TSS928闪电定位仪的功能应用及日常维护
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摘 要：闪电定位仪是检测雷电发生的气象探测设备。文章介绍了vaisala公司TSS928闪电定位仪的功能特点和探测原理，根据三亚本场闪电定位仪在业务使用中的状态，重点介绍日常检查和部件更换的维护建议。
关键词：闪电定位仪;功能应用;日常维护
中图分类号：P457 文献标志码：A 文章编号：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
对于气象观测人员，传统的观测雷暴的方法是眼睛和耳朵，也就是只有看到闪电或听到雷声才能报告雷暴。而这时，雷雨天气已经临近甚至覆盖机场，观测的报告不能起到提前预警的作用。如果要实时监测雷暴对本场的影响，对于人工观测来说更是非常困难，要求观测员必须时刻监视天空，增加工作强度。并且各种外来光线和噪音（尤其是建筑施工噪音）还会干扰观测员进行准确判断。
1 简介
TSS928闪电探测仪是直接探测放电现象的设备，能够区分云间闪电和云地放电，并且能够探测闪电发生的方位和距离，而且可以直接融合进机场的气象自观系统。TSS928的探测距离可达50km，正是机场进近区域，飞机下降高度准备降落的关键区域。气象人员提前掌握雷暴信息并告知空中交通管制和飞行员对于飞行安全是至关重要的。
图1
2 TSS928组成部分和输出方式
传感器包括四个部分组成：
天线部分： 接收和发射信号到处理板。
主机箱：内装电子模块和供电通许模块。机箱经过特殊设计，耐候机箱，不锈门，带铰链和密封垫。完全防水和密闭。
电子模块：包括解读和处理天线信号的处理板。内装干燥剂。
供电通讯模块：负责传感器供电和对外通讯。该模块包括供电通讯板和加热器，它们都安装在一个特殊的安装盘上。供电通讯板上有一块所选通讯方式的电路板。加热器可使传感器内部始终保持在最低工作温度之上。
TSS928有三种数据输出方式，可以一起使用，也可单独使用。
轮询：只有收到查询命令时传感器才发送数据，这是默认模式。
周期式：传感器每分钟传送一次数据。
闪电：传感器判断出一次闪电之后发送一次闪电数据。
3 TSS928 技术特点
满足地面自动观测系统对闪电距离和方位的要求;探测并报告云地闪电的距离和方位;对云中闪电进行探测和计数;交流、直流和交直流选项;数据格式支持与常见通信系统之间直接接口;具备自诊断功能，可检查传感器的功能状态;在极端气象条件下仍可保持性能;采用模块化设计，简化现场维修保养。
4 TSS928性能
Vaisala TSS928传感器可针对气象应用提供关键性的本地闪电信息，并可提供威胁数据，以利于依托充分的资料，提前发出警报、启动安全程序并进行设备隔离。对于那些闪电较感型作业来说，实可谓坚强的保障。
Vaisala TSS928采用专利闪电算法，在全球现今所有独立式闪电传感器中，测距较为精准。因要求与光检测达到一致，故可杜绝闪电误报。采用ALARM闪电自动报警及风险管理系统软件实现TSS928数据的显示。
Vaisala TSS928可探測：
闪电事件的光、磁和静电脉冲，实现零误报;
30海里（56 km）范围内的云中闪电和云地闪电;
云地闪电分为三个距离区间：0-5;5-10和10-30海里（0-9、9-19和19-56km）;
云地闪电分为八个方向：N、NE、E、SE、S、SW、W和NW;
可采用Vaisala TSS928将闪电报告集成到METAR等气象自动观测程序;
Vaisala TSS928可准确报告云地闪电的距离和方向，并提供云中闪电计数。
5 计算方式
一次云地放电实际上是由一个或一个以上间隔极短的连续单独放电组成的，加在一起叫做一次闪电，每一个单独的放电叫做回击。传感器探测单独闪电回击。在正常运行模式下，传感器根据时间间隔和角度重合性对回击进行闪电归组。1秒钟内发生的所有回击和与第一次回击角度不超过正负5度的后续回击被认为属于同一次闪电。一次闪电所包括的回击数叫做乘数。闪电计数器每探测到一次闪电计数一次而不论闪电里包括几次回击。传感器报告的距离是一次闪电中距离最近的回击的距离。有个别时候不同云地闪放电的信号因发生的时间几乎一致而被归到一次闪电中并只计数一次。与一次云地闪在同一秒发生的云间闪不认为是云地闪放电的一部分。除了报告闪电的距离，传感器还能以方向八等分来报告闪电方向（东，西，南，北，东南，东北，西南，西北）。 6 日常维护及部件更换
