公路交通气象观测站功能规格需求书.docx

公路交通气象观测站功能规格需求书公路交通气象观测站功能规格需求书中国气象局综合观测司2012年7月目录1前言- 1 -1.1 目的- 1 -1.2 适用范围- 1 -1.3 编写依据- 2 -2组成结构- 2 -2.1 概述- 2 -2.2 采集器- 3 -2.3传感器- 5 -2.4外围设备- 7 -2.5软件- 7 -3功能要求- 9 -3.1软件初始化- 9 -3.2数据采集- 9 -3.3数据处理- 9 -3.4数据存储- 10 -3.5数据传输- 10 -3.6数据格式- 10 -3.7数据质量控制- 11 -3.8对时功能- 12 -3.9观测站状态监控- 12 -3.10观测站安全报警- 12 -3.11终端操作命令- 12 -4测量性能- 12 -4.1 测量要素- 12 -4.2 量和单位- 13 -4.3 指标要求- 14 -4.4 采样和算法- 14 -5软件流程- 15 -5.1 采集控制软件流程- 15 -5.2 数据流程- 16 -6供电要求- 17 -6.1供电方式- 17 -6.2蓄电池及充放电控制装置- 18 -7安全要求- 18 -7.1标记要求- 18 -7.2文件要求- 19 -7.3结构安全- 19 -7.4电气安全- 20 -8工作环境适应性要求- 21 -8.1气候条件- 21 -8.2生物条件- 21 -8.3化学活性物质- 21 -8.4机械条件- 22 -9电磁兼容性要求- 22 -10结构和外观要求- 23 -10.1结构设计总体原则- 23 -10.2机械结构要求- 24 -10.3机械强度要求- 25 -10.4材料与涂覆要求- 25 -10.5外观要求- 25 -11可靠性要求- 25 -12可维性要求- 25 -13其他要求- 26 -13.1时钟精度要求- 26 -13.2功耗要求- 26 -附录1：数据格式规定（暂行）- 1 -1数据传输格式- 1 -2数据字典- 2 -3数据文件存储格式- 9 -4状态信息文件存储格式- 11 -5数据文件上传格式- 13 -6状态信息文件上传格式- 17 -附录2：终端命令格式- 1 -1终端命令的分类- 1 -2格式一般说明- 1 -3监控操作命令- 1 -4数据质量控制参数操作命令（可选）- 7 -5观测数据操作命令- 8 -6报警操作命令（可选）- 11 - 12 -公路交通气象观测站功能规格需求书1 前言1.1 目的交通运输部与中国气象局于2010年8月底联合下发了关于进一步加强公路交通气象服务工作的通知，明确指出两部门要共同推进公路交通气象观测站点网络建设，加强交通气象服务标准化建设。中国气象局综合气象观测系统发展规划（2010-2015年）指出，建立与交通部门的合作机制，完成高速公路交通气象观测示范网建设，开展路面温度、道路综合状况、交通实景等交通气象观测设备选型、考核和定型等工作，制定相关标准规范和业务流程。为更好的推进公路交通气象观测设备的标准化工作，特制订本功能规格需求书，旨在进一步规范公路交通气象观测站研发和生产行为，为仪器设计定型和业务应用提供依据。随着气象仪器性能和公路交通气象观测技术的逐步发展，功能规格需求书还将进一步完善。本功能规格需求书由中国气象局综合观测司委托中国气象局气象探测中心组织编写，解释权属于中国气象局综合观测司。1.2 适用范围本功能需求书规定的公路交通气象观测站是指高速公路及国省干线公路沿线布设的，集常规气象要素、能见度和路面状况等公路交通气象观测要素的自动气象观测站。本功能需求书规定了公路交通气象观测站的组成结构、功能、测量性能、采样和算法，以及供电、安全、工作环境、电磁兼容、结构和外观、可靠性和可维性等要求，为设备制造单位提供设计和生产的依据。