1、全自动直路风洞系统业务技术要求全自动直路风洞系统业务技术要求（征求意见稿）中国气象局综合观测司2021年02月1 前言为了保障风气象要素观测数据的准确性，需要按周期对风速风向传感器进行计量检定。目前全国大部分省级风洞自动化、智能化程度不高，检定效率较低，需逐步更换为新型智能化自动直路风洞。按照中国气象局关于加快气象现代化建设的要求，中国气象局综合观测司委托新疆气象技术装备保障中心、江苏省气象探测中心、辽宁省气象装备保障中心、山西省大气探测技术保障中心联合制定全自动直路风洞系统气象业务使用技术要求。本要求适用于全自动直路风洞系统的研制生产、测试考核验收和业务运行。2 功能要求2.1 系统总体功能
2、要求全自动直路风洞系统由直路风洞、自动装载系统、全自动传送系统、无线通信单元、智能控制管理系统、标准器组成，具有精准控制空气流速、高度自动化检定风传感器的能力。各分系统要求性能稳定、可靠，整体性能和功能除要满足全自动直路风洞系统配置要求外，还应满足如下要求：(1)进行全自动批量检定，8小时工作时间内完成至少30个被检仪器；(2)各子系统相对独立，整机性能要稳定、可靠；(3)直路风洞采用标准化、模块化、通用化组件，具备高精度、高稳定、全量程控制的特性；(4)自动装载系统具备精准抓取，集成到直路风洞上，不影响检定性能；(5)全自动传送系统功能自动化程度高、稳定性好、可靠性高的特性；(6)无线通信单
3、元具备实时接收、发送风传感器数据，模块化、通用化组件；(7)智能控制管理系统具备远程实时控制、自动化程度高的特性；(8)标准器具备高精度、高稳定的特性；(9)能将数据处理后的合格状态，除软件界面外，同时显示在被检仪器对应的智能工装上；(10)系统必须具备漏电压、漏电流保护，安全指标符合国家标准；(11)各操作开关应具有防误操作功能及特别标识；(12)电动区域标识防夹手标识，配电箱标识有电警告。2.2 直路风洞功能直路风洞由进气口、稳定段、收缩段、驻室、第一扩散段、风机段、第二扩散段、防护网、配电单元、流速控制单元组成。2.2.1 设计符合标准直路风洞设计参照QX/T 323-2016气象低速风
4、洞技术条件、QX/T 84-2007气象低速风洞性能测试规范。2.2.2 启动风速检定功能能进行风速、风向传感器的启动风速检定需求。2.2.3 风速控制功能能进行远程控制直路风洞风速，实现对技术指标范围内风速进行全量程控制。2.2.4 标准风速输出功能能自动获取当前驻室段的温度、湿度、气压，在不同环境下根据空气密度修正系数自动修正输出风速。2.2.5 自动换算功能能根据差压计读取皮托管的数值自动换算成风速，并直接显示。2.2.6 自动恢复功能每检定一个被检仪器后，配套的标准器能在1分钟内恢复到初始状态，实现直路风洞的快速检定功能。2.2.7 适用性功能直路风洞的工作段采用驻室方式，适用于气象观
5、测业务中使用的风速风向传感器的自动检定（被检测风传感器的投影面积与风洞主试验段横截面积之比不大于0.05）。2.2.8 安全功能(1)驻室装有安全装置，舱门打开，直路风洞自动停止，确保人身安全；(2)直路风洞配备安全限速功能，自动超限保障功能；(3)驻室透明，能实时查看被检仪器的状态；(4)当直路风洞发生故障时，可通过多种方式紧急安全停止。2.3 自动装载系统功能自动装载系统由自动装载系统单元、自动移门单元、系统控制单元组成。自动装载系统集成到直路风洞驻室内部，不影响直路风洞的检定性能。出现超负载、超行程等情况时，能自动停止并警报。2.3.1 自动控制功能在驻室上集成具备自动控制的移门，自动取
6、放被检仪器时，控制打开。反之，则移门自动关闭，实现被检设备的检测。自动控制移门满足自动气象站不同尺寸的风速风向传感器进出的尺寸需求。2.3.2 自动抓取功能能远程控制自动装载系统从全自动传送系统上抓取被检仪器，检定后，又能将驻室内的被检仪器抓取回全自动传送系统。2.3.3 自动固定功能自动装载系统在驻室内含有配套的被检仪器固定模块，能将抓取到驻室测试口的被检仪器自动固定，并在各检定点下保持稳定。2.3.4 自动识别功能自动识别指定抓取到直路风洞驻室的被检仪器状态信息和实时数据。2.4 全自动传送系统功能全自动传送系统由提升输送机、输送线、气源模块、智能输送托盘、传送系统控制单元组成。全自动传送
7、系统长度应不超出直路风洞长度，不影响直路风洞外回路性能。全自动传送系统上装有位置信号传感器，检定时，如出现智能输送托盘位置异常情况，及时停止并警报。2.4.1 自动传输功能具备上下两层循环传递能力，实现配套的智能输送托盘及被检仪器持续流转。2.4.2 精确定位功能配备精确定位机构，将智能输送托盘及被检仪器精确定位，确保检测时，被检仪器位于有效工作区域。2.4.3 无线供电功能提供实时无线供电，保障系统能持续检定。2.5 无线通信单元功能针对自动气象站不同厂家及型号的风速风向传感器，配备单独的无线通信单元，采集到的检定数据可实时无线传输到软件后台。2.5.1 无线充电功能无线通信单元能实时接收全
