模块 数据处理 2通道实时采集 单元 接收天线 预处理 自检控制 GPSs按收模块 本地存储 数据传输 GPS天线 中心站处理燃 闪电探测仪 数据采集模块 数据处理 系统监测及运 通道实时采集 三维位置解算 单元 行控制管理 接收天线 预处理 自检控制 本地存储 GPS接收模块 数据传输 GPs天线 wEB服务器 数据库 闪电探测仪 数据采集模块 数据处理 2通道实时采集 单元 接收天线 预处理 自检控作制 GPS接收模块 本地存储 数据传输 GPs天线 图1三维闪电定位网系统构成图 4.3通信网络 三维闪电定位网通信网络宜采用公用的有线网、无线网,卫星网络及行业内的专用局域网络等 通 信带宽应不小于9600bps 4.4定位算法 闪电探测站将探测数据发送至数据处理中心,利用时间差法进行三维闪电定位处理,得到闪电发生 的时间,类型、空间位置、极性、峰值强度等参数 4.5技术指标要求 三维闪电定位网技术指标应符合表1要求
GB/T33678一2017 表1三维闪电定位网技术指标 技术指标 参数类型 闪电类型 正地闪(+CG)、负地闪(-CG)、正云闪(+IC)、负云闪(一IC 闪电回击时间精度 优于10-'s <3ms 闪电回击分辨率 平均定位精度 平面<1000m(站网内),高度<1000m(站网内 回击强度与极性 峰值电流强度相对误差(绝对值)中值<15%网内),极性准确率>99.0% 云闪脉冲探测效率 >40%网内 对于强度>5kA的地区,平原探测效率>90%,其他地区探测效率>85%(网内) 地闪探测效率 回击探测效率 对于强度>5kA的回击,平原地区探测效率>60%,其他地区探测效率>55%(网内) 工作方式 自动,连续,实时测量,无人值守 可靠性 无故障工作时间>8000h 4.6组网要求 4.6.1三维闪电的定位应采取组网工作模式,闪电定位网由5个或以上闪电探测站组成 山区基线距 离为100km150km为宜,平原地区150km200km为宜,地形复杂或重点关注区域地区可适当加 密布设 4.6.2闪电定位网布设站点应按照对称性布站,形成平行四边形和正方形站网,避免将站点部署在一 条直线上 5 闪电探测站 5.1构成 闪电探测站应包括 VLF-LF闪电探测仪 a 闪电探测仪基座; b) 电源和通信线; c d 通讯接口模块 5.2功能要求 5.2.1闪电探测仪应能实时探测地闪和云闪辐射的电磁脉冲信号达到的探测仪的时间、方位角、强度、 极性等参数,并识别云闪和地闪的波形 5.2.2闪电探测仪应能自动检测设备运行状态 在测试模式下,探测仪产生模拟雷电信号,检测探测 仪的工作状态参数 5.2.3探测站宜采用Rs-232接口传输数据,由通讯模块实现无线或有线传输 5.3技术指标 闪电探测站技术指标应满足表2要求
GB/33678一2017 表2技术指标要求 参数名称 技术指标 闪电类型 正地闪、负地闪、正云闪、负云闪 工作频率范围 lkHz一350kH 测向精度 优于1" 测时精度 同步精度<10-了s 探测半径 >300km 事件处理时间 1ms 接收触发囤值 10mV1000mV 接收动态范围 >60dB 电源 Nc20v(十10%一15%),0H士3H;直流20v一28v 通讯类型 有线网络.G;PRs/CDMA网络 功耗 20W 可维修性 平均修复时间MTTR<30min 工作方式 连续无人值守 可靠性 平均无故障工作时间(MTBF)8000h 储存温度 -40C60 环境温度 -40C~50 0~100% 相对湿度 防腐 工作在沿海、海岛的闪电探测站应具有足够的防盐雾腐蚀的能力 使用寿命 >8年 5.4环境适应性要求 闪电探测站安装环境应满足以下要求 工作温度;一35C十50C aa b)相对湿度;5%100%; 电磁兼容性;应对站址的电磁环境应进行测定,站址及附近应避免产生探测频段(1kHz 410kHz)的其他电磁信号 如果确实无法避免,电磁噪声应小于闪电接收机的阂值范围 5.5安装要求 5.5.1安装场地宜平坦空旷,附近应无高山或峡谷 闪电探测仪30m范围内地平度应小于士1" 300m范围内地平度应小于士2" 不宜将闪电探测仪安装在建筑物顶部 5.5.2闪电探测仪四周障碍物对甚低频、低频频段闪电探测天线形成的遮挡仰角不应大于10° 5.5.3闪电探测仪基座应结构稳定,宜安装在钢筋水泥结构支架上或金属支架上