1.3 编写依据本功能规格需求书编写的主要依据有：（1） 公路交通气象观测站网建设指南（2） 新型自动气象（气候）站功能规格书（3） 前向散射能见度仪观测规范（试行）（4） 地面气象观测规范（5） 地面气象观测数据文件和记录簿表格式（6） 公路网运行监测与服务暂行技术要求（7） 公路工程技术标准（8） 公路交通工程及沿线设施设计通用规范（9） 公路工程质量检验评定标准2 组成结构2.1 概述公路交通气象观测站由硬件和软件两部分组成。硬件包括采集器、传感器、外围设备（支架、机箱、避雷针）等部分；软件包括采集软件、中心站组网软件。公路交通气象观测站可自由选择多种观测要素组合方式，同时，还要求低功耗、多方式供电、支持多种通讯方式等。公路交通气象观测站总体结构如图2.1所示。图2.1 公路交通气象观测站总体结构图2.2 采集器采集器是观测站的核心，它由硬件系统和采集软件系统两部分构成。硬件部分由高稳定性电源，嵌入式处理器，大容量数据存储器，高精度时钟电路，高精度模数转换电路，以及多路数字及模拟传感器接口，通讯接口，指示灯电路等多种电路模块构成；采集软件系统包含采集模块，通讯模块，时钟模块，存储模块，数据处理模块，指令响应模块等多种功能模块。采集器功能结构见图2.2。图2.2 采集器功能结构框图对于硬件系统的设计必须满足以下要求：a) 嵌入式处理器的选取应综合考虑功耗，速度，内置程序FLASH容量，各种功能接口（RS232、RS485、RJ45等），在具备自由组合安装目前公路交通气象观测要素传感器的基础上，综合考虑可扩展性，具备扩展接入不少于2种其他新的传感器的能力，为以后应用扩展留有余量。b) 数据存储器的选型应考虑到采集要素的种类，字节大小，综合最长存储时间计算出容量大小（至少可存储一个月或以上的逐分钟采集的观测要素数据和逐小时状态信息），并留有一定的余量方便扩展。c) 模数转换芯片应在16位（含16位）以上，满足传感器测量要求。d) 电源模块应选择高精度、高稳定性电源模块，满足采集器本身及部分外部传感器供电要求。e）外接存储器包括CF卡、SD卡、USB中的一种或多种。数据文件、参数文件、配置文件、日志文件等存储在采集器内部，同时应在外接存储器上进行备份。f）应具备监测电路，包括主板温度测量、主板电源测量、交流供电检测、机箱门状态检测、蓄电池电量检测等。g）应具备指示灯，包括系统指示灯（秒闪，包括供电状态指示、传感器采集工作状态指示）、外接存储设备通信指示灯、通讯状态指示灯等。h）采集器的基本工作电压是12V直流电压，采集器中其它直流工作电压应由此转换而成，该电压由蓄电池提供，需另外配置辅助电源（太阳能、风能）对蓄电池充电装置和充放电控制器。2.3传感器2.3.1传感器简介根据输出信号的特点，观测站使用的传感器可分三类：模拟传感器、数字传感器、智能传感器。传感器直接连接到采集器或上，传感器的种类和数量根据实际需要测量的要素确定。路温、路面状况、冰点温度、以及融雪剂浓度等观测项目均为路面气象条件观测内容，路面气象条件的自动观测通常利用综合路面状况传感器或多个独立传感器来实现。路面传感器根据传感器的观测原理或安装方式，分为埋入式路面传感器和非接触式路面传感器。埋入式传感器安装时需要切割路面，将传感器埋入路面并使其表面与公路表面齐平；非接触式传感器一般安装于路侧杆柱的适当高度，不具有冰点温度和融雪剂浓度观测功能。天气现象观测可由天气现象传感器实现，也可由集能见度、天气现象为一体的传感器实现。2.3.2传感器选型在选择传感器时，应选用合格的传感器，是经行业主管部门批准或推荐的气象传感器型号。如果所使用的传感器没有已认可型号，可根据服务需求选择配置。传感器的选型要充分考虑以下因素：交通气象观测功能需求；传感器的维护需求；传感器的功耗；传感器技术的成熟性、可靠性、经济性等。公路交通气象观测所采用的传感器推荐选型如表2.1所示。