海洋站水文气象观测设备与系统集成通用技术要求试行

海洋站水文气象观测设备与系统集成

通用技术要求

（试行）

国家海洋局

二〇一三年九月

目录

1 范围 (1)

2 规范性引用文件 (1)

3 术语和定义 (1)

4 系统组成 (1)

4.1 基本组成 (1)

4.2 气象观测分系统 (1)

4.3 潮位温盐观测分系统 (2)

4.4 波浪观测分系统 (2)

4.5 数据接收处理分系统 (2)

5 技术要求 (2)

5.1 测量要素、范围和准确度 (2)

5.2 传感器 (2)

5.3 数据采集器 (3)

5.4 供电电源 (4)

5.5 环境适应性 (4)

5.6 安全性 (4)

5.7 可靠性 (4)

5.8 电磁兼容和防雷击 (5)

5.9 维修性 (5)

5.10 互换性 (5)

5.11 数据接收处理分系统 (5)

5.12 运行试验 (6)

6 试验方法 (6)

6.1 测量要素、范围和准确度检查 (6)

6.2 传感器检查 (6)

6.3 数据采集器检查与试验 (6)

6.4 供电电源检查 (7)

6.5 环境适应性试验 (7)

6.6 安全性试验 (7)

6.7 可靠性试验 (7)

6.8 电磁兼容和防雷击试验 (7)

6.9 维修性试验 (7)

6.10 互换性试验 (7)

6.11 数据接收处理分系统试验 (8)

6.12 业务化运行试验 (8)

7 标志、包装、运输和贮存 (8)

1范围

本要求规定了海洋站水文气象观测系统的组成、技术要求、试验方法、包装、储运等通用技术要求。

本要求适用于海洋站水文气象观测系统设备入网、采购、检验和评估。

2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，仅所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/T 14914 海滨观测规范

GB/T 13972—2010 海洋水文仪器通用技术条件

3术语和定义

海洋站水文气象观测系统

安装在岸边、海岛和平台等地，按GB/T 14914的要求，长期、连续、自动地观测潮位、波浪、表层海水温度、表层海水盐度、风速风向、气温、相对湿度、气压、降水、能见度、太阳辐射等要素的设备。

4系统组成

4.1基本组成

海洋站水文气象观测系统由气象观测分系统、潮位温盐观测分系统、波浪观测分系统（或其中的部分观测分系统）和数据接收处理分系统等组成。

4.2气象观测分系统

4.2.1功能和构成

自动采集、处理和存储风速风向、气温、相对湿度、气压、降水、能见度、太阳辐射等要素，由传感器、数据采集器、通信设备和电源组成。

4.2.2传感器

包括风速风向、气温、相对湿度、气压、降水、能见度、太阳辐射传感器等。

4.2.3数据采集器

由硬件和软件组成。硬件由机箱、接线盒、接口单元、中央处理单元、存储单元等组成。软件由自检、采集、处理、存储、通信、设置、测试和调取等模块组成。

4.2.4通信设备

指观测分系统与数据接收处理分系统通信的设备，通信方式包含电缆、光纤、蜂窝移动通信、VHF、微波和卫星等。

4.2.5供电电源

由电池箱、蓄电池、充电设备和具有交直流转换功能的模块等组成。以直流供电方式为主，并具备将交流电转换为直流电的能力。

4.3潮位温盐观测分系统

自动采集、处理和存储潮位、表层海水温度和表层海水盐度等，由传感器、数据采集器、通信设备和电源组成。传感器包括表层海水温度盐度传感器和潮位传感器等。

数据采集器、通信设备和供电电源的组成同“4.2 气象观测分系统”。

4.4波浪观测分系统

自动采集、处理和存储波高、波周期和波向等波浪观测数据。常用的设备有波浪浮标、声学测波仪和雷达测波仪等。每种波浪观测设备要符合相关的标准和规范，预留与数据接收处理分系统的通信接口。

4.5数据接收处理分系统

自动接收、处理、存储和显示各观测分系统的数据，并按规范或规程的要求将数据传输到数据中心，常用电缆、光纤、蜂窝移动通信、VHF、微波和卫星等方式通信。数据接收处理分系统由计算机、通信设备、电源和水文气象自动观测系统数据接收处理软件组成，其中计算机指商用机或工控机，通信设备指与观测分系统或数据中心通信的设备，电源是指为计算机和通信设备供电的设备，水文气象自动观测系统数据接收处理软件运行在计算机上，负责数据的接收、处理、存储、转发、查询、调取等。

