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CCS

中華人民共和國國家標準

GB/TXXXXX—XXXX

`

地面電場監測技術要求

Technicalrequirementsforgroundelectricfieldmonitoring

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（征求意見稿）

（本草案完成時間：2022年9月25日）

在提交反饋意見時，請將您知道的相關專利連同支持性文件一并附上。

-XX-XX發布XXXX-XX-XX實施

GB/TXXXXX—XXXX

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定

起草。

請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。

本文件由全國氣象防災減災標準化技術委員會（SAC/TC345）提出并歸口。

本文件起草單位：

本文件主要起草人：

II

GB/TXXXXX—XXXX

地面電場監測技術要求

1范圍

本文件規定了地面大氣電場監測的監測設備、監測場地、組網監測、數據記錄與存儲、維護與校準

等要求。

本文件適用于地面大氣電場的自動監測。

2規范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB4793.1—2007測量、控制和實驗室用電氣設備的安全要求第1部分：通用要求(IEC

61010-1:2001，IDT)

GB/T17626.5—2019電磁兼容試驗和測量技術浪涌(沖擊)抗擾度試驗(IEC61000-4-5：2014，

IDT)

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

大氣電場atmosphericelectricfield

存在于大氣中而與帶電物質產生電力相互作用的物理場。

注：用表征大氣電場強弱和方向來描述，方向垂直向下的大氣電場規定為正電場，方向垂直向上的大氣電場規定為

負電場。

[來源：QX/T594—2020，3.1]

地面大氣電場groundatmosphericelectricfield

大氣中帶電物質相互作用在地面產生的合成電場。

[來源：QX/T594—2020，3.2]

地面大氣電場儀groundatmosphericelectricfieldinstrument

能持續監測和記錄與雷暴有關的地面大氣電場數值的儀器，按照工作原理分為場磨式大氣電場儀、

電子式大氣電場儀。

[來源：GB/T38121—2019，3.1.12，有修改]

1

GB/TXXXXX—XXXX

4基本要求

監測原則

地面大氣電場監測應具有代表性、準確性、比較性和連續性。

監測內容

監測地面大氣電場的采樣值、分鐘平均值、分鐘內電場強度的最大值和最小值、電場極性、變化率

及對應時間。

監測流程

監測流程包括數據采樣、數據處理、數據記錄和存儲。

5監測設備

組成

地面大氣電場監測設備由大氣電場儀和控制處理軟件兩部分組成。大氣電場儀應包括電場傳感器、

數據采集器、供電單元、通信單元及結構部件組成；控制處理軟件應包括運行控制軟件和自動采集處理

軟件。

使用條件

5.2.1電源

電源應符合下列條件：

——交流電源供電時，電壓及頻率分別應為：220V×（1±20%）、50Hz×（1±10%）；

——直流電源供電時，電壓宜為12V×（1±5%）；

可采用交流市電、太陽能、風能供電。蓄電池單獨供電時，維持正常工作時間應不少于7d。

5.2.2周圍空氣溫度

——適用溫度：－40℃～60℃。

5.2.3周圍空氣濕度

——適用相對濕度：95%RH（35℃）。

5.2.4大氣壓力。

——適用大氣壓力:500hPa～1100hPa。

5.3監測性能

監測設備主要性能指標應符合GB4793.1—2007的通用要求和表1要求。

表1監測設備主要性能要求

名稱性能指標

測量量程－100kV/m～100kV/m

分辨力≤10V/m

最大允許測量誤差±(20V/m＋3％×E)