表2.1 传感器的选型序号要素名称传感器类型1能见度前向散射式能见度仪2气温集成数字式温（湿）度传感器或铂电阻温度传感器3相对湿度集成数字式（温）湿度传感器或湿敏电容湿度传感器4风速超声风传感器；或三杯风速传感器；螺旋桨式风传感器5风向超声风传感器；或单翼风向传感器；螺旋桨式风传感器6降水天气现象传感器；或翻斗式雨量传感器 7天气现象天气现象传感器8路温铂电阻温度传感器；或满足要求的路面传感器的温度输出9路面状况路面传感器10冰点温度路面传感器11融雪剂浓度路面传感器备注：天气现象观测主要指自动观测并判别：有/无降水，降水类型(雨、雨夹雪、雪等)，降水强度(小、中、大等)，以及雾、霾、沙尘等天气现象。2.3.3 传感器布设及安装要求为尽可能减小各个传感器之间的相互干扰，同时有效减少行驶车辆、绿化、路侧其它设备等对传感器的影响，须合理设计传感器的安装高度和布局。除降水传感器、路温、路面传感器(埋入式)等需要安装在基础平台或路面上，其它各个传感器应安装在支架上，布局要求如下：公路交通气象观测站外廓距离公路外侧行车道边缘不应小于3m（包括应急车道），不大于50m，且与高速公路处于同一水平高度。能见度传感器：安装高度为3.0±0.2m，以前向散射式能见度仪取样点为基准。空气温度、湿度传感器：安装高度为3.0±0.2m，传感器安装在自然通风的防辐射罩内。风速、风向传感器：安装高度为3.5±0.2m。雨量传感器：安装在基础平台上，与公路交通气象观测站主立杆相距不小于2.0m，并确保行驶车辆在雨天不会将路面上的积水溅到雨量传感器承水器内；雨量传感器的承水口水平，承水口以观测站基础平面为基准高度为0.70m。若采用路面传感器(非接触式)、多要素组合传感器、天气现象传感器等，根据各类传感器的安装要求，在公路交通气象观测站支架上进行安装。2.4外围设备2.4.1支架支架主要用于装配各类传感器、通信装置等设备。2.4.2机箱机箱用于安装主控系统，各个功能模块布局合理，符合电气安全要求，散热性能良好。机箱具有良好的密封性，防护等级要求达到IP65，具有安全防盗、防辐射等性能。2.4.3避雷针避雷针的长度（接闪器的高度）需达到观测站上端布设的各类传感器所需要的保护范围的要求，避雷针的制作材料、直径、接闪器材料、固定连接装置、引下线和接地等应达到相关防雷的技术规范要求。2.5软件2.5.1采集软件采集软件由嵌入式操作系统和应用软件组成，嵌入式操作系统应选择实时性高、性价比好、稳定可靠的多任务实时操作系统。主要实现以下功能：（1） 实现基本的数据采集、数据处理、数据存储和数据传输功能。（2） 实现远程参数设置、数据监视、数据文件下载、采集器复位等功能。（3） 存储数据文件、参数文件、配置文件、日志文件等。2.5.2中心站组网软件中心站组网软件是实现某一区域公路交通气象观测站的自动组网和监控管理的应用软件。安装在公路沿线的各公路交通气象观测站均通过公路沿线光缆或GPRS/CDMA/3G等无线通信方式与监控管理中心建立双向联系，实现公路交通气象观测站的组网和监控管理功能。中心站组网软件的主要功能要求如下：（1） 设置或查询各个观测站的站名、区站号、经纬度、海拔高度、DTU等通讯号码、在线登录状态、数据传输状态、当前或历史资料等。（2） 设置数据上传时间间隔：可向一个或多个公路交通气象观测站下达指令，将其设置成按照特定时间间隔（常规设置1min，可选择设置10min）自动上传公路交通气象观测站最新的逐分钟观测数据。（3） 遗漏资料补传：可补传公路交通气象观测站中存储的历史观测数据。（4） 观测要素开关设置：可打开或关闭公路交通气象观测站的某一观测要素的传感器。（5） 日期和时钟校准：分布在公路沿线的各个公路交通气象观测站，须支持网络时钟同步协议，且具有GPS授时功能，可由监控中心下达指令，对观测站的日期和时间进行设置和校准，并反馈和验证校准信息。（6） 报警功能：对接收到的异常数据提供报警功能，例如：缺测、观测数据异常等。可接收观测站的实时安全报警信息，例如：供电中断、通信中断、蓄电池电压过低、机箱内温度等。各类报警参数的设置功能由监控管理员预置。（7） 多种监控界面功能：提供多种类型的监控界面，以不同的界面形式反映公路交通气象观测站网的运行情况，监控界面可自动实时刷新。（8） 具有生成存储数据文件、上传数据文件的功能。