英国 ZephIR 激光雷达
1、可靠性
英国 ZephIR 公司设计生产出全球第一台专门为满足风电行业应用的激光雷达，采用目前世界最先进的“连续激光波”（CW）技术，进入风电市场稳定运行已超过 18 年，是风电行业激光测风的领导品牌。
ZX300 地面激光雷达是英国 ZephIR 公司最新一代技术领先的升级定型产品，采用当今最先进的连续波扫描技术广泛应用风电行业，包括陆地测风、风场标定、复杂地形数据采集分析、风切变及紊流观测、风电场微观选址、海上测风平台、海上风电场风功率预测、风电机组功率特性曲线测量及验证、风机尾流影响评估等。ZX300 激光雷达性能优良、运行稳定性高、适应各种极端气候环境、易于操作以及安装快捷；是目前各方面指标均居世界领先水平的激光测风仪器。
2、精确度
ZX300 地面激光雷达测风系统发射的激光束每 20 毫秒（20ms）往返一次， 1 秒钟采样 50 个数据样本，分辨率为 0.01m/s,精度非常高；ZX300 激光测风雷达能够精确捕捉到风切变和紊流强度变化，包括风速切变和风向切变。这一点对于研究复杂地形风况、陆地测风、风电场微观选址、海上风场低空湍流变化、风功率预测、风电机组功
率特性曲线测试、风电场尾流分析研究等都非常重要。ZX300 激光雷达多达 50 个采样
点的高采样率将有效保证测风精度。
3、数据完整率
ZX300 地面激光雷达集中在每一测层上的激光能量是其它脉冲波雷达的 10+倍。由于能量强从而保证发射到设定测层高的激光稳定不变，回波信号强劲；尤其在洁净空气环境下，气溶胶粒子较少，此时 ZX300 激光雷达的优势突显，其强劲的回波信号以及每秒 50 个采样数据，能够绝对保证在这些区域（高海拔地区、洁净空气环境）连续有效地采集数据，数据不丢包，有效数据完整率 98%以上。
4、测量范围
ZX300 激光雷达测量范围 10m 至 300m，空间分辨率 1m，可设置测量高度 12 层。同时 ZX300 激光雷达激光发射窗处安装的超声波风速仪可测量离地 1 米高的风速，形成从地面至高空 300m 范围内一条垂直风廓线，对于研究这个区域内的风速风向变化、风速纵向切变、风向横向切变、湍流强度变化、入流角变化等具有重要意义。同时由于测量范围宽，ZX300 激光雷达可满足不同风机对于轮毂高度的测量要求。
测量 10 米数据很重要，原因是：
- 它可以用来与附近常年的气象站资料（20～50 年）做相关性分析；
- ft区复杂地形，低空风切变、紊流变化非常频繁，对风电场出力产生巨大影响。研究复杂地形低空风况对风电场微观选址、正确选择机位非常重要；
- 对于海上风场，由于洋流运动的影响，海平面以上低空风况变化复杂，研究紊流对海上风机选型、风功率预测尤其重要。
5、复杂地形测量
复杂地形会导致气流发生畸变，ZX300 激光雷达提供的 Dynamics 复杂地形处理工具是基于业内广泛应用的计算流体动力学 VENTOS CFD 的一种在线校准工具， VENTOS 是目前最先进的 CFD 模型之一，其运算过程非常透明，该模型能够为客户提供复杂地形情况下精确的的风资源变化状况。尤其是能够精确捕捉到风电场的湍流变化过程、以及风速负切变，该软件有助于在ft区丘陵等气流变化复杂的环境中应用 ZX300 地面激光雷达完成复杂地形风况测量。该软件应用测风点 ZX300 激光雷达的实测数据， 自动调取测风点半径 5 公里范围内地形地貌数据，通过超级计算机运行 VENTOS CFD 模型，自动计算出测风点区域受复杂地形影响的数据，对复杂地形风况研究、风机选型非常有益。
6、防腐蚀功能
ZX300 地面激光雷设计之初已经充分考虑了冰雪、潮湿、盐雾、沙尘等极端气候条件。尤其是适用于风沙区域、ft区复杂地形、以及湿度大、多雨、盐雾严重的海上区域， 设备不受任何影响，均能保证连续高精度测量。防腐等级 C5M，满足 ISO9226、EN12501-1、IEC60068-2-52 防腐标准
7、风功率预测