平均故障間隔時間＞5000h

采樣頻率≥1Hz（數據采樣周期可根據測量要求調解）

零點漂移≤±20V/m

2

GB/TXXXXX—XXXX

名稱性能指標

內部時鐘每30d累計最大允許誤差不超過±15s

電源輸入端與機殼間的絕緣電阻應不小于2MΩ；在交流電壓600V、頻率50Hz、

安全性能

持續1min的條件下不應出現飛弧或擊穿現象；泄漏電流不應超過5mA(峰值)。

浪涌（沖擊）抗擾度直流電源端口、交流電源端口、數據端口：符合GB/T17626.5的要求

監測設備的運行狀態應具備遠程智能監控管理和異常告警功能；監測設備應能

功能要求

通過遠程控制實現系統復位、參數配置等功能。

注：移動式地面大氣電場儀性能要求與固定式大氣電場儀相同。

6監測場地

環境要求

6.1.1固定式監測場地環境

6.1.1.1監測場地應選擇在無遮擋以及周邊空曠的室外地帶（或樓頂屋面的中間位置），監測設備的安

裝點與其四周遮擋物的距離宜大于監測設備探頭感應面與最近遮擋物高度差的2倍。

6.1.1.2不宜安裝在下列場所。當有特殊需求，安裝在下列場所時，廠家應采取有效措施及現場對比監

測試驗，制定數據訂正方案，保障監測數據質量。

——陡坡、洼地等場所；

——鄰近有叢林、鐵路、公路、工礦、高（或低）壓線路可能對監測數據有影響的場所；

——電磁環境干擾嚴重、局地性霧、煙及大氣污染嚴重的場所。

——其他不適宜的安裝場所。

6.1.2移動式監測場地環境

6.1.2.1監測設備宜架設在地面上，架設地點地面平整，距離車體的距離應大于3倍車體高度。同時周

圍遠離高大樹木、建筑物等易使電場產生畸變的物體。安裝點與其四周遮擋物的距離宜大于監測設備探

頭感應面與最近遮擋物高度差的2倍。

6.1.2.2對于車載式大氣電場儀，當設備架設在車頂時，應考慮車體結構對大氣電場數據的影響，安裝

地點應選擇在車頂正中位置。車體結構對大氣電場數據的影響見附錄A.1。

儀器安裝

6.2.1固定式大氣電場儀安裝要求

6.2.1.1大氣電場儀基礎底座的安裝應穩固，探頭感應面應保持水平。

6.2.1.2大氣電場儀的探頭感應面與地面高度的間距應為1.5m，設備各金屬構件之間應保持可靠的電

氣連通，且應采取防靜電接地措施。廠家對安裝高度有特殊要求的按照廠家執行。

6.2.1.3大氣電場儀宜安裝在直擊雷防護區域內，應有接地裝置，且接地電阻應小于10Ω。并應設置雷

擊電磁脈沖防護措施。

6.2.1.4當大氣電場儀的安裝環境處于高鹽霧的沿?；蚝u時，應采取相應的防腐蝕措施。

6.2.1.5當大氣電場儀獨立安裝時，其周圍應設置警示牌，或采取圍欄的方式加以隔離。圍欄尺寸宜采

用4m×4m，高度宜為0.8m，材質應采用絕緣抗靜電感應材料，且不應采用尖端立柱。

6.2.1.6當大氣電場儀安裝在屋面時，應考慮建筑物高度對大氣電場監測數據的影響，其影響系數的修

正參見附錄A.2，監測設備廠家應開展現場對比試驗訂正，保障監測數據質量。

6.2.1.7大氣電場儀安裝完成后，應對其進行現場校準，修正主要測量性能參量。

3

GB/TXXXXX—XXXX

6.2.2移動式大氣電場儀安裝要求

6.2.2.1大氣電場儀架設應穩固，探頭感應面應保持水平。

6.2.2.2探頭感應面與地面高度的間距應為1.5m。

6.2.2.3大氣電場儀應采取外殼接地措施，沖擊接地電阻不應大于10Ω。

7數據記錄和存儲

數據記錄

7.1.1監測時制應采用北京時。

7.1.2監測數據記錄應包括監測點經度、緯度、海拔高度、監測設備標識符、監測時間、電場強度、

電場極性和變化率等要素。

7.1.3應至少每小時獲取一次反映監測設備狀況和性能的相關信息,包括監測設備自檢、電場傳感器狀

態、電源工作狀態、監測設備斷電告警和通信工作狀態等。

7.1.4應對監測數據文件進行備份。

數據存儲

7.2.1監測設備傳輸應具備有線和無線兩種數據傳輸形式。

7.2.2監測設備應具有數據傳輸狀態的監控管理和斷點續傳功能,確保數據傳輸的完整性。

7.2.3數據傳輸成功率應滿足實際接收數據與應發送數據的比值不小于95%。

7.2.4數據傳輸頻率可根據需求設置，如預警狀態,電場監測數據應每秒鐘至少傳輸一次，其他狀態可

每分鐘傳輸一次。

7.2.5用于數據接收存儲回放查詢的數據處理設備應符合相關標準的要求。設備本地存儲數據容量不

少于7天。

8組網監測

組網設備數據應具有可比性，宜采取同一型號或同一探測原理的設備。當不能采用同一型號或同

一探測原理的設備時，應進行數據同化。

組網設備相鄰兩站直線距離應小于有效探測半徑的2倍。

組網設備應能通過指令修改該站預警閾值或調整其安裝環境系數。

組網設備必須具備授時功能。

大氣電場儀的分布和設置應考慮供電、地面狀況、維護成本、設施安全、交通方便等因素，站點

的分布經過計算應滿足預警功能。

9維護與校準

4

GB/TXXXXX—XXXX

日常維護

宜進行下列日常維護：

a)每日巡檢監測設備的軟、硬件運行狀況，發現異常時及時處理；

b)當內部時鐘與標準時間的誤差超過±15s及時調整；

c)當顯示的電場數據出現異常時，及時查找原因并處理；

