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儀表網(wǎng) 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)】根據(jù)《中國水利學(xué)會團體標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》(水學(xué)〔2020〕85號)有關(guān)規(guī)定,由中國水利學(xué)會組織相關(guān)單位編制的團體標(biāo)準(zhǔn)《高頻微波局地降水監(jiān)測設(shè)備》已完成征求意見稿。現(xiàn)向有關(guān)單位及專家征求意見。
降雨是水文循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),直接影響著徑流、蒸散發(fā)等水文循環(huán)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(zāi)害的主要誘因。因此高精度、高時空分辨率的降雨動態(tài)監(jiān)測資料,是實現(xiàn)水旱災(zāi)害防治、水資源管理與調(diào)配等智慧水利應(yīng)用的重要前提。
高頻微波局地降水監(jiān)測設(shè)備,是利用無線電磁波在傳輸過程中,由途經(jīng)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(shù),能夠捕捉復(fù)雜地形區(qū)域的局地降水信息。目前,國內(nèi)利用高頻微波局地降水監(jiān)測設(shè)備來測量降水的技術(shù)已初步成熟,通過部分區(qū)域的試點應(yīng)用,驗證了該技術(shù)的可行性和降水測量準(zhǔn)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(yōu)點,可以作為
雨量計、天氣雷達等常規(guī)降水測量手段的補充。然而,在本標(biāo)準(zhǔn)起草之前,國內(nèi)尚無該技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,各研究機構(gòu)在儀器集成、數(shù)據(jù)管理、測雨算法等方面也未形成統(tǒng)一意見,限制了本技術(shù)的快速、健康發(fā)展和相關(guān)產(chǎn)品的有效、廣泛應(yīng)用。
為此,河海大學(xué)聯(lián)合南京水利水文自動化研究所、江西省水文監(jiān)測中心等單位,基于大量的無線微波降水監(jiān)測試點應(yīng)用經(jīng)驗,制定《高頻微波局地降水監(jiān)測設(shè)備》這一團體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),旨在為高頻微波局地降水監(jiān)測設(shè)備的生產(chǎn)、安裝、布設(shè)、使用提供參考依據(jù),以用于局地降水強度的監(jiān)測,為智慧水利信息基礎(chǔ)設(shè)施中的水利感知網(wǎng)、水利信息網(wǎng)提供數(shù)據(jù)支撐,為流域防洪、水資源管理與調(diào)配等“2+N”水利業(yè)務(wù)應(yīng)用提供可靠輸入,為水利新發(fā)展階段的智慧水利建設(shè)提供高精度數(shù)據(jù)底板。
本文件按照 GB/T 1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第 1 部分:標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件共分為 7 章,主要技術(shù)內(nèi)容包括設(shè)備設(shè)施、設(shè)備的安裝與布設(shè)、降水強度計算與分析等。
本文件規(guī)定了高頻微波局地降水監(jiān)測設(shè)備的組成、安裝、使用與維護要求,包括微波降水監(jiān)測原理,儀器設(shè)備的選型、安裝與布設(shè),降水強度計算與分析等相關(guān)要求。
本文件適用于頻段處于15~50GHz的微波設(shè)備,針對海拔高度在0~4000米之間的降水事件的監(jiān)測,可應(yīng)用于水文、氣象、交通、應(yīng)急、農(nóng)業(yè)、保險等領(lǐng)域的實時降水監(jiān)測。
設(shè)備組成:
高頻微波局地降水監(jiān)測設(shè)備包括下列部分:
1.集成微波信號的發(fā)射、接收、采集、計算、分析等功能的高頻微波降水監(jiān)測儀器及配套設(shè)施。
2.為實現(xiàn)降水監(jiān)測而采用的微波鏈路布設(shè)方式與原則。
3.利用雨衰反演降水強度的算法。
標(biāo)準(zhǔn)化原則:
高頻微波局地降水監(jiān)測設(shè)備應(yīng)滿足:
1.在進行儀器集成時,應(yīng)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)件或通用件。電路集成時,應(yīng)盡量減少元器件數(shù)量和品種,并采用可靠的裝配工藝。在選用新器件時,應(yīng)重點評估其可靠性指標(biāo)。
2.在進行雨強計算分析時,應(yīng)盡可能選取物理意義明確的參數(shù)和算法,應(yīng)盡量減少算法中的參數(shù)數(shù)量。
降水監(jiān)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(fā)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(guān)系。
配套設(shè)施技術(shù)要求:
1.高頻微波降水監(jiān)測儀器設(shè)備的架設(shè)安裝,需確保發(fā)射、接收裝置之間無遮擋,不易受外部環(huán)境影響而發(fā)生偏移、摔落、損壞等。
2.高頻微波降水監(jiān)測儀器應(yīng)配套有穩(wěn)定的供電系統(tǒng)。
3.高頻微波降水監(jiān)測儀器應(yīng)采用移動通信或 GNSS 傳輸數(shù)據(jù)的,應(yīng)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(tǒng)、局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)連接的接口。
4.高頻微波降水監(jiān)測儀器宜配備有應(yīng)急衛(wèi)星通信功能。
5.高頻微波降水監(jiān)測儀器應(yīng)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(jiān)測儀器設(shè)備運輸包裝應(yīng)符合科學(xué)、牢固、經(jīng)濟、美觀的要求。
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