3 功能要求3.1软件初始化（1） 对采集器进行自检，检测各外围传感器接口，准备存储器，做好数据采集准备；（2） 与中心站终端建立通讯连接；（3） 通过中心站终端对观测站采集器参数进行配置，可修改、查询观测站的参数配置，包括观测站基本参数、传感器参数、通信参数等；（4） 建立和运行采集、处理、通讯等观测任务。3.2数据采集（1） 对传感器按预定的采样频率进行扫描,将获得的传感器电压、电流或其它电信号，再转换成微控制器可读信号，得到具体变量测量数据序列；（2） 将得到的测量数据序列依照传感器测量范围转换成气象要素单位量值，得到气象要素采集瞬时值；（3） 将得到的气象要素采集瞬时值按照规定的各气象要素规定的算法计算出瞬时气象值（即气象要素变量瞬时值）；（4） 实现数据质量检查和处理。3.3数据处理（1） 在数据采集过程中，以获得的连续的气象变量瞬时值为基础，经相关算法和处理，计算出气象观测所需要的气象变量瞬时值。或者通过高频率的采样过程来获得瞬时变量值，通过计算或统计，得到某一时段内的气象要素的统计值（如累计值、平均值、最大值、极大值等）（2） 由采集器生成的各种气象观测数据，在算法实现过程中，对数据进行预处理，加强元数据的质量控制，特别是超出预设的阈值、缺测数据、异常数据的处理。（3） 经处理后的数据，按照采集控制器配置的存储器管理要求，通过存储检测、写入、检验等，完成数据写入存储器任务。3.4数据存储观测站配置有足够的存储器，至少可以存储一个月（31天）的逐分钟的所有观测数据，以及观测站逐小时工作状态和安全报警信息。气象要素数据包括：能见度，温度，相对湿度，瞬时风速、风向，分钟内极大风速、风向，2分钟平均风速、风向，10分钟平均风速、风向，降水量，路面温度、路基温度（-10cm），以及路面状况、天气现象等数据集。观测站工作状态包括：供电状态，蓄电池电压，机箱温度，传感器工作状态信息等。安全报警状态包括：交流供电状态、蓄电池电压、机箱温度、机箱门开关状态、传感器工作状态等出现异常或故障等报警信息。各气象要素数据，工作状态及安全报警状态数据均可按照时序变化有序地进行存储和检验，也能够调入缓冲区进行实时读取。3.5数据传输公路交通气象观测站网内的各观测站，通过约定的有线通信方式（光纤、交换机等）或无线通信方式（GPRS、CDMA、3G等）实时向省级通信系统直接传输数据，或接受中心站指令并组织上传所需的数据信息集。观测站上传的数据由中心站软件负责自动组织和保存。数据传输采用ASCII码形式。3.6数据格式本文规定了公路交通气象观测站的数据字典，规定了数据传输格式、数据存储格式和实时上传数据文件格式。详见附录1。3.7数据质量控制为保证观测数据质量，应对自动气象站进行数据质量控制，包括自动气象站采集器的嵌入式软件、中心站软件两部分的质量控制。自动气象站采集器应具备对用于数据质量检查的各要素极值范围、允许变化速率和变化率值等参数的设置。3.7.1 采集软件中的数据质量控制对采样瞬时值的质量控制，如超越界限值的检查和处理。采样瞬时值应在传感器的正常测量范围内。对气象要素逐分钟瞬时值的质量控制，如超越界限值的检查和处理。气象要素逐分钟瞬时值应在气象要素规定的最大量程范围内。对达不到质量控制要求的数据进行剔除，并记录特殊标记。未满足质量要求的数据不参加相关算法处理和统计。采样信号或气象要素瞬时值的界限值（上限/下限、有/无）等由传感器的测量范围来确定。数据质量控制过程中，需要对采样瞬时值和瞬时气象值是否经过数据质量控制以及质量控制得结果进行标识，这种标识用于定性描述数据置信度。标识的规定见附录1中表2.5。3.7.2 中心站软件中的数据质量控制中心站软件在与观测站进行通信以及对接收的数据进行处理和存储过程中，需要进行有效的数据质量控制。在通信传输过程中，根据观测站与中心站软件的通讯协议，检查数据传输的编码格式、校验码是否一致。在通信协议或编码过程中，对数据的打包传输、接收解码、还原结果等进行一致性检查。在数据处理和存储过程中，中心站终端在接收数据时检查数据的正确性，正确判断数据对应的日期和时间，检查数据是否超越界限。