d)當出現停電時，及時檢查監測設備的運行狀況；

e)查看電場儀向計算機主動傳輸的采樣值，分鐘平均值、分鐘內最大值和最小值及對應時間，以

及狀態信息；

f)計算機向電場儀發出終端操作命令后，查看電場儀的反饋內容。

定期檢查

9.2.1監測設備檢測和維護的項目包括但不限于下列項目：

a)安裝場地；

b)設備穩固和探頭水平；

c)設備電氣導通性及防靜電措施；

d)防雷裝置；

e)警示牌或圍欄；

f)供電和通信測試；

g)外觀清潔；

h)太陽能板擦拭（當采用太陽能供電時）；

i)傳感器維護和防腐油漆的修補。

9.2.2當監測設備安裝于海邊高鹽霧或腐蝕性嚴重的環境，宜每6個月進行一次檢測和維護，其它環

境應每12個月進行一次檢測和維護。

9.2.3監測設備啟用或更換傳感器后或發現監測結果長時間異常時，應對系統進行性能檢測。

計量校準

9.3.1初始安裝和每12個月應對運行中的監測設備進行現場校準。校準方法參照附錄B。

9.3.2每36個月宜對運行中的監測設備進行實驗室檢定。

5

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A

A

B

B

附錄A

（資料性）

周圍環境對地面大氣電場測量影響的數值模擬

A.1車體對大氣電場測量影響

對于車載式大氣電場儀，由于車體和車體上的設備會帶有靜電，這些帶靜電的部件會產生電場，其

作用范圍與部件的尺寸相同，將會對大氣電場測量結果造成一定影響。車體會造成周圍電場的畸變，車

體對周邊電場影響如圖A.1所示。外電場為均勻的1000V/m時，在有車體存在情況下，外電場在車體附近

發生劇烈變化，在上部邊角處是正常值的3到5倍，在正上方是1.7倍，在下部邊緣又減小到200V/m。

圖A.1車體對周邊電場的影響

A.2建筑物對大氣電場測量影響

設定建立的二維建筑物及其周圍電場畸變模型空間分辨率為1m×1m。模擬區域背景電場取值為

晴天大氣電場的均值，即130V/m，晴天大氣電場方向垂直指向地面，且該模擬區域內沒有其它自由電

荷的影響。利用matlab軟件模擬大氣電場儀安放在建筑物周圍，大氣電場儀高度為h，大氣電場儀距建

筑物的水平距離為D，建筑物高度取值范圍為2m～25m時的畸變效應。圖A.2為安裝環境示意圖，表A.1～

A.3為模擬分析結果。

6

GB/TXXXXX—XXXX

圖A.2大氣電場儀安裝環境示意圖

從表A.1與表A.2得知，建筑物越高，距大氣電場儀水平距離越近，對大氣電場觀測值影響越大。

從表A.3模擬分析結果3得知建筑物的高度及距大氣電場儀的水平距離與大氣電場儀安裝高度（1.8

米或1.5米）之間沒有明顯的影響。

從以上分析結果可得出，大氣電場儀的安裝選址應距離建筑物體越遠越好，為獲得良好的觀測效果

（修正系數≥0.7），建議選址時安裝位置距建筑物的水平距離不能小于建筑物本體的高度。

表A.1模擬分析結果1

大氣電場儀安裝高度建筑物高度建筑物距大氣電場儀水平距離修正系數

H/m（h+H）/mD/mK

1.5250.945855

350.87471

450.796729

550.720413

650.650628

750.589209

850.536198

950.490812

1050.451999

1550.324533

2050.257146

2550.217141

7

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表A.2模擬分析結果2

大氣電場儀安裝高度建筑物高度建筑物距大氣電場儀水平距離修正系數

h/m（h+H）/mD/mK

1.8230.912301

330.783005

430.657504

530.553866

630.473010

730.410652

830.362172

930.323888

1030.293120

1530.201638

2030.157424

2530.132076

表A.3模擬分析結果3

大氣電場儀安裝高度建筑物高度建筑物距大氣電場儀水平距離修正系數

h/m（h+H）/mD/mK

1.8/1.5250.945855

350.87471

230.912301

330.783005

220.927778

320.728348

8

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附錄B

（資料性）

地面大氣電場儀校準方法

地面大氣電場儀校準方法見圖B.1。由于戶外觀測環境的不確定性，地面大氣電場監測設備運行了

一段時間后會吸附灰塵，進行清洗維護后，需要對探頭進行現場校準。

圖B.1地面大氣電場儀的校準

使用本方法進行現場校準時需注意：

a)因各廠家設備的外形設計差異，校準參考值由廠家提供，廠家在完成出廠一致性計量檢定后，

提供便攜式現場校準設備，并給出參考值；

b)便攜式設備的直流供電源可單獨攜帶也可至現場設備端取用，但直流電源的負極端宜與探頭共

地；

c)不銹鋼圓板與采樣區域同圓心、同半徑，且兩者的距離宜為固定值。

9

