CINRAD WSR98D技术手册之系统手册Word文件下载.docx

1、第一位数字表示章或附录，第二位数字表示页、表格或图形的号数。安全概要一般安全以下是一般安全预防措施，并不涉及任何具体步骤，因此在本手册的其它地方不再出现。操作及维修人员必须了解这些推荐的预防措施并时时遵守。远离通电电路维修人员任何时候都必须遵守所有安全条例。当高压电源接通时，不要在设备内部更换元件或做调试。在某些情况下，由于电容储存的电荷，即使电源控制处于关的位置，也会有危险的电势。为了避免事故发生，任何时候在接触设备之前，都必须断开电源，把电路接地并让它放电。不能独自检修或调试任何情况下都不能独自到达或进入封闭的场所检修或调试设备，除非有能够提供帮助的人员在旁边。抢救使用高压或接近高压的工作

2、人员应该熟悉现代抢救方法。这些信息可从中国红十字会或心脏协会获取。这些知识可以挽救生命。不要戴饰物设备维修人员任何时候都不要戴手表、戒指、项练、手镯或其它饰物，金属物体接近电势时会产生电弧，饰物可能会被缠住，影响人活动，从而引起严重的人员伤害。电气/电子（通则）本设备使用的电压能产生电弧，可对人体造成严重烧伤。应避免接触并摘下戒指、手表和其它饰物，以免因触电而受伤。高压（电源接通）应避免接触设备中的高压，不要移走高压区中的安全防护装置、面板或盖子。接触或接近高压会因触电而受重伤或死亡。高压（电源段开）应当避免接触高压电路区。正确地用接地棒使所有高压电容放电。当电源断开后，危险的高压仍然存在，直

3、到放电后才会消失。接触或接近高压会由于触电而严重受伤或死亡。转动设备转动天线时，人应远离天线。如果被天线挤压，会导致重伤或死亡。升高工作平台检修天线座和塔时，要正确地使用所有扶拦、安全链、安全吊带、安全轨和梯子。在开始维修之前，要安装好所有安全设备和梯子。如果掉下来撞到下面的地面，会重伤或死亡。热表面在发动机工作期间和工作之后，要避免接触柴油发动机和排气管。接触热表面会引起皮肤烧伤或其它伤害。爆炸性气体（燃料）检修发动机时用吸附性的材料或布清洁并擦去溅出的燃料。有燃料溅出的地方要通风并保持洁净。该区域要避免火花或明火。燃料气体会积聚并爆炸，从而引起严重烧伤或死亡。爆炸气体（电池）在通风良好的地

4、方检修电池。在充电过程中，氢气和氧气会积聚。电池附近应避免火花或明火，否则爆炸会引起严重烧伤或死亡。硫酸检修电池时要穿戴防护衣、面罩、手套和围裙。与电池硫酸接触会严重烧伤皮肤和眼睛，立即用水冲洗皮肤和眼睛并找医生治疗。清洁溶剂（通则）使用有毒清洁溶剂时要穿戴防护衣、安全护目镜和手套。反复长时间接触有毒溶剂会刺激皮肤和眼睛，用清水冲洗皮肤和眼睛。拿走吸满清洁溶剂的布。清洁溶剂（吸入）只能在通风良好的地方使用清洁溶剂。避免吸入清洁溶剂。长时间吸进清洁溶剂气味会使人窒息或死亡。致冷剂（通则）检修空调设备致冷剂时要穿戴防护衣和手套。接触充满致冷剂的管子和配件会严重烧伤皮肤。致冷剂（吸入）避免吸入致冷剂