GB/T33678一2017 5.6防雷要求 5.6.1 一般要求 闪电探测站应采取防直接雷击和防雷击电磁脉冲的措施,防雷安全要求和设计应符合相关国家标 准和行业标准的要求 5.6.2直击雷的防护 闪电探测站应处在接闪器的保护范围内 接地体的接地电阻应不大于4Q 处在高山、海岛等岩 石地面土壤电阻率大于1000Qm的闪电探测站,接地体的阻值可适当放宽,但应围绕基础接地体敷 设环型接地网,环型地网等效半径不应小于5m,并使用四根以上导体与基础接地网连接 5.6.3雷击电磁脉冲的防护 5.6.3.1 屏蔽措施 闪电探测站的信号传输线应采用屏敞电缆,采用非屏敞电缆时,应外穿金属管 电缆的屎蔽层和金 属管两端应接到地网上 设备到室内的电缆线应教设在电缆沟内,如没有条件时电缆在人户前应穿金 属管埋地,埋地水平距离宜大于15m. 5.6.3.2等电位连接 应采用共用接地系统(地网),将所有金属部件就近连接到该接地系统上 5.6.3.3电涌保护措施 5.6.3.3.1供电系统的电涌保护措施 应在交流配电盘处加装冲击通流量I不小于12.5kA的电源电涌保护器(sPD);供电系统的电涌 保护器的安装要求,应符合GB/T18802.12011中的规定 5.6.3.3.2信号系统的电涌保护措施 闪电探测仪输人端应加装适配的信号电涌保护器(SPD);信号系统电涌保护器的性能技术指标和 安装要求,应符合Qx42015中的规定 三维闪电数据处理中心 6 6.1构成 6.1.1三维闪电数据处理中心由硬件和相应的软件系统构成 6.1.2硬件由一台高性能服务器或小型机组成,亦可由云平台上的虚拟计算机组成 其主要性能指标 应满足:4个主频在2.0G以上的CPU.内存大于16G,硬盘空间大于2T,2个千兆网卡 6.1.3软件系统由操作系统(windows或者linux系统)及三维闪电数据处理定位软件组成 6.2数据处理流程 6.2.1闪电探测站数据实时上传至数据处理中心,三维位置解算软件根据接收到的多站点探测数据进 行相关性分析并计算出闪击位置,完成三维位置解算 数据处理中心监测及运行控制管理单元负责对 整个定位网运行监控,探测数据和定位结果都存储在数据处理中心的数据库中,数据处理流程见图2
GB/33678一2017 命令检测表 原始数据入库 重定仪 重定位结果存储 定位精度及探测 命令检测模块 站网配置信息 仿真定位 效率评估图 探测数掘 实时数据接收 三维闪电探测仪 实时定位 实时定位结果存储 解析模块 状态数据 状态信息输出 图2数据处理流程图 6.2.2站网配置信息应包括;序号,站名、经度、纬度、海拔高度等参数 6.3功能要求 6.3.1软件设计应符合GB/T8566一2007的规定,软件结构应便于修改升级与维护,各子程序之间、模 块之间和程序单元之间的依赖关系应减少到最低限度 6.3.2应具备对各探测站接收到的全部闪电数据进行实时接收和处理的能力,在特殊情况下,若实际 闪电发生率超过传输能力,则可 暖存补传,但不可以丢失数据 以 1缓 6.3.3应具备三维优化定位算法功能,定位处理能力不小于100次/s 6.3.4 定位结果应包括:闪电发生的日期、时间(精度为10-了s)、闪电类型、经度、纬度、高度、极性、闪电 峰值电流,放电陡度、电量等参数宜包括,定位子站信息、交汇率、定位精度等原始数据 6.3.5宜具备定位算法仿真的功能根据站点分布的地理环境,提供定位网的定位精度和探测效率仿 真结果,为定位网探测性能分析提供设计依据 6.3.6宜具备查询显示功能;实时控制、检测、设置和更改各探测站的工作状态和参数,显示检测结果 提供工作状态和参数 6.3.7应具备数据存贮功能;及时保存探测数据和定位结果,保证原始数据能够及时存盘 对探测数 据进行归档和建库,形成闪电资料数据库 6.3.8宜具备历史数据的处理功能;存档数据按不同时段能够进行数据回放和重新定位及发送,能够 调用和下载子站存储的历史数据并重新定位 6.3.9宜具备数据的输出和传送功能;将定位结果实时传送给三维闪电应用服务系统 数据质量控制要求 7.1闪电探测站质量控制 应设计自检模块,通过探测仪信号判定探测仪的工作状态,异常时应停止探测数据的发送并向数据 处理中心提供异常状态信息 7.2闪电定位数据处理中心质量控制 数据处理中心应通过多站数据相干性分析、综合识别,判断以及对误差较大的定位结果复算等方法