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參考文獻

[1]GB/T2900.77—2008電工術語電工電子測量和儀器儀表第1部分：測量的通用術語[S].

[2]GB/T6587—2012電子測量儀器通用規范[S].

[3]GB/T35221—2017地面氣象監測規范總則[S].

[4]GB50057—2010建筑物防雷設計規范[S].

[6]GB/T35086-2018MEMS電場傳感器通用技術條件[S].

[7]GJB8975—2017航天發射場大氣電場監測要求[S].

[8]GJB6073—2007地面大氣靜電場探測儀器通用規范[S].

[9]GJB7899-2012航天發射場雷電預警與報警規程[S].

[10]GJB1758.23A-2013軍用氣象儀器檢定規程第23部分大氣電場儀[S].

[11]GB38121-2019雷電防護雷暴預警系統[S].

[12]QX/T566—2020場磨式大氣電場儀[S].

[13]QX/T594—2020地面大氣電場觀測規范[S].

10

GB/TXXXXX—XXXX

目次

前言...........................................................................II

1范圍................................................................................1

2規范性引用文件......................................................................1

3術語和定義..........................................................................1

4基本要求............................................................................2

5監測設備............................................................................2

6監測場地............................................................................3

7數據記錄和存儲......................................................................4

8組網監測............................................................................4

9維護和校準..........................................................................4

附錄A（資料性）周圍環境對地面大氣電場測量影響的數值模擬.........................6

附錄B（資料性）地面大氣電場儀校準方法...........................................9

參考文獻.......................................................................10

I

GB/TXXXXX—XXXX

地面電場監測技術要求

1范圍

本文件規定了地面大氣電場監測的監測設備、監測場地、組網監測、數據記錄與存儲、維護與校準

等要求。

本文件適用于地面大氣電場的自動監測。

2規范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB4793.1—2007測量、控制和實驗室用電氣設備的安全要求第1部分：通用要求(IEC

61010-1:2001，IDT)

GB/T17626.5—2019電磁兼容試驗和測量技術浪涌(沖擊)抗擾度試驗(IEC61000-4-5：2014，

IDT)

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

大氣電場atmosphericelectricfield

存在于大氣中而與帶電物質產生電力相互作用的物理場。

注：用表征大氣電場強弱和方向來描述，方向垂直向下的大氣電場規定為正電場，方向垂直向上的大氣電場規定為

負電場。

[來源：QX/T594—2020，3.1]

地面大氣電場groundatmosphericelectricfield

大氣中帶電物質相互作用在地面產生的合成電場。

[來源：QX/T594—2020，3.2]

地面大氣電場儀groundatmosphericelectricfieldinstrument

能持續監測和記錄與雷暴有關的地面大氣電場數值的儀器，按照工作原理分為場磨式大氣電場儀、

電子式大氣電場儀。

[來源：GB/T38121—2019，3.1.12，有修改]