只要安装得当，传感器所需的阶段性维护和修复很少。阶段性维护可能会发现某些故障，但不能解决某些安装问题。例如，传感器密封不好可能导致传感器电路损坏，这是需要维修的。传感器中没有转动部分，因此磨损只是长期风吹日晒造成的。刮风携带的碎石子会打在设备上，动物和人也有可能对室外的设备造成损坏。在某些地方，传感器附近的杂草必须定期清理。定期到场地进行检查是必须做的。
（1）每天查看自检结果。在计算机上输入SELFTEST命令。如果自检信息显示一个自检失败（F），则传感器存在问题。输入命令后，传感器执行一次自检并发送自检信息。这是一个用命令发起的自检。传感器发起的自检每30分钟自动执行一次，而命令发起的自检可在任何时候进行。但是，过频的自检可能会与探测自然闪电冲突。传感器在计算完成一次闪电之后才会进行自检。（2）雷暴季节里要每天检查传感器的状态信息，或者在雷暴较少的日子里每周检查一次。在PC中输入STATUS命令，注意状态信息中报告值有无变化，尤其是注意自检失败率有无上升。（3）每年定时进行接地检查，检查传感器接地片和大地之间的地线，传感器接地片和AC电源接线盒之间的地线，AC接线盒接地片与大地之间的地线，确保所有接地设备和接地都没有锈蚀。如果有，应及时更换。（4）检查AC电源接线盒的保险开关，如果保险开关处于OFF，则检查AC输入到保险开关的连接;检查AC电源接线盒的过压保护器。如果状态灯是红的，则应更换它。（5）检查接线盒与传感器外壳之间的套管和电缆，看是否接头连接牢固，并且看电缆有无剥落，折叠，开口或腐蚀。检查进入传感器的电源和通讯电缆，它们通常比较长，看电缆有无剥落，折叠，开口或腐蚀，并确保连接牢固。（6）检查电源通讯板上电源线的瞬时保护器是否损坏（交流用CRI，CR2，CR3，CR4，交/直流和直流用CR3和CR4）。如果有烧焦痕迹，开裂和积碳则意味着可能有损坏。在对地短路的同时，这些器件的寿命渐渐缩短。最终这些TS丧失了散热和回复能力之后会短路并打开保险。一个长电涌会将电源输入电路中保险烧断。（7）在S1、S2电源开关打开时，检查处理器，通讯和电源通讯板上的LED指示灯，它们表示传感器的工作状态。
以下部件可以更换：传感器外壳干燥剂;AC供电接线箱的过流保护器。
更换干燥剂：首先查看维护日志。如果干燥剂包已经一年没有换过，则需要更换了。打开传感器外壳，除掉旧的干燥剂包，把一个新的放在电子模块的干燥剂托盘上。关上机箱门封紧外壳。这种维萨拉提供的单独包装的干燥剂从许多供应商处都可以买到，它应符合美国军队指标MIL-D-3464，一型和二型。一包的剂量可以在25摄氏度，20%相对湿度的环境中吸收至少3克的水份，或者在相同温度，40%相对湿度吸收至少6克的水份。一型可以用在各种场合，二型须在无尘环境中使用。注意：一定要将干燥机储藏在密闭的容器中。
更换AC过流保护器：查看AC供电接线箱的过流保护器。如果状态窗呈红色，则需要更换相同电压等级的过流保护器。步骤如下：（1）去掉或断开AC电源到AC供电箱的连接。（2）轻轻地将过流保护器向前推出，直到斷开，注意连接的方向。（3）将新的过流保护器对准方向轻轻地推进接线箱，直到卡住为止。（4）重新把AC电源与AC供电接线箱接起来。（5）查看传感器供电指示器。
7 结束语
闪电定位仪是比较新的自动气象探测设备，可将闪电数据导入到气象自动观测系统中，给观测员和管制员提供了更有效的雷雨季节保障，重要性也日益趋升。气象机务员因当对闪电定位仪的工作原理和性能积极掌握，日常做好闪电定位仪的检查维护工作也至关重要，能确保闪电定位仪的运行稳定性。
参考文献：
[1]王红，张永军，陈金根，等.基于闪电定位监测数据的雷暴特征分析[J].沙漠与绿洲气象，2014（06）.
[2]李家启，申双和.采用闪电定位系统的丘陵山区雷电特征分析[J].高电压技术，2011（09）.
[3]姚叶青，袁松，张义军，等.利用闪电定位和雷达资料进行雷电临近预报方法研究[J].热带气象学报，2011（06）.
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