系统判断异常的数据须经人工判断删除与否；根据接收到的数据起始时间和长度进行准确定位，并将数据保存在对应的记录文件或数据库内；系统自动进行数据完整性的检查，可对最近24小时内缺失数据进行自动补传，也可由人工操作进行数据补传；通过数据质量控制阈值的统计和设计，建立数据过滤预处理模块(控制规则)，设定数据质量控制阈值作为数据质量控制异常数据判别规则的参数。标识的规定见附录1中表2.6。3.8对时功能采用中心站监控管理系统自动或人工发布指令，对站网内的观测站统一校准日期和时间，当观测站时钟误差超过设定值时可自动报警。3.9观测站状态监控每小时上传一次观测站工作状态参数集，或随时接收监控中心下达的指令上传监测站当前工作状态信息集。包括：交流供电状态、蓄电池电压、机箱温度、机箱门开关状态、传感器工作状态参数等。3.10观测站安全报警每小时上传一次监测站安全状态信息集，或随时接收监控中心下达的指令上传监测站当前安全状态信息集。安全报警监控包括交流供电状态、蓄电池电压、机箱温度、机箱门开关状态、无线通讯在线状态、传感器工作状态等出现异常时报警。3.11终端操作命令终端操作命令为采集器和终端微机之间进行通讯的命令，以实现对采集器各种参数的传递和设置，从采集器读取各种数据和下载各种文件。按照操作命令性质的不同，分为监控操作命令、数据质量控制参数操作命令、观测数据操作命令和报警操作命令。终端命令格式详见附录2。4测量性能4.1 测量要素公路交通气象观测站应能够同时测量以下气象要素：（1） 基本气象要素：能见度、气温、相对湿度、风速、风向、降水。（2） 路面气象要素：路温路面温度、路基温度（-10cm）路面状况至少可以准确区分干燥、潮湿、积水、结冰、积雪等5种路面状态，能测量水膜厚度、冰层厚度、雪层厚度，如果采用埋入式路面传感器，除满足以上要求外，还需有冰点温度、融雪剂浓度。（3） 天气现象4.2 量和单位主要公路交通气象要素的量和单位名称及其符号按下表确定：表4.1 主要公路交通气象要素的量和单位的名称及其符号序号气象变量的名称单位的名称单位的符号说明1气温摄氏度2相对湿度百分率%另一个常用的相对湿度符号为“%RH”示例1：相对湿度为50%；示例2：湿度为50%RH。3风向度°由北按顺时针方向旋转，以 0360 标度，其中0 为北风，90 为东风。4风速米每秒m/s5降水量毫米mm降水强度（precipitation intensity）（又名降水率）的单位名称及符号是：毫米每分（mm/min）。6能见度米或千米m，km7路面温度摄氏度8路基温度摄氏度9冰点温度摄氏度10融雪剂浓度千分号11雪层厚度毫米mm12水层厚度毫米mm13冰层厚度毫米mm14天气现象WMO天气现象编码4.3 指标要求公路交通气象观测站的测量性能应遵循地面气象观测规范和相关规范的要求。常见的气象要素观测性能要求见下表：表4.2 公路交通气象站测量性能要求测量要素范围分辨力准确度气温-50500.1±0.2相对湿度5%100%1%±3%（80%）±5%（80%）风向0360°3°±5°风速060m/s0.1m/s±（0.5+0.03V）m/s降水量04mm/min0.1mm±0.4mm（10mm）±4%（10mm）能见度1010000m1m±10%（1500m）±20%（1500m）路面温度-50800.1±0.5路基温度（-10cm）-40600.1±0.4路面状况准确区分干燥、潮湿、积水、结冰、积雪等5种路面状态，能测量水膜厚度、冰层厚度、雪层厚度，如果采用埋入式路面传感器，除满足以上要求外，还需有冰点温度、融雪剂浓度。天气现象至少可识别有/无降水，降水类型(雨、雪、雨夹雪) ，降水强度(微量、小、中、大、特大等)；可识别雾、霾、沙尘等视程障碍现象；能够对各种天气状况下的能见度进行观测，观测性能同本表能见度仪的技术要求。4.4 采样和算法各要素的采样频率及气象值的计算见下表：表4.3 自动气象站测量要素采样频率要素采样频率计算方法气温6次/min或30次/min通过数据质量控制后计算平均值。