自動氣象站儀器故障的分析處理

1、自動氣象站儀器故障的分析處理     摘要通過實例對自動氣象站采集器、溫濕傳感器、風(fēng)傳感器、地溫傳感器和雨量傳感器出現(xiàn)故障時的情況進(jìn)行分析,以為氣象站觀測員的日常工作提供指導(dǎo)。 關(guān)鍵詞自動氣象站;儀器故障;分析處理 目前,我國各級氣象臺站大都使用自動氣象站儀器采集數(shù)據(jù),自動觀測較人工觀測獲取數(shù)據(jù)更加便捷,氣象要素觀測的代表性、準(zhǔn)確性和及時性都有所提高,減輕了測報工作人員的工作量,更能反映大氣近地面層的真實狀況。但是由于自動氣象站儀器感應(yīng)元件的特殊性,它較人工觀測儀器更容易出現(xiàn)故障,雖然各站出現(xiàn)故障的情況不同,但主要可歸結(jié)為采集器故障和各要素傳感器故障,下

2、面介紹幾種比較典型的儀器故障,以供參考。 1采集器故障 采集器故障對于自動氣象站來說是致命的打擊,因此各站必須存有備份采集器,至少也得備份到市局,并且平時要做好采集器的維護(hù)1。采集器一般不會出現(xiàn)問題,但是由于自動氣象站在我國建成的時間不長,在采集器的研制過程中可能有些因素沒有考慮,或者由于各級臺站的一些主觀和客觀因素的影響,從而造成采集器出現(xiàn)異常。 很多的氣象站在2010年2月28日2400以后采集數(shù)據(jù)無法正常讀計算機,此種情況是因江蘇無線電研究所有限責(zé)公司的ZQZ-型系列自動氣象站采集器在對閏年處理時有錯誤而造成的(將3月1日記載為2月29日),采集器對非法日期進(jìn)行了過濾,從而造成數(shù)據(jù)無法寫

3、入采集數(shù)據(jù)文件和上傳數(shù)據(jù)文件,各站接到上級通知后將日期進(jìn)行修改,數(shù)據(jù)恢復(fù)正常。 各站受影響的數(shù)據(jù)通過自動站質(zhì)量控制軟件的RTD文件進(jìn)行恢復(fù),因此,以后遇到自動氣象站所有數(shù)據(jù)未卸載時,首先應(yīng)查看采集器數(shù)據(jù)是否正常,如果采集器正常,再檢查采集器與計算機連接是否正常,接下來檢查采集軟件是否正常,但在沒有查明原因時不要長時間地關(guān)閉采集軟件,更不要輕易的將采集器清零,否則將會造成氣象數(shù)據(jù)無法挽回的損失。 自動氣象站采集器遭受雷擊的情況在各級臺站也偶有發(fā)生,當(dāng)自動氣象站采集器遭受雷擊時,應(yīng)立即啟用備份采集器,如果沒有備份采集器而采集器不采集,秒閃燈呈紅色不閃,其他定時、瞬間、修改、日期等按鍵左上角指示燈均

4、呈綠色,采集器發(fā)出“嗡嗡”的連續(xù)鳴叫聲,計算機顯示軟件實時遙測數(shù)據(jù)多數(shù)出現(xiàn)紅色野值,各有關(guān)數(shù)據(jù)框均無數(shù)據(jù)。這時首先應(yīng)按一下采集器復(fù)位按鍵,看是否能恢復(fù)正常,同時起到資料保護(hù)的作用。如不能恢復(fù)正常,則按以下方法處理:將計算機退出“地面氣象測報業(yè)務(wù)軟件”,關(guān)閉計算機;采集器總清零。首先將采集器電源開關(guān)由“1”置于“0”,再將采集器工作開關(guān)由“1”置于“0”;重新打開采集器。先將采集器后右端電源開關(guān)由“0”置于“1”上,接通電源,聽到一聲“嘟”的響聲,待響聲停止后將采集器后左端工作開關(guān)由“0”撥到“1”位上,然后將采集器面板上年、月、日、時、分、秒重新修改設(shè)置后按一下復(fù)位鍵;重新啟動計算機,進(jìn)入“地