5技术要求

5.1测量要素、范围和准确度

测量的要素、范围和准确度应满足GB/14914规定的要求。

5.2传感器

传感器应满足下列要求：

经海洋业务主管部门组织考核列装；

传感器输出信号应满足表1的要求，其中：输出信号是模拟电压的为模拟量传感器，是频率的为频率量传感器，是若干位高低电平组合的为数字量传感器；具有双向通信、标准化数字输出的为智能传感器；

应在海洋环境下有1年以上的应用，满足业务化应用要求；

在满足业务化观测的情况下，优先推荐功耗较低的传感器；

传感器电源信号线连接方式为接线端子压接；

检定合格，且在检定周期内。

表1 传感器输出信号要求

5.3数据采集器

5.3.1基本要求

数据采集器的接口单元、中央处理单元、存储单元、通信单元等应采用模块化设计，拆装方便。数据采集器对数据的采集、处理、存储应满足GB/14914规定的要求。

5.3.2外部接口

数据采集器中用于连接传感器、通信设备、电源和其他外部设备的接口称为外部接口。数据采集器外部接口上应标明接口的含义，接口应有冗余，同时应满足：包括连接传感器用的智能传感器接口、频率量接口、数字量接口和模拟量接口，优先推荐具有智能接口和频率量接口的传感器；

连接通信设备用的接口；

连接电源用的接口；

模拟量测量通道和频率量测量通道的测量准确度应比它所连接的传感器的测量准确度高4倍。

5.3.3存储

数据存储应符合GB/T 14914规定的要求，存储不低于60天的观测数据。

可外加存储卡等存储设备，便于备份数据。

5.3.4时钟准确度

月累计最大允许误差±30s。

5.3.5功耗

气象观测分系统的数据采集器、潮位温盐观测分系统的数据采集器在工作状态下的平均功耗应不大于1.5W。

5.3.6连接传感器和数据采集器的电缆长度

在150m范围内应能正常工作，不影响测量的准确度。

5.3.7接线方式

除网口和光纤端口外，数据采集器与传感器、通信设备、电源及其它设备之间采用接线端子方式连接。

5.3.8数据采集和处理

数据的采集和处理应符合GB/T 14914规定的要求。

5.3.9数据通信

应支持电缆通信、光纤通信、蜂窝移动通信、微波、VHF、卫星或短信等通信方式。首选光纤通信方式。

采用电缆、光纤、电话、蜂窝、VHF和微波等方式通信时，1分钟应传输一次各要素的实时观测数据和极值数据，至少10分钟传输一次观测分系统的状态数据，如供电电压、复位次数等。

采用卫星通信方式时，根据业务要求，选择传输频次和传输内容。

5.3.10参数设置

数据采集器应具备：

设置传感器类型、参数、工作状态和测量误差的修正值等；

设置通信方式、接口参数、传输内容和传输频次等；

设置日期、时间；

设置站位信息。

5.3.11测试

数据采集器应能：

测试采集器状态；

测试通信接口；

测试传感器接口。

5.3.12集成方式

各观测分系统应能与数据接收处理分系统通信。

气象观测分系统应能集成潮位温盐观测分系统和波浪观测分系统，并对观测的数据进行处理、存储和传输。

5.4供电电源

观测分系统的供电电源输出为12VDC±10%，应能充电，在不充电条件下，应能为气象观测分系统、潮位温盐观测分系统供电至少72h。电池箱中电池板的供电控制器要具备多路输出控制功能，可兼容太阳能供电和市电供电等供电方式。市电供电输出为220V±10%。

5.5环境适应性

应符合GB/T 13972—2010中5.4的规定。

5.6安全性

应符合GB/T 13972—2010中5.3的规定。

5.7可靠性

系统的MTBF应不小于2500 h。

5.8电磁兼容和防雷击

应符合GB/T 13972—2010中5.6的规定，防雷等级要达到二级防雷要求。

5.9维修性

以分系统作为维修单位时，系统的MTTR应不大于0.5 h。并在后续使用过程中可实现二次开发、工作状态自检、远程检测和故障诊断隔离等。

5.10互换性

系统中型号或类别相同的各分系统应能互换，对于存在的故障应能够定位到可更换单元。

5.11数据接收处理分系统

5.11.1数据接收

数据接收处理分系统应能自动接收观测分系统传输的数据，自动向观测分系统发送命令，补录观测数据。

5.11.2数据显示、处理、存储

数据接收处理分系统对数据的处理和存储应符合GB/T 14914规定的要求，应能显示接收的数据。

5.11.3数据输出

数据接收处理分系统应能生成实时数据文件、整点数据文件、报文文件和月报文件，内容及格式应符合海洋数据传输网和业务工作的要求。

实时数据文件包含实时测量的分钟数据和日界内出现的极值数据，1分钟生成1次。

整点数据文件包含整点测量的数据和日界内出现的极值数据，1个小时生成1次。

报文文件的内容及格式还应满足海洋观测预报业务的实际需求。

月报数据文件的内容和格式还应符合GB/T 14914的要求。

5.11.4数据通信

观测分系统与数据接收处理分系统的通信应支持电缆通信、光纤通信、蜂窝移动通信、微波、VHF、卫星或短信等通信方式，传输内容、频次和数据传输率应满足海洋数据传输网的要求。