路面温度路基温度湿度风速4次/s以0.25s为步长求3s滑动平均值，即瞬时风速；以1s为步长计算每分钟的1min、2min算术平均，即2分钟平均风速；以1分钟为步长（取1min平均值）计算每分钟的10min滑动平均，即10分钟平均风速。风向1次/s求1min、2min平均；以1min为步长（取1min平均值）计算每分钟的10min平均。降水量1次/min计算累计值。能见度4次/min瞬时气象（分钟）值为采样值等权相加求算术平均值。路面状况1次/ min天气现象1次/min5软件流程5.1 采集控制软件流程传感器将各气象要素转换为电信号传送给采集控制器，采集控制器得到采样数据，经过数据质量检查进行标记，由采样数据通过指定算法形成气象要素瞬时数据，经过质量检查等后续程序处理，存储到外存储器并上传至监控中心业务软件，形成数据文件，具体采集控制流程如下图所示：图5.1 采集控制流程图5.2 数据流程观测站采集数据流程如下图所示：图5.2 采集数据流程图6供电要求6.1供电方式公路沿线气象观测站点供电方式可采用以下四种方式：（1）常规市电（AC220V）（2）太阳能供电（3）风力供电（4）风光互补供电选取兼顾可靠性和经济性的供电方式是确保公路沿线气象观测站点正常工作的必要条件。选取原则如下：（1）常规市电是最可靠的供电方式。在气象观测站点布设位置或附近能够方便就近取电时，应优先市电供电方式。如果气象观测站点与常规市电取电点距离较远，应综合考虑供电可靠性、电缆铺设费用等因素确定供电方案。（2）在太阳能或风能资源比较富足的地区，可选择太阳能、风能或者风光互补供电方式。亦可采用常规市电、太阳能、风能和风光互补等多种组合供电方式。（3）根据需求选择以上一种或两种供电方式，不管选择何种供电方式，都必须确保气象观测站点供电系统正常持续工作。6.2蓄电池及充放电控制装置蓄电池的容量可根据各气象观测站点的实际功耗进行选型、配备。在出现市电因故障断电无法正常工作的情况下，蓄电池容量应保证气象观测站点能连续工作7天以上；或使用太阳能供电因连阴雨天气无法正常工作的情况下，蓄电池容量应保证气象观测站点能连续工作14天以上，为确保气象观测站点的不间断供电，气象观测站点应配备蓄电池与充放电控制装置。7安全要求7.1标记要求7.1.1产品标识公路交通气象观测站至少应标明：（1） 制造厂商名或商标或识别标记；（2） 制造厂商规定的产品型号、名称或型号标志；（3） 数据采集器的型号、名称和序列号；（4） 各气象传感器的型号、名称和序列号。7.1.2电源公路交通气象观测站应设有电源额定值的电源铭牌，电源铭牌应包括下列内容：（1） 电源性质的符号（交流或直流）；（2） 额定电压或额定电压范围；（3） 额定频率或额定频率范围（仅用直流电源的自动气象站除外）；（4） 额定电流或功耗。7.1.3熔断器在每一熔断器座上或其就近处标上标记，该标记应标出熔断器的额定电流，如果该熔断器能装上不同电压额定值的熔断器，则还应同时标出熔断器的额定电压。7.1.4电源开关电源开关应标明电源“通”“断”位置。7.1.5电击危险使用市电的公路交通气象观测站应在外壳显著位置设“当心电击危险”安全标记。7.1.6其他标记公路交通气象观测站的其他标记要求和方法应符合公路部门和气象部门有关行业和国家标准的要求。7.2文件要求随同自动气象站应提供技术说明书、使用或操作说明等技术文件，必须包括下列基本内容：自动气象站额定工作条件、自动气象站安装信息、自动气象站操作信息、自动气象站维护信息，以及从上述文件能够获得技术帮助的制造厂或供货方的名称、地址和尽可能多的通讯联系方式。7.3结构安全公路交通气象观测站结构上的棱缘或拐角，应倒圆和磨光。对于在产品寿命期内无法始终保持足够的机械强度而需要定期维护或更换的部件，应在产品使用说明书上醒目地载明更换周期并着重注明不这样做的危险性。用作电气连接或其他连接的螺钉连接件，如果其松脱或损坏会影响安全，所以应能承受正常使用时的机械压力。