GB/T33678一2017 剔除部分由于电磁噪声、云地闪先导脉冲及云闪高频脉冲等造成的无用数据 8 闪电探测仪的检测 8.1结构外观检查 应对各机械结构和各部件的检查,对仪器外观的检查,将检查结果记录在表3 表3闪电探测仪结构检查 编号 项目 内容 检查结果 根据产品出厂清单,清点闪电探测仪各部件,包括;安装工具技术 成套性 手册、合格证等 是否利于装配,调试,安装等 机械结构 棱缘或拐角是香倒圆和磨光 更换部件时是否简便易行 是否安装牢固,有无变形、断裂、弯曲等 零部件 操作部分是否出现迟滞、卡死、松脱等 电路板、接插件、电线电缆是否排列规范,媒接牢固 接插件是否有明显安全标识 接口 有无残损,表面涂层有无气泡,开裂,脱落等现象 仪器及 所选材料是香符合出厂要求 附件表面 表层涂覆是否符合出厂要求 8.2 自检 应利用闪电探测仪的自检功能,从天线到数据输出端口各个功能模块的全数据化检测,并实时输出 检测结果 8.3 一致性对比测试 在实验室内,通过信号发生器注人多个不同幅值、相同脉宽,以及同一幅值,不同脉宽的闪电脉冲模 拟信号,将模拟信号同时输人5台闪电探测仪,每条信号重复输人100次,使用示波器跟踪显示模拟闪 电幅值和脉宽,用上位机接收5台闪电探测仪上传的探测数据,分析100次模拟闪电数据得出时间方 位角、幅值测量参数的一致性 具体指标如表4所示 4 表 -致性对比测试指标 编号 项目 指标 数量一致性 >95% 时间一致性 同步精度<3×10- 方位一致性 士1以内 幅值一致性 相对误差<10%
GB/33678一2017 8.4静态检测 8.4.1连续工作时间 根据设备工作状态信息判断设备工作是否正常,24h内不应出现功能故障 8.4.2无人值守 系统断电后再加电,系统应能够自动恢复到断电前的工作状态 8.4.3自动实时测量 用模拟信号源产生闪电信号,触发闪电监测设备,设备应能立即自动输出测量结果 8.4.4时稳定度 以蜘钟作为频率源,测量振荡器的时频率稳定度,每小时测量一次,连续测量8次,应得到平均时稳 定度 8.4.5探测灵敏度 使用信号源构成模拟天线,在设备频段中点,调整信号幅度,测量设备的探测灵敏度 8.4.6时间同步精度 抽取4台以上闪电监测设备,以其中一台闪电监测设备的时统信号做为时间同步信号标准,用计数 器或者示波器测量其余闪电监测设备的时统信号与时间同步信号标准之间的偏移,各被测设备的时间 偏移量应满足技术指标要求,连续测量时间不短于10min 8.4.7闪电事件分辨力 用模拟闪电信号源,将模拟闪电信号注人闪电探测设备,调整模拟闪电信号的时间间隔,当时间间 隔为5ms时,闪电监测设备应能正常输出监测结果 8.5环境适应性检测 8.5.1高温 应按照GB/T2423.22008中的试验方法进行 8.5.2恒定湿热 应按照GB/T2423.32006中的试验方法进行检测 8.5.3低温 应按照GB/T2423.1一2008中的试验方法进行检测 8.5.4盐雾 应按照GB/T2423.17一2008中的试验方法进行检测 8.5.5冲击 应按照GJB150.18A一2009的试验方法进行检测
GB/T33678一2017 8.5.6振动 应按照GJB150.16A一2009的振动环境条件进行检测 8.5.7淋雨 应按照GJB150.8A一2009的试验方法进行检测 8.5.8电磁兼容性 闪电探测仪电磁抗扰度检测要求应满足表5 表5闪电探测仪电磁抗扰度要求 试验条件 内 容 控制和信号端口 交流电源端口 直流电源端口 30%0.5周期 电压暂降和短时中断 60%5周期 抗扰度 00%250周期 1.2/50从s(电压 8/20As(电流 线对地;士2kV 线对地:士1kV 线对地;士1kV 浪涌冲击抗扰度 电快速瞬变脉冲群抗扰度 土2kV5kHz 士1kV5kHz 士2kV5kHz 0,15MHz~80MHz 0.15MHz~80MHz 0.15MHz80MHz 3 射频电磁场辐射抗扰度 3V 3V 80%AM(1kH2 80%AM(1kHz) 80%AM(1kHz) 接触放电:士4kV 接触放电:士4kV 接触放电:士4kV 静电放电抗扰度 空气放电;士8kV 空气放电:士8kV 空气放电:士8kV 8.5.9其他 包装,运输、贮存的质量管理要求应符合GJB1443一1992的标准 0
GB/33678一2017 参考文献 [1]QX/T95一2008地闪闪电定位系统考核方法 [[2]陈瑶,孙秀斌,雷勇,刘达新,等.VLF/LF雷电探测仪功能规格需求书.北京:气象局综合 观测司,2014 3]马启明.雷电监测原理与技术.北京:科学出版社,2014