5、。吸进致冷剂是危险的。丧失听力在内燃机附近工作时要戴防护耳罩。长时间接触强噪声会使人丧失听力。有效地工作在指定为危险的地方工作时，要在尽可能短的时间内完成任务。进入工作区之前，要完全熟悉工作步骤。发射时使天线指向开阔地方有必要在天线辐射功率的情况下进行维修时，如果可能的话，采取必要措施使天线指向开阔地方。不用时要妥善保管所有材料在操作设备之前要妥善保管所有工具、机壳和盖子。恢复所有联锁装置完成有关设备工作后，立即将所有联锁开关恢复到正常工作状态。不要在外露部件附近使用金属工具在距离有外露带电部件的电气设备4英尺之内不要使用带金属的刷子、笤帚或其它工具。不要在速调管附近使用含铁工具。不要在速调管

6、附近使用钢的或铁的工具。这类工具会被从技术人员手中吸走从而破坏管子。特殊安全塔上安全为防止从塔上坠落而死亡或摔伤，必须遵守以下步骤：使用梯子接近或离开天线时要用扶拦或支撑台。确保天线地板天窗在所有不使用的时间都关闭和安全。触电危险机柜内的初级电源电压和高压会引起死亡或重伤，这些高压主要存在于发电机柜、雷达产品生成（RPG）区、雷达数据采集（RDA）区、天线区和主用户处理（PUP）区。防护装置和阻挡物上都写有警告标志和标签，让工作人员警戒这些潜在危险，不要忽视这些警告。确保不绕过这些安全联锁、阻挡物和防护装置。在PUP中，CRT具有极高的电压，能引起死亡或重伤。警告标签和联锁的存在是为了防止触电

7、。不要忽视联锁。发射机的高压会引起死亡或重伤。辐射危险微波（电磁）辐射是由WSR-98D发出的。在所有工作方式下，当天线扫描时，任何地方的功率密度都不会超过由美国国家标准协会（ANSI）指定的安全能级5mw/cm2。然而，如果天线静止而发射机工作，在天线反射器前直径40英尺、长600英尺的圆柱形区域内，功率密度会接近安全能级的二分之一。维修人员应该注意了解这种情况，让天线指向无人区域。主要设备损坏把RDA、RPG或PUP中的连接器接错会引起严重设备故障。因此，在维修中重新接连接器时要确保连接器标号/色标准确无误。发电机引擎中缺（润滑）油或（冷却剂）乙二醇会引起设备故障。在维修时，有必要检查是否

8、有泄露并拧紧连接件。本雷达使用自动过温切断开关来防止设备损坏。天线/天线座安全警告当天线转动并且/或者天线伺服机构工作时，不要试图爬上/或者维修天线座组合。除非遵守所有维修说明和安全步骤，否则会由于移动部件而受重伤。天线/天线座提供有安全特征和措施，以保护维修人员免受与移动物体、危险高度和棘手的设备接近/操作位置有关的危险。天线/天线座组合提供的安全特征如下：安全联锁开关抓条不打滑表面梯子钩垫销注意天线罩的入口仓门装备有安全联锁。当入口仓门（联锁）打开时，伺服机构电源从天线座断开而发射机高功率射频输出转向假负载。为保障人员安全，应随时遵守以下预防措施：1.关掉RDA数据处理器维修面板上的天线座

9、电源。2.把安全警告标签放在维修面板上的天线座电子ON/OFF开关上。3.确保发射机处于待机状态。4.把天线座“安全/操作”开关置于“OFF”位置。5.拧入方位和高低垫销。6.当爬上天线座到天线座的方位部分工作时，要使用有快速放松插销的安全可靠的升降梯。7.爬上天线座时要始终使用抓条。8.在天线座的各个工作区域要使用相应的梯子钩。第一章 概述1-1节 作用与说明本节从使用、配置、产品和用户等几个方面讨论WSR-98D的作用。1-1.1 作用1-1.2 简介1-1.3 操作1-4.1 技术手册1-2节 主要特点本节列出了WSR-98D的数据特性，并给出了设备位置数据。1-2.1 WSR-98D配