使用锂电池或类似电池的公路交通气象观测站，如果因电池极性接反以及强制充电或放电可能导致危险，所以在设计上应有防止极性接反以及防止强制充放电的措施。公路交通气象观测站外壳防护等级应规定为IP65。7.4电气安全公路沿线气象观测站点应满足特定的电气安全性，以确保在各种气候环境下稳定、可靠、安全地工作。电气安全性能主要包括：绝缘、接地防雷、介电强度、电源适应性等性能指标。7.4.1绝缘电阻使用市电的公路交通气象观测站，在电源的初级电路和机壳绝缘电阻不小于2M。使用12V直流电源供电的公路交通气象观测站，在电源初级电路和机壳间绝缘电阻，不小于1M。7.4.2接地电阻接地主要包括防雷接地和安全接地。防雷接地的目的是把雷电产生的雷击电流通过避雷针引入到大地，从而保证设备正常运行。安全接地的目的是把相线（如电线绝缘不良，线路老化等）和设备外壳碰触时产生的故障电流经PE线引入到大地，从而保护人身安全。（1）防雷接地气象观测站点主控机箱内部应设有弱电防雷保护系统，气象观测站点顶部需要安装避雷针，并与服务区的基础防雷接地系统有效连接。防雷接地电阻应不大于10W。（2）安全接地气象观测站点应设安全保护接地端子，接地端子与机壳（包括带电部件的金属外壳）应连接可靠，接地端子与机壳的连接电阻应不大于4W。7.4.3介电强度气象观测站点强电电源引入端子与机壳之间的耐电压强度应符合交通行业公路机电设备相关标准的规定和要求。在气象观测站设备电源引入端子与机壳之间施加频率50Hz、有效值1500V的正弦交流电压，历时1min，应无闪络或击穿现象。7.4.4电源适应性气象观测站点应能适应常规市电供电电网的波动要求，在以下条件下应能可靠工作：电压：AC220V（1±15%），频率：50Hz±2Hz。8工作环境适应性要求8.1气候条件在下列气候条件下，气象观测站应能正常工作：气温：-40+60；地面温度：-40+80；相对湿度：10100； 降水强度：6mm/min；抗风能力：不低于30m/s。8.2生物条件气象观测站应采取适当的防霉菌措施；气象观测站应采取适当措施防止动物损坏，如鼠咬等；应采取适当措施防止动物活动对传感器的影响，如蜘蛛结网等。8.3化学活性物质公路气象观测站应在材料、表面涂覆和工艺上采取相应的措施，使其具有一定的抗化学活性物质侵蚀的能力。工作在沿海、海岛或其他湿度大、盐度高环境中的公路气象观测站点，应进行不少于48小时的盐雾试验，确保其具有足够的抗化学活性物质侵蚀的能力，在产品寿命期内不致因腐蚀而引起设备失效。其他试验条件符合有关行业或国家标准的要求。8.4机械条件气象观测站一般在公路路侧或悬空固定安装，机械条件要求主要针对机械振动指标，气象观测站经受的振动主要为汽车通过时所引起的振动，正弦扫频试验能很好的模拟这种随机振动。气象观测站机械振动指标应满足以下要求：正弦频率范围：2200Hz；正弦稳态振动：振动幅值为位移1.5mm；扫频循环数：20次；非稳态振动（冲击）：峰值加速度40m/s2；气象观测站设备应在水平和垂直两个方向的轴线上依次经受上述指标的振动试验，合格后方可安装使用。9电磁兼容性要求（1） 传导骚扰：监测站电源端口和信号端口的传导骚扰限制要求见下表。表9.1 电源端口传导骚扰限值频率范围（MHz）限值（dBV）准峰值平均值0.150.5665656460.5556465306050表9.2 信号端口传导骚扰限值频率范围（MHz）电压限值（dBV）电流限值（dBA）准峰值平均值准峰值平均值0.150.584747464403030200.53074643020（2） 辐射骚扰：监测站电源端口和信号端口的辐射骚扰限值应满足以下要求：表9.3 在10m距离测量的辐射骚扰限值频率范围(MHz)限值dB(V/m)3023030230100037（3） 电磁抗扰度：公路交通气象观测站各端口电磁抗扰度应满足以下要求：表9.4 端口电磁抗扰度要求内 容试 验 条 