1

GB/TXXXXX—XXXX

4基本要求

監測原則

地面大氣電場監測應具有代表性、準確性、比較性和連續性。

監測內容

監測地面大氣電場的采樣值、分鐘平均值、分鐘內電場強度的最大值和最小值、電場極性、變化率

及對應時間。

監測流程

監測流程包括數據采樣、數據處理、數據記錄和存儲。

5監測設備

組成

地面大氣電場監測設備由大氣電場儀和控制處理軟件兩部分組成。大氣電場儀應包括電場傳感器、

數據采集器、供電單元、通信單元及結構部件組成；控制處理軟件應包括運行控制軟件和自動采集處理

軟件。

使用條件

5.2.1電源

電源應符合下列條件：

——交流電源供電時，電壓及頻率分別應為：220V×（1±20%）、50Hz×（1±10%）；

——直流電源供電時，電壓宜為12V×（1±5%）；

可采用交流市電、太陽能、風能供電。蓄電池單獨供電時，維持正常工作時間應不少于7d。

5.2.2周圍空氣溫度

——適用溫度：－40℃～60℃。

5.2.3周圍空氣濕度

——適用相對濕度：95%RH（35℃）。

5.2.4大氣壓力。

——適用大氣壓力:500hPa～1100hPa。

5.3監測性能

監測設備主要性能指標應符合GB4793.1—2007的通用要求和表1要求。

表1監測設備主要性能要求

名稱性能指標

測量量程－100kV/m～100kV/m

分辨力≤10V/m

最大允許測量誤差±(20V/m＋3％×E)

平均故障間隔時間＞5000h

采樣頻率≥1Hz（數據采樣周期可根據測量要求調解）

零點漂移≤±20V/m

2

GB/TXXXXX—XXXX

名稱性能指標

內部時鐘每30d累計最大允許誤差不超過±15s

電源輸入端與機殼間的絕緣電阻應不小于2MΩ；在交流電壓600V、頻率50Hz、

安全性能

持續1min的條件下不應出現飛弧或擊穿現象；泄漏電流不應超過5mA(峰值)。

浪涌（沖擊）抗擾度直流電源端口、交流電源端口、數據端口：符合GB/T17626.5的要求

監測設備的運行狀態應具備遠程智能監控管理和異常告警功能；監測設備應能

功能要求

通過遠程控制實現系統復位、參數配置等功能。

注：移動式地面大氣電場儀性能要求與固定式大氣電場儀相同。

6監測場地

環境要求

6.1.1固定式監測場地環境

6.1.1.1監測場地應選擇在無遮擋以及周邊空曠的室外地帶（或樓頂屋面的中間位置），監測設備的安

裝點與其四周遮擋物的距離宜大于監測設備探頭感應面與最近遮擋物高度差的2倍。

6.1.1.2不宜安裝在下列場所。當有特殊需求，安裝在下列場所時，廠家應采取有效措施及現場對比監

測試驗，制定數據訂正方案，保障監測數據質量。

——陡坡、洼地等場所；

——鄰近有叢林、鐵路、公路、工礦、高（或低）壓線路可能對監測數據有影響的場所；

——電磁環境干擾嚴重、局地性霧、煙及大氣污染嚴重的場所。

——其他不適宜的安裝場所。

6.1.2移動式監測場地環境

6.1.2.1監測設備宜架設在地面上，架設地點地面平整，距離車體的距離應大于3倍車體高度。同時周

圍遠離高大樹木、建筑物等易使電場產生畸變的物體。安裝點與其四周遮擋物的距離宜大于監測設備探

頭感應面與最近遮擋物高度差的2倍。

6.1.2.2對于車載式大氣電場儀，當設備架設在車頂時，應考慮車體結構對大氣電場數據的影響，安裝

地點應選擇在車頂正中位置。車體結構對大氣電場數據的影響見附錄A.1。

儀器安裝

6.2.1固定式大氣電場儀安裝要求

6.2.1.1大氣電場儀基礎底座的安裝應穩固，探頭感應面應保持水平。

6.2.1.2大氣電場儀的探頭感應面與地面高度的間距應為1.5m，設備各金屬構件之間應保持可靠的電

氣連通，且應采取防靜電接地措施。廠家對安裝高度有特殊要求的按照廠家執行。

6.2.1.3大氣電場儀宜安裝在直擊雷防護區域內，應有接地裝置，且接地電阻應小于10Ω。并應設置雷

擊電磁脈沖防護措施。

6.2.1.4當大氣電場儀的安裝環境處于高鹽霧的沿?；蚝u時，應采取相應的防腐蝕措施。

6.2.1.5當大氣電場儀獨立安裝時，其周圍應設置警示牌，或采取圍欄的方式加以隔離。圍欄尺寸宜采

用4m×4m，高度宜為0.8m，材質應采用絕緣抗靜電感應材料，且不應采用尖端立柱。

6.2.1.6當大氣電場儀