10、置1-2.2 设备位置1-3节 能力与局限本节介绍基本系统和设备组的能力。1-3.1 WSR-98D系统能力1-3.2 RDA设备组能力1-3.3 WNC设备组能力1-3.4 RPG设备组能力1-3.5 PUP设备组能力1-4节 设备参考数据本节对所提供的设备、标准工具和测试设备、专用工具和测试设备、计算机程序以及技术手册作出了明确规定。图1-1 CINRAD系统框图图1-2 雷达机房设备布局表1-5 WSR-98D功能概括表表1-6 WSR-98D总体能力表1-7 WSR-98D控制能力表1-8 WSR-98D响应时间表1-9 WSR-98D气象产品表1-10 WSR-98D配置表1-11

11、非工作与工作环境条件表1-12 RDA性能表1-13 WNC性能表1-14 RPG能力表1-15 PUP能力表1-16 PUP图象显示控制能力表1-1.1 RDA设备名称及高层代号表1-1.2 雷达主要部件尺寸和重量表1-1.3 CINRAD雷达用电量表1-1.5 RDA性能特征表1-1.6 RDA性能指标第1-1节 作用与说明1-1 引言本节概要介绍本系统的作用（起什么作用，在哪些场合起作用以及为什么能够起这些作用）并做详细介绍（如何发挥作用）。多普勒天气雷达WSR-98D（以下称WSR-98D）是一个探测、处理、分配并显示雷达天气数据的独立应用系统。WSR-98D应用多普勒雷达技术来获取距

12、离、方位和反射率数据，以及质点速度数据。WSR-98D它用软件处理来控制雷达工作特性，以产生最佳雷达探测范围图并使雷达回波最佳化，然后应用气象算法对获得的基本天气数据进行处理，从而生成基本的和导出的天气产品。用图形算法对这些产品做进一步处理生成在彩色监视器上显示的易于解释的气象数据。WSR-98D可以支持气象部门、商务部、交通运输部和国防部内部用户机构对常规和危险天气现象之位置、密度和运动信息的需求。WSR-98D提供常规和危险天气现象的位置、密度和运动信息。1-1.1.1 配置由于WSR-98D要支持多种用户的需求，因此其设备组位置、设备的配套、设备的安排以及计算机程序均随场合的不同而变化。

13、因此，每一套WSR-98D的安装都可能是不一样的。但是，就其基本结构形式而言，WSR-98D从功能上看可分为如下述五个设备组。系统框图见图1-1。1-1.1.1.1 雷达数据采集（RDA）设备组雷达数据采集设备组（RDA）由多普勒雷达组成。它提供基本天气数据。RDA装在一个雷达设备机房内，与一个发电机机房并置，如果没有控制房，其位置可靠近雷达塔。雷达塔支撑RDA天线/天线座。雷达设备机房还可以装一个雷达产品生成装置（RPG）或两个RDA通道和两个RPG通道（冗余配置）。1-1.1.1.2 宽带窄带通信（WNC）设备组宽带通信设备组连接RDA和RPG。它可采用硬连线、光纤、电话公司的T1线、专用

14、T1线或微波线路通信，这取决于RDA和RPG是并置的还是分置的。如果RPG设在RDA的400英尺范围内，则宽带通信设备采用一根铜电缆连接；如果距离超过400英尺，则数据通过“专用T1”设备、电话公司（TELCO）的设备、微波线路或光纤设备进行传输。采用微波线路传输时，可能要在距雷达塔约400英尺处建一拉杆式或自立式微波传输天线塔和微波传输设备工作间。另一个拉线或自立式微波传输天线塔位于用户所在地。当需要使用微波中继线路时，可在雷达站与用户所在地之间设立一座天线塔。窄带通信采用专用或公用的数据网或电话网。1-1.1.1.3 雷达产品生成（RPG）设备组雷达产品生成设备通过用天气算法处理RDA获取