8、自动传送系统的无线供电。2.5.2 自动开关机功能无线通信单元具备在全自动传送系统上电时全部自动启动和系统断电自动关闭的能力。2.6 智能控制管理系统智能控制管理系统由系统软件联动整体硬件设备，实现全自动直路风洞系统的远程批量检定被检仪器。2.6.1 符合相关标准检定所得数据安全符合相关软件设计及数据安全的行业标准。2.6.2 检定流程自动控制功能参照JJG004-2011自动气象站风向风速传感器检定规程，设定检定点后，实现检定流程的自动控制。可以根据测试需求自定义设置及控制风速输出。2.6.3 智控功能直路风洞、自动装载系统、全自动传送系统及无线通信单元等，具备联动控制能力。2.6.4 省级
9、气象计量检定业务平台对接被检仪器的选录、检定数据和结果的存储与省级气象计量检定业务平台对接。2.6.5 环境参数记录软件能自动读取并记录当前检定环境的参数。2.6.6 检测自定义能设置直路风洞风速检测点、稳定时间、稳定范围，能设定检测结果的合格范围。2.6.7 数据处理检定时，能将直路风洞运行的风速数据与采集到的被检仪器数据处理成实时曲线，可直观展示被检仪器的运行状态。根据设定的合格范围，自动判断被检仪器是否合格。软件操作界面简明，方便使用，易于学习。2.6.8 数据格式要求数据格式执行气象行业标准气象计量信息数据格式。2.7 标准器要求标准器组采用微差压计和标准皮托静压管组合，是全自动直路风
10、洞系统实现对风传感器进行从启动风速、示值检定的重要对照依据。微差压计具备RS232或以太网等通讯接口；支持风洞风速测量模式，可直接读取测试环境温湿压数据。3 技术指标要求3.1 总体技术指标(1)风洞整体尺寸：11000mm(L)2400mm(W)2500mm(H)(2)平均故障间隔时间（MTBF）：500h(3)平均修复时间（MTTR）：1h(4)风洞主体设计寿命：8年3.2 70m/s、40m/s直路风洞技术指标直路风洞在出风口与墙体至少保留2.0m距离，进风口与墙体至少保留1.8m，系统侧向与墙体预留不少于1.5m通道，实验区温度在1530，湿度在85%RH以下的条件下，满足全自动直路风
11、洞系统技术指标要求。(1)工作段直径： D600 mm 有效工作直径：550mm(2)工作段长度： L800 mm 有效工作长度：400mm（按照轴向梯度流速比3%计算）(3)收缩比： 1:6 (4)风速范围：0.2 m/s40 m/s、 0.2 m/s70 m/s(5)紊流度： 0.5% (6)流速稳定性： 0.5% (7)流速均匀性： 1% (8)气流偏角： 1 (9)温升：2（在上限流速时，连续运行10min） (10)噪音： 100dB (70m/s时） (11)连续工作时间：8h(12)供电要求： 三相AC380V10%；50Hz2Hz (13)风机最大功率： 90KW （70m/s
12、）、15KW（40m/s） 图 1工作直径及有效工作直径示意图图2 工作长度及有效工作长度示意图3.3 自动装载系统技术指标(1)关结数量： 6个(2)定位精度：0.5mm(3)负重能力： 4kg(4)移门尺寸：1000mm（L）550mm（H）(5)工作环境温度：1530(6)相对湿度：85% 3.4 全自动传送系统技术指标(1)智能托盘数量：16块(2)整线负载：200kg(3)工作温度：1530 (4)相对湿度：85% (5)气源：满足至少30个风传感器连续传送能力(6)尺寸：8000mm（L）800mm（W）2000mm（H）(7)移动速度： 20m/min。(8)智能托盘对外充电：无
13、线充电（QI）3.5 标准器技术指标3.5.1 标准皮托静压管（1）校准系数值在0.9981.004（2）最大允许误差：0.5%3.5.2 微差压计 （1）测量范围：0Pa2500Pa（适用于40m/s风洞） 0Pa4000Pa（适用于70m/s及以下的风洞） （2）最大允许误差：0.01%FS4 系统外观及结构要求4.1 外观系统外观应完整、清洁、无明显机械损伤，金属件应无锈蚀，塑料件应无起泡、开裂。系统产品名称、出厂编号、日期及有关指标应标注清晰。4.2 结构结构应利于装配、调试、检验、包装、运输、安装及维护等工作，更换部件时简便易行。系统机械部分无焊渣、气孔，铆接牢固、可靠，无歪斜、松动
14、，连接件、紧固件无锈、无损、无松动、无变形，结构件的表面需进行防锈蚀、防腐蚀处理。安装框架或支架结构坚固、造型美观，便于传感器等零部件的安装和维护，能满足系统正常工作要求。5 业务运行要求5.1 可靠性要求皮托管气压采集端在直路风洞有效工作直径及有效工作长度范围内，总压孔对准气流来向，且采集端与直路风洞轴向平行。被检仪器采集端在直路风洞有效工作直径及有效工作长度范围内，被检仪器测风面要垂直于气流方向。直路风洞需要定期核查风速范围、紊流度、流速稳定性、流速均匀性、气流偏角等指标，确保符合直路风洞性能规范。5.2 维护要求系统定期维护，保存每次维护清单，做好维护记录。5.3 溯源要求 风洞投入业务前需要由授权机构按照QX/T 84-2007气象低速风洞性能测试规范测试合格。标准器组具备法定有效期内的第三方证书，符合建标要求。