5、面氣象測報業(yè)務(wù)軟件”和“自動氣象站監(jiān)控軟件”,再進(jìn)入“實時數(shù)據(jù)監(jiān)控”,特別注意計算機時間要修改正確。 采集器故障會造成所有實現(xiàn)自動觀測的數(shù)據(jù)缺測,這時如果未影響正點數(shù)據(jù),則只對小時內(nèi)的極值數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,如果影響1 h的數(shù)據(jù),則用前后定時數(shù)據(jù)內(nèi)插求得,按正常數(shù)據(jù)統(tǒng)計;若連續(xù)2個或以上定時數(shù)據(jù)缺測時,不能內(nèi)插,各數(shù)據(jù)仍按缺測處理。 2更換溫濕傳感器過濾罩 溫濕傳感器過濾罩應(yīng)每年更換2次,以保證溫濕數(shù)據(jù)正確。更換時易在晴朗微風(fēng)的上午進(jìn)行;更換前先將手洗凈,再把事先準(zhǔn)備好的溫濕過濾罩拿到觀測場進(jìn)行更換。更換時如果不出意外,不會影響觀測記錄,但不順利的話可能會影響小時內(nèi)的溫濕極值,如果出現(xiàn)影響溫濕極值的

6、情況,可以根據(jù)實際情況將時極值按缺測處理,一般不會影響日極值。 3傳輸電纜被鼠咬 自動氣象站電纜一般通過走電纜溝引入觀測值班室,時間一長難免有老鼠破壞,而自動站所用電纜比較細(xì),很容易被咬斷,如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異?；蛉睖y時,應(yīng)首先檢查采集器和傳感器等外露設(shè)備,若沒有發(fā)現(xiàn)問題,應(yīng)檢查電纜線的情況。例如某站某時的濕度取值為4%,通過值班員分析并與前面的記錄比較判斷屬不正常記錄,立即查找原因,發(fā)現(xiàn)溫濕電纜線被鼠咬,檢查后發(fā)現(xiàn)電纜線未被咬斷,只是一部分被咬,因此還有數(shù)據(jù)顯示,通過對電纜進(jìn)行修復(fù),數(shù)據(jù)恢復(fù)正常。      4地溫傳感器故障 地溫傳感器分為地面地溫

7、傳感器、淺層地溫傳感器和深層地溫傳感器,尤其是淺層地溫傳感器最容易出現(xiàn)故障。由于淺層地溫傳感器直接埋入土中,長期受土壤的腐蝕,難免會生銹,影響測量精度,有時出現(xiàn)地溫逐漸偏高或偏低,而無野值出現(xiàn),所以很難發(fā)現(xiàn),只有經(jīng)過一段時間的對比才能察覺2。另外,疏松地溫場也容易造成地面或淺層地溫傳感器采集數(shù)據(jù)的不正常,一是因為地溫場疏松后土質(zhì)松軟造成地面和5 cm地溫傳感器溫度偏高,還有在疏松地溫場的過程中有可能碰到地面溫度傳感器或淺層地溫傳感器,造成數(shù)據(jù)的不規(guī)律。例如,晚上5 cm地溫高出10 cm地溫5 左右,中午高出10 以上,正常天氣情況下5 cm地溫高于10 cm地溫,但差值較小,經(jīng)連續(xù)觀測此種情

8、況屬異?，F(xiàn)象,隨后查明這種現(xiàn)象是疏松地溫場時碰到5 cm地溫傳感器造成的,立即換下5 cm地溫傳感器,檢查后發(fā)現(xiàn)其表面已生銹,并非純外力影響,外力只是一個誘因。夏季降水頻繁,地溫傳感器長期受潮,很容易造成地面和淺層地溫傳感器性能下降。因此,在雨季應(yīng)增加地溫傳感器的維護(hù)和巡視,并定期檢查各處外露電纜有無破損,淺層支架是否與地面齊平,地面溫度傳感器是否半露半埋,特別是大風(fēng)、雨后觀察土壤是否出現(xiàn)板結(jié),隨時保證地溫傳感器符合規(guī)范要求。 5風(fēng)向風(fēng)速傳感器故障 我國北方冬季風(fēng)沙較大,自動氣象站的風(fēng)向和風(fēng)速傳感器容易臟,如果再加上氣溫低和雨雪天氣,風(fēng)向和風(fēng)速器容易凍結(jié)3-4。某站2010年2月28日1025