15、的基本天气数据来产生各种天气数据产品。系统方式控制通过RPG的单元控制台（UCP）来实现。RPG可以与RDA并列放置，也可位于控制用户的主用户处理（PUP）设备之位置。1-1.1.1.4 主用户处理（PUP）设备组主用户处理设备用显示算法对RPG的气象产品格式化，使其显示为图形化天气图。PUP工作站是WSR-98D的用户操作位置。PUP总是位于用户所在地。通常，与一部RPG相连的PUP不只一套。这些PUP可以位于不同的用户所在地。RPG可以与其单元控制台（UCP）一起同控制用户的PUP并置（有关并置RPG和UCP操作的更详细介绍，请参阅1-1.3.2.2节）。PUP和RPG设备在用户所在地的布

16、局是可变的，它们通过窄带通信链路通讯（专线和拨号电话线路）。电话拨号系统网络的连接允许其他与WSR-98D系统无关的用户和PUP访问该系统的天气产品。1-1.1.1.5 附属安装设备（RPIE）组附属安装设备包括设备房、塔、天线罩、备用电源和辅助功能。1-1.1.2 气象产品为了向用户提供实时的天气雷达数据，WSR-98D生成气象产品提供给操作人员。用户可以在彩色监视器上或通过PUP的彩色打印机以一种易于解释的图形格式获得描述特定气象现象的产品。基本和导出的产品描绘出降雨量、风和风切变、龙卷风、中尺度气旋、雷暴雨、湍流、冰雹和晴天现象。许多气象产品，包括水文产品都是在一种常规基础上自动生成并分

17、配给用户的。有些产品可以通过操作人员的评论、解说和注释来增强，但是，基本产品可以提供给那些不要求作解释的用户。产品以四种不同分配和表示形式提供，即：基本产品，导出产品，字符产品和数据阵列产品。这些形式在1-1.1.2.1至1-1.1.2.4节作简要介绍。1-1.1.2.1 基本产品基本产品从RDA传送到RPG的反射率、平均径向速度以及频谱宽度等基数据中产生。RDA分解出距离模糊点，标出由距离模糊点覆盖的数据，消除由接收机引起的偏差并给这些数据设置门限。RPG在产生基本产品之前在平均径向速度基数据中分解速度模糊点。这些基本产品由反射率、平均径向速度和径向速度频谱宽度组成。它们是以产品生成表中给出

18、的几个不同的分辨率生成的。显示在PUP的彩色图形监视器上时，基本产品为平面位置显示器（PPI）式的恒定测定“分割”显示。1-1.1.2.2 导出产品导出产品是通过用RPG处理器中驻留的气象、水文地质和显示处理算法对基数据进行处理得到的。当显示在彩色图形监视器上时，导出产品以一种需要操作人员作很少解释的形式来描述这些数据。导出产品包括反射率、回波顶和风切变的直接区域和等值线图象，还可能包括风暴质心轨迹、中尺度气旋、龙卷风旋涡特征（TVS）以及已识别的或可能的冰雹位置。导出产品的显示可以从多个仰角剖线收集数据，除了上述符号注解之外，还可能包括各种用算法产生的注解和强天气征兆。导出产品处理技术允许对

19、诸如冰雹、龙卷风旋涡特征和中尺度气旋等现象建立探测和报警门限。这样的气象警报向工作人员以符号形式显示在图形显示监视器上，并通过位于PUP工作站的音响警报向工作人员提示。1-1.1.2.3 字符产品字符产品为用户提供处理过的雷达数据。字符产品由文本信息和编码雷达观测资料的概括形式组成。字符产品还向操作人员提供可以显示在阴极射线管（CRT）监视器上的定量数据，以便于立即作出评价，或用打印机打印出硬拷贝。1-1.1.2.4 数据阵列产品导出的数据阵列产品将数据以一种压缩的、不可显示的形式传输到WSR-98D外部系统，以便作进一步处理。由数据块和数据流组成的这些产品也可存档，用于以后处理和分析。1-1