件交流电源端口直流电源端口控制和信号端口1.2/50S(电压)8/20S(电流)浪涌冲击抗扰度线对地：±2KV线对地：±1KV线对地：±1KV电快速瞬变脉冲群抗扰度±2KV 5Kz±1KV 5Kz±2KV 5Kz射频电磁场辐射抗扰度0.1580MHz3v80 AMk（1KHz）0.1580MHz3v80 AMk（1KHz）0.1580MHz3v80 AMk（1KHz）静电放电抗扰度接触放电：±4KV空气放电：±8KV接触放电：±4KV空气放电：±8KV接触放电：±4KV空气放电：±8KV10结构和外观要求10.1结构设计总体原则公路交通气象观测站的外观结构要符合气象观测技术要求，满足交通的实际需求，要符合公路（特别是高速公路）交通沿线的机电设备技术和安装要求。总体原则如下：（1） 支架：观测站的主体支架高度3m，支架上传感器的安装位置要求根据道路走向（南北向、东西向等）进行调整，如能见度传感器安装位置和方向可调。（2） 传感器：在保证各传感器之间的相互干扰尽可能小的前提下，合理设计各气象要素传感器的安装位置和相互间距；为有效减少交通路面、车辆等对传感器的影响，除了降水传感器、道面状态传感器等安装在路面外，其它各个气象传感器应安装在主体支架的顶端，并达到传感器安装高度要求；路面温度、埋入式路面状况传感器及连接线缆进行保护性处理。（3） 机箱：主控机箱的安装高度为1.5m（机箱底部），悬挂在支架杆上；正面装有防盗锁具装置，实现防盗和防破坏；符合电气安全要求，散热性能良好；机箱具有良好的密封性，防护等级要求达到IP65，具有防辐射等性能；进出机箱的所有电源线和信号线均从机箱背面直接进入主立杆金属管内，接口密封达到防水、防尘、防盗和牢固的要求。（4） 蓄电池：安装在主体立柱底部电池箱内，美观，防盗。（5） 太阳能板：可根据观测站配置太阳能板的大小和数量选择安装在主体立柱，或安装在独立立柱上。安装高度不宜过低，减少公路边上灰尘、沙石和溅水等影响，同时不能影响其他传感器正常工作。（6） 避雷针：避雷针的长度（接闪器的高度）需达到观测站上端布设的各类传感器所需要的保护范围的要求，避雷针的制作材料、直径、接闪器材料、固定连接装置、引下线和接地等应达到相关防雷的技术规范要求。避雷针接闪器的离地高度）为4.55.0m，为减小对系统的影响，选用绝缘支臂伸出主体立柱。10.2机械结构要求机械结构应利于装配、调试、检验、包装、运输、安装、维护等工作，更换部件时简便易行。各零部件应安装正确，无机械变形、断裂、弯曲等，操作部分不应有迟滞、卡死、松脱等。机箱须装有锁定装置，配有防盗锁具，具有防盗、防破坏能力。各部件之间的连接要牢固，使用常规工具不能轻易拆除。10.3机械强度要求自动气象站和各种部件，如立柱、传感器安装支撑件等，应有足够的机械强度和防腐蚀能力，确保在产品寿命期内，不因外界环境的影响和材料本身原因而导致机械强度下降而引起危险和不安全。10.4材料与涂覆要求应选用耐老化材料、抗腐蚀材料、良好的电气绝缘材料等，禁止使用不符合有关国家标准或行业标准的劣质材料。各零部件，除用耐腐蚀材料制造的外，其表面应有涂、敷、镀等工艺措施，以保证其耐潮、防霉、防盐雾的性能。各部件表面光泽一致、无划痕、无刻痕、无剥落、无锈蚀。需要涂覆的零件，表面涂、敷、镀层应色泽均匀，不应有起泡，涂层不应有脱落，覆盖面达100 %。机箱外涂层厚度80m，立柱外涂层厚度120m，色彩为乳白色。10.5外观要求立柱、支架、机箱及传感器安装牢固、端正。在支架、立杆、机箱内部或穿线管内部布线，达到隐蔽、保护、美观、防盗割、防雷电等效果。外观应整洁，无损伤和形变，表面涂层无气泡、开裂、脱落等现象。机箱要求为不锈钢材质，配有防水及遮阳罩，具有散热、密封、防尘等功能。11可靠性要求产品应进行可靠性设计、试验和验证工作。平均无故障工作时间（MTBF）大于5000hr。12可维性要求整个系统易于扩展和维修；各部件的结构设计应充分考虑维修的方便性、快捷性和不易误操作性；接线标志清晰不易混淆，应采取充分的措施保证即使非专业人员操作也不