9、開始降雨,隨著冷空氣的到來,氣溫下降,天空開始飄雪,風(fēng)速明顯加大,值班員監(jiān)視過程中發(fā)現(xiàn)風(fēng)速顯示0.0 m/s,跟蹤監(jiān)視發(fā)現(xiàn)風(fēng)速一直保持0.0 m/s,與EN型測風(fēng)儀數(shù)據(jù)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)兩者存在明顯的偏差,到觀測場查看風(fēng)杯轉(zhuǎn)動情況,發(fā)現(xiàn)自動站風(fēng)杯停轉(zhuǎn),確定為風(fēng)速傳感器凍結(jié)。值班員隨即召集人員放倒風(fēng)桿進(jìn)行維修,經(jīng)過半個多小時的維修,風(fēng)速數(shù)據(jù)在下一個正點來臨前恢復(fù)正常。北方臺站冬季出現(xiàn)這種情況的臺站不在少數(shù),但是有的臺站卻沒有及時發(fā)現(xiàn)而造成數(shù)據(jù)的大量丟失。因此,各站在做好儀器維護(hù)的同時,要加強儀器的巡視和采集數(shù)據(jù)的監(jiān)視。 此異常數(shù)據(jù)時段的正點10 min平均風(fēng)向風(fēng)速用人工站EN型測風(fēng)儀相應(yīng)數(shù)據(jù)代替,2

10、min平均風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)按缺測處理,時極值按缺測處理。如果日極值出現(xiàn)在該時段內(nèi),則日極值用人工站相應(yīng)記錄代替。 6雨量傳感器故障 雨量傳感器故障主要分為漏斗堵塞和翻斗故障2種情況,某站某年6月8日1036有雷暴,1043開始降陣雨,1050巡視時發(fā)現(xiàn)虹吸雨量計已經(jīng)上升0.5 mm,回到值班室發(fā)現(xiàn)自動站監(jiān)控界面內(nèi)雨量欄仍無顯示,檢查采集軟件內(nèi)其他氣象要素數(shù)據(jù)均正常,隨即返回觀測場檢查雨量傳感器,發(fā)現(xiàn)漏斗堵塞,沒有翻斗計數(shù),經(jīng)過幾分鐘的檢查調(diào)試,很快使雨量傳感器恢復(fù)正常。某站預(yù)審員發(fā)現(xiàn)月內(nèi)幾次降水過程自動站雨量傳感器觀測的總量值與人工站雨量筒觀測的總雨量差值較大,已經(jīng)超出允許范圍,而人工站虹吸雨量計

11、測量值與雨量筒測值一致5-6。因此,判斷為自動站雨量傳感器問題,分析發(fā)現(xiàn)降水緩和時兩者差值較小,降水急時差值大,卸下雨量傳感器外罩檢查,發(fā)現(xiàn)固定翻斗的螺絲松動,雨勢急時通過慣性帶動翻斗多翻計數(shù),從而造成自動站雨量傳感器測值偏大。因臺站沒有計量鑒定設(shè)備,因此應(yīng)先換用備份雨量傳感器,待省局鑒定部門來鑒定時再進(jìn)行修復(fù)。 參考文獻(xiàn) 1 林宏建,王輝,李勇增,等.自動氣象站溫度異常分析與故障排除J.廣東氣象,2010(1):64. 2 張立清,張洪衛(wèi),陳金光,等.自動氣象站異常情況的分析和處理J.山東氣象,2010(1):72-73. 3 高娟,齊軍岐,曹梅.自動氣象站常見異常數(shù)據(jù)的處理方法J.陜西氣象