VLF-LF三维闪电定位网技术规范GB/T33678-2017

VLF-LF三维闪电定位网技术是一种利用非常低频和低频电磁波来探测和定位空中闪电的技术。它可以提供闪电的时空信息，包括闪电的发生时间、位置以及强度等关键参数，从而为气象、航空、军事等领域提供重要的参考数据。

然而，由于该技术涉及到多个方面的知识，如电磁学、信号处理、计算机网络等，因此需要有统一的技术规范来保证其可靠性和稳定性。GB/T33678-2017就是针对VLF-LF三维闪电定位网技术的标准化文件，其中包括了该技术的基本原理、系统组成、数据处理、质量控制等方面的规定。

根据GB/T33678-2017标准，VLF-LF三维闪电定位网应当具备以下功能：能够实现闪电时空信息的获取和处理；能够对闪电信号进行分析和判别；能够提供三维闪电定位结果以及强度估算；能够实现数据的传输与共享等。同时，该标准还规定了VLF-LF三维闪电定位网的性能指标和测试方法，如时间误差、位置误差、强度估算误差等。

通过遵循GB/T33678-2017标准，可以有效提高VLF-LF三维闪电定位网技术的可靠性和精度，为各个领域的应用提供更加准确的闪电信息。这不仅对于气象、航空、军事等领域有重要意义，也有助于提升我国在相关技术领域的竞争力。

VLF-LF三维闪电定位网技术规范的相关资料

和VLF-LF三维闪电定位网技术规范类似的标准

GB/T33678-2017

VLF-LF三维闪电定位网技术规范

2022/9/24 0:19:14 现行