ZX300 激光雷达可将测量的秒级数据按照 MODBUS 协议，通过 RJ45 端口或光电转换器传输方式，接入附近风机 PLC，然后通过光纤传输到升压站中控室进行风功率预报； 对于海上风电场，激光雷达可以安装在海上升压站平台，接入海上升压站通信继保室的SDH 光通信工作站，然后通过海底光纤传输到岸上升压站。由秒级数据自动计算和记录每 5min、10min 或 15min 的平均风速、风速标准偏差和矢量平均风向。满足电网对功率预测数据的要求。ZephIR 激光雷达运行非常稳定，任何气候条件下都不会出现数据丢包现象，尤其适用于海上升压站风功率预测项目。
8、防冰冻功能
ZX300 激光雷设计之初已经充分考虑了严寒、冰雪、潮湿、冰冻、沙尘等极端气候条件。尤其是在湿度大、多雨雾、温度零点以下极易产生严重冰冻的区域，ZX300 激光雷达不受冰冻气候的影响，均能保证连续不间断测量。原因如下：
- 激光发射窗采用独一无二的斜面设计，雨雪以沙尘等杂物不易附着其上；
- 内部设有雨雪雾探测传感器，激光发射窗表面一旦有雪花、雨雾产生，雨刷器
便会自动开启清除发射窗表面的雪花、雾凝，不会产生冰冻现象；
- 激光雷达本身配有加热除冰系统，如测量区域短时间内出现严重冰冻，加热系统会自动开启，融化并清除激光发射窗上面的覆冰。
9、智能数据通信
ZX300 激光雷达测风系统带有智能 SIM 卡，能够自动搜寻和切换移动、联通、电信三大电信运营商的信号，随时定位测风点最强信号，尤其适应于ft区、林区、以及偏远地区信号弱的风电场，保证测量数据不间断传输。每天以邮件形式将数据发送至用户指定邮箱。ZX300 激光雷达同时具备卫星传输功能，在边远ft区和海上无移动信号区域可选配卫星传输功能。
10、远程监控功能
ZX300激光雷达测风系统具有远程监控功能，通过随机Waltz软件对ZX300 激光雷达可进行远程实时监控，包括：设备位置、设备运行数据、激光部件工作状况、实测动态风数据：水平风速、垂直风速、风向、风切变、湍流强度、温度、湿度、压力、电压变化、历史风数据等，实现24小时随时随地对设备远程监控。用户可远程实时监控设备运行情况、监控独立电源系统是否正常工作、测风系统各部件是否运行正常一目了然。用户还可远程监控数据实时采集过程、远程下载数据、远程上传测风方案、远程修改设置等，易于操作，非常方便。如果设备现场出现故障，还可监控故障出现的位置、故障严重程度、并在第一时间对故障实时报警，以便用户及时保养维护。
11、数据采集和下载
ZX300 激光雷达测风系统能够采集秒级风速和风向、10 分钟平均风速、风向、温度、湿度、大气压力、湍流强度、风速风向切变等气象数据；数据存储量至少 36 个月。数据传输方式：现场可通过网线连接下载，或通过 WIFI 现场无线连接下载数据；远程可通过互联网建立 VPN、FTP 连接下载数据；也可通过卫星连接方式下载数据。同时将每天测量的数据打包通过 GPRS 以邮件方式发送到用户指定邮箱。
12、数据存储和传输
- 数据采集：1 秒瞬时数据和 10 分钟平均数据，CSV 数据格式；
- 激光雷达能够完整保存 36 个月以上的数据量；
- 激光雷达采集到的数据实时保存在系统内部，可随时随地监测和下载；
- 每天将采集到的数据打包发送到用户指定邮箱；
- 上述采集到的数据也可通过 VPN 远程下载，可实现 24 小时远程实时监控；
- 数据也可通过网线或 WIFI 现场随时下载；
- 数据传输方式有：WIFI、LAN、GPRS、FTP、VPN、RJ45 等。
13、运行稳定，故障率极低
ZephIR 激光雷达测风系统坚固耐用，运行稳定，故障率极低，国内 8 年内安装的
所有 ZephIR 激光雷达持续运行良好，没有一台因故障更换过任何部件！
14、性能验证
ZephIR 激光雷达已经过多家国际权威机构（DNV-GL、RISO、DTU、ECN、NREL 等）的测试、评估和认证，是目前唯一与丹麦 Riso / DTU 合作在风洞中进行比对测试的激光雷达，也是目前唯一做过 300 多台与满足 IEC 标准的测风塔进行比对测试的激光雷达。测试结果显示：风洞中比对的 R2 = 0.9999 （风速范围 5 - 75 米/秒），与满足 IEC 标准测风塔比对的 R2 > 0.997。
15、技术规格
- 测量范围 / Measuring Range: 10m ~ 300m
- 设置层高 / Configuration No: 12 层（测量范围内任意设置，间隔 1 米）