数据接收处理分系统与所属中心站通信应支持电缆通信、光纤通信、蜂窝移动通信、微波、卫星或短信等通信方式，数据传输内容、频次和数据传输率应满足海洋数据传输网的要求。

5.11.5其它功能

数据接收处理分系统应：

对观测分系统校时；

输入人工观测数据；

以数据、图表及数据曲线等方式显示测量数据；

数据查询、数据修正、数据处理等；

向观测分系统发送命令，补录观测数据；

现场及远程实现参数设置、工作状态监控及异常状态提示等。

5.12运行试验

未在海洋站业务化运行过的设备，应经过1年以上的运行试验，提供具有3个月以上业务化运行比对数据的使用报告。

6试验方法

6.1测量要素、范围和准确度检查

查阅传感器技术资料和法定计量机构有效期内的检定证书（含测试证书、校准证书），应符合5.1的要求。

6.2传感器检查

查阅技术资料，应满足5.2要求。

6.3数据采集器检查与试验

6.3.1基本要求检查

采用目测、查阅技术文件的方法，应符合5.3.1要求。

6.3.2外部接口检查

采用目测、查阅技术文件的方法，应符合5.3.2的要求。

6.3.3数据存储检查

计算每天存储要素的容量。

用存储器的容量除以每天存储要素的容量，应符合5.3.3要求。

6.3.4时钟准确度试验

以中央人民广播电台对时信号为标准，仪器连续运行72h后，检查采集器时钟准确度，应符合5.3.4的要求。

6.3.5功耗试验

为数据采集器通电，测量其一小时内的平均功率应符合5.3.5要求。

6.3.6连接传感器和数据采集器的电缆长度

传感器放在要素场不变的环境中，用不长于10m

的电缆将传感器与数据采集器相连，记下各要素的观测数据，改用150m的电缆将传感器与数据采集器相连再测量，记下此时各气象要素的观测数据，两次观测数据的差值应不大于相应测量要素的观测分辨率。

6.3.7接线方式检查

目测传感器、通信设备、电源等设备与数据采集器的连接方式应符合5.3.7的要求。

6.3.8数据的采集和处理检查

观测分系统连续运行时间应不少于3 天。查阅技术文件和测试记录，结果应符合5.3.8的要求。

6.3.9数据通信试验

使用电缆通信、光纤通信、蜂窝移动通信、微波、VHF或卫星等通信方式对观测分系统进行测试，应能满足5.3.9的要求。

6.3.10参数设置试验

为观测分系统通电，进行相应操作，结果应满足5.3.10的要求。

6.3.11测试试验

为观测分系统通电，进行相应操作，结果应满足5.3.11的要求。

6.3.12集成方式试验

观测分系统分别与数据接收处理分系统连接，数据接收处理分系统能接收、显示和存储各观测分系统的数据，应满足5.3.12要求。

气象观测分系统连接潮位温盐观测分系统和波浪观测分系统，数据接收处理分系统与气象观测分系统连接，数据接收处理分系统能接收、显示和存储各观测分系统的数据，应满足5.3.12要求。

6.4供电电源检查

将充电装置连续关闭72h，期间观测分系统是否能正常工作；

恢复充电后，是否能给蓄电池充电。

6.5环境适应性试验

按GB/T 13972—2010中6.4规定的试验方法进行。

6.6安全性试验

按GB/T 13972—2010中6.3的试验方法进行。

6.7可靠性试验

按GB/T 13972—2010中6.5的试验方法进行。

6.8电磁兼容和防雷击试验

按GB/T 13972—2010中6.6的试验方法进行。

6.9维修性试验

利用其他试验出现的故障或设置故障，以分机作为单位进行维修性检验，结果应该达到5.9的要求。

6.10互换性试验

用系统中型号或类别相同的分系统进行互换，结果应达到5.10的要求。

6.11数据接收处理分系统试验

观测分系统分别与数据处理分系统连接。数据处理分系统能接收、显示和存储气象、水温、盐度和波浪观测数据。

按照5.11的要求对数据处理分系统分别进行测试。

7标志、包装、运输和贮存

应符合GB/T 13972—2010中“8 标志、包装、运输和贮存”的要求。