20、.1.3 用户WSR-98D气象产品的用户分为两类：主用户和其他用户。主用户为拥有、维护和操作WSR-98D系统的气象部门、商务部、交通运输部和国防部的内部机构，它们利用PUP及与其相关的工作站提供的处理和显示能力来支持例行显示那些选定的当前或档案产品，对产品进行注解并进一步分配产品。它们还通过主用户外部系统（PUES）对产品进行分配。其他用户系指那些需要气象产品的政府和民间组织。这些用户既可直接从RPG，也可通过某一PUP获取有限的产品。每部RPG都有与主用户数据通信网络接口的能力，以及将天气雷达数据传输给那些离RPG遥远的国家、地区和当地的预报机构。每部RPG还为主用户和其他用户提供通过远

21、程显示分系统建立拨号通信连接来获得天气雷达数据的能力。然而，建立这些连接的设备要有适当的用户机构负责。使用口令保护和超时限制的一种程序上的访问方法被采用来允许不同的用户群分享共同拨号接口。指定到同一拨号端口的用户具有等同的优先级。每部RPG或PUP都有与本地用户数据传输系统相连的接口。此外，所有WSR-98D雷达站也为雨量数据采集提供接口。基本WSR-98D雷达系统由五个设备组组成，这五个设备组互联起来提供WSR-98D操作要求。这五个设备组为：雷达数据采集（RDA）设备组宽、窄带通信（WNC）设备组雷达产品生成（RPG）设备组主用户处理（PUP）设备组主用户外部系统（PUES）设备组1-1.

22、2.1至1-1.2.5段简要介绍每一设备组的主要功能：主要设备以及基本的系统数据流。有关WSR-98D系统的更详细的介绍，请参阅第三章。1-1.2.1 RDA设备组RDA为多普勒雷达分系统，它产生并发射射频脉冲，然后获取并处理反射的射频信号来得到天气雷达基数据。基数据包括测量的反射率、平均径向速度和速度频谱宽度。基数据有数字格式，以便于存储和传输到RPG设备组。RDA是一种可无人值守连续工作的独立单元，它包括雷达发射机、天线/天线座、雷达接收机和数据处理器机柜。数据处理器机柜包括相关的硬件、固件和软件，用来执行信号处理、地面杂波抑制、数据录取、天线座控制、状态监控、故障检测、本地控制和性能数据

23、显示、自动标定以及与雷达工作相关的存档功能。天线/天线座装在雷达塔顶部的天线罩内，其它RDA设备则在雷达设备机房内。1-1.2.2 WNC设备组WNC设备组在RDA及其相关的RPG及PUP设备之间提供基数据、雷达状态、控制数据和气象产品数据的传输。宽带通信采用以太网，集线器HUB以及网线（8芯双胶线）。窄带通信采用专用网或公用网。1-1.2.3 RPG设备组RPG设备从RDA设备接收基数据并对接收到的数据进行处理而产生出基本产品（反射率、平均径向速度和速度频谱宽度）。RPG设备还利用存储的算法对这些数据做进一步处理而生成一组导出的气象产品。得到的产品组（包括基本产品）再通过窄带通信链路分配给与

24、RPG有关的PUP和PUES设备组以及其它用户系统。RPG由一台用作数据处理和控制的计算机组成。UCP用于系统监测与控制，UCP控制台由操作人员和维护技师用于数据输入、程序控制和作为控制雷达工作方式的联机显示与数据接口。UCP终端还用于系统测试和故障检测，以及本地产品选择、生成和分配控制。1-1.2.4 PUP设备组PUP设备从RPG设备接收基本气象产品和导出气象产品，并向操作人员提供对产品的请求、显示、存储、注释和分配。PUP由一个或多个PUP工作站组成。1-1.2.4.1 PUP数据处理器机柜 （不用）1-1.2.4.2 PUP工作站PUP工作站是主要的操作人员工作区，它包括两台高分辨率彩