- 扫描锥角 / Scanning Cone Angle：30°
- 激光频率 / Laser Frequency：100MHz
- 采 样 率 / Sampling Rate：50 data points /s
- 风速范围 / Speed Range：0～80m/s
- 风速精度 / Speed Accuracy：< 0.1m/s
- 风向范围 / Wind Direction：0～360°
- 风向精度 / Direction Accuracy：<0.5°
- 大气温度 / Ambient Temperature（℃）: -40 oC 〜＋60 oC
- 测量精度 / Temp. Accuracy: < 0.1℃
- 大气压力 / Ambient Pressure（hPa）: 600~1100hPa
- 测量精度 / Pressure Accuracy: ± 0.2hPa
- 相对湿度 / Ambient Humidity（%）: 0～100%RH
- 测量精度 / Humidity Accuracy: ± 2%
- 激光级别 / Laser Classification：CLASS 1（人眼激光安全最高级别）
- 安全标准 / Eye Safety Standard：IEC／EN 60825-1
- 通讯端口 / Ethernet RJ45，WIFI
- 通讯协议 / MODBUS (TCP/IP)
- 数据输出 / 1 秒钟、10 分钟数据，包括风速（水平和垂直）、风向、温度、气
- 压、湿度、湍流强度、风切变、复杂地形风廓线、尾流影响等。
- 数据存储 / Data Storage：36 个月
- 数据下载 / Data Download：现场网线／WiFi、远程 VPN／FTP 下载
- 供电电源 / Power：110～250V AC，50～60Hz；或 12V ～24V DC
- 防护等级 / IP Rating：IP67
- 防腐等级 / Corrosion Protection：C5M，IEC60068-2-52
- 安装尺寸/ Net Size：1028 x 1028 x 997 mm
- 设备重量 / Weight：55 kg 2、执行标准
- IEC（国际电工技术委员会）规范标准
- GB_T18709-2002_风电场风能资源测量方法
- CE 认证《欧盟安全认证标准》（激光雷达标准）
- IP 防护等级测试标准《国际防尘防水等级测试标准》
- EN601010-1- 2001 (European Safety Directive);
- EN61326-1997 (Electromagnetic Compatibility);
- EN300019-2-2 (Shock & Vibration Testing);
- IEC60068-2-27 (Shock & Vibration Testing);
- IEC/EN 60825-1 -Class 1 (Laser Product Classification)
- UK Health & Safety Legislation
- UK / European Environmental Legislation
- ISO9226、EN12501-1
- EN/IEC60068-2-52 Environmental testing (Salt mist, cyclic, sodium chloride solution)
19、安全标准
用于风电行业的激光雷达系统必须安全运行。所有的 ZephIR 激光雷达都经过严格的安全测试，带有 CE 安全标志，安全等级采用对人眼安全的激光分类等级 CLASS 1， 是真正的安全标准。满足激光安全使用的国际标准 IEC 60825-1、电器设备和测量安全标准 EN61010-1:2001，以及电磁兼容指令 EN61326:1997，保证任何一个使用者都能安全操作激光雷达系统。
20、质量管理体系
所有 ZephIR 激光雷达出厂前都经过 ZephIR 质量控制系统检测，并满足质量控制标准：ISO 9001: 2008 - （Quality Systems )