25、色图象监视器、一台专用的彩色图象打印机以及声音报警组件。1-1.2.4.3 系统控制台系统控制台的功能也在PUP工作站上实现。1-1.2.5 RPIE设备组RPIE设备由设备房（雷达、发电机和微波传输设备）、塔（雷达、拉杆式微波塔和自立式微波塔）、天线罩以及辅助设备组成。辅助设备包括：配电（包括备用发电）和照明、加热、通风和空调、防火探测与灭火以及保安与状态监视。WSR-98D系统在程序控制下工作。控制台允许用户与这些程序接口来监视并修改程序处理。下面分别在1-1.3.1和1-1.3.2节对程序和用户控制进行简要的讨论。1-1.3.1 程序控制WSR-98D系统的核心是一系列连在一起的数据处理

26、器。这些处理器协调一致地工作，将用户的请求转换成雷达控制指令，从雷达回波中录取基本的气象数据，将这些基本气象数据转换成气象产品，格式化后将这些产品显示出来供用户整理分析。以下的处理器使雷达与用户联系起来。1-1.3.1.1 RDA硬连接信号处理器（HSP）HSP从雷达接收机接收数字视频数据，对杂波进行滤波，并按逐个距离单元使I和Q数据同步。1-1.3.1.2 RDA可编程信号处理器（PSP）可编程信号处理器从HSP接收数字雷达数据，提取四个基本元素来产生气象数据并完成距离解模糊。1-1.3.1.3 RDA状态与控制处理器（RDASC）RDASC处理器控制雷达工作，它为天线定位系统、发射机、接收

27、机、HSP和PSP产生控制信号，并监视其状态，该处理器还对由PSP接收的基数据格式化，并控制宽带通信链路与RPG处理器交换数据。1-1.3.1.4 RPG产品生成处理器产品生成处理器从RDA接收基数据，对这些数据进行处理而生成基本产品和导出产品，然后存储并按要求将这些产品传输给所有用户。该处理器还对RDA状态控制处理器进行遥控并监视系统状态。1-1.3.1.5 PUP显示处理器该处理器从RPG产品生成处理器接收气象产品和RDA/RPG状态信号，并将指定的气象产品存储起来，进行编辑、注释、显示处理、分配和存档。然后将这些气象产品转换成能在彩色图象显示器上显示的视频信号，或以数字形式传输给彩色图象

28、打印机。1-1.3.2 用户控制用户既可以是一个操作人员，也可以是一个维护人员。用户通过大量的显示终端和设备与处理器程序进行接口，从而实现控制功能。这些用户接口设备如下：1-1.3.2.1 RDA维护终端RDA维护终端是一种由键盘和阴极射线管显示器组成的双端口字符终端，可用来设置RDA，并控制和监视RDA维护功能。1-1.3.2.2 UCP功能RPG工作站同时完成RPG数据处理及UCP监控功能。它为操作员提供进行控制和状态监视功能所必需的接口。UCP还通过来自RDA和PUP的信息监视RDA和PUP的可操作性和状态。UCP根据操作员的请求，或根据WSR-98D系统的内部状态变化周期性地显示出状态

29、和错误信息，并对RDA提供有限的操作控制。1-1.3.2.3 RPG维护终端 （不用）1-1.3.2.4 PUP工作站PUP工作站是WSR-98D天气雷达的主操作位置，它提供对PUP的控制以及对气象产品的请求/显示。该工作站由以下部分组成：1-1.3.2.4.1 彩色图象显示器彩色图象显示器由两台用来显示气象产品的21英寸彩色监视器组成。每台监视器都是由图象处理器产品的一个彩色信道驱动的，且可显示一幅或四幅彩色图象。1-1.3.2.4.2 彩色图象打印机彩色图象打印机由图象处理器驱动并提供特定产品的十六色硬拷贝。1-1.3.2.4.3 声音警报声音警报向工作站的操作人员提供特定产品门限的音响式警报信号。第1-2节 主要特点1-2 引言本