剖析自动气象站仪器故障及维护措施

　　摘要：长期以来,我国的地面资料基本上是通过人工器测采集.目前,我国大气探测自动化系统建设正在实施.自动气象站是一种能自动地观测和存储气象观测数据的设备,为了保持自动站设备处于正常连续的运行状态,做好仪器的日常维护是十分重要的一项工作。本文在此对几种常见的仪器故障做了分析。

　　关键词：自动化,气象,故障

　　引言：为一种自动化的观测仪器，自动气象站在气象观测业务中已规模使用，极大地提高了地面气象观测数据的采集速度，增加了观测数据的客观化和规范化程度，促进了要素观测数据的处理和存储能力。与此同时，自动气象站作为一种观测仪器，其元器件较多，电子观测设备较为细致精密。因此，其与常规观测仪器一样，需要按照规范进行常规的维护和清理。

　　一、自动气象站仪器故障的分析

　　1、采集器故障

　　当自动气象站采集器遭受雷击时,应立即启用备份采集器,如果没有备份采集器而采集器不采集,秒闪灯呈红色不闪,其他定时、瞬间、修改、日期等按键左上角指示灯均呈绿色,采集器发出“嗡嗡”的连续鸣叫声,计算机显示软件实时遥测数据多数出现红色值,各有关数据框均无数据。这时首先应按一下采集器复位按键,看是否能恢复正常,同时起到资料保护的作用。如不能恢复正常,则按以下方法处理:①将计算机退出“地面气象测报业务软件”,关闭计算机;②采集器总清零。首先将采集器电源开关由“1”置于“0”,再将采集器工作开关由“1”置于“0”;③重新打开采集器。先将采集器后右端电源开关由“0”置于“1”上,接通电源,听到一声“嘟”的响声,待响声停止后将采集器后左端工作开关由“0”拨到“1”位上,然后将采集器面板上年、月、日、时、分、秒重新修改设置后按一下复位键;④重新启动计算机,进入“地面气象测报业务软件”和“自动气象站监控软件”,再进入“实时数据监控”,特别注意计算机时间要修改正确。过程中采集器故障会造成所有实现自动观测的数据缺测,这时如果未影响正点数据,则只对小时内的极值数据进行处理,如果影响1 h的数据,则用前后定时数据内插求得,按正常数据统计;若连续2个或以上定时数据缺测时,不能内插,各数据仍按缺测处理。

　　2、地温传感器故障

　　地温传感器分为地面地温传感器、浅层地温传感器和深层地温传感器,尤其是浅层地温传感器最容易出现故障。由于浅层地温传感器直接埋入土中,长期受土壤的腐蚀,难免会生锈,影响测量精度,有时出现地温逐渐偏高或偏低,而无野值出现,所以很难发现,只有经过一段时间的对比才能察觉[2]。另外,疏松地温场也容易造成地面或浅层地温传感器采集数据的不正常,一是因为地温场疏松后土质松软造成地面和5 cm地温传感器温度偏高,还有在疏松地温场的过程中有可能碰到地面温度传感器或浅层地温传感器,造成数据的不规律。例如,晚上5 cm地温高出10 cm地温5 ℃左右,中午高出10 ℃以上,正常天气情况下5 cm地温高于10 cm地温,但差值较小,经连续观测此种情况属异常现象,随后查明这种现象是疏松地温场时碰到5 cm地温传感器造成的,立即换下5 cm地温传感器,检查后发现其表面已生锈,并非纯外力影响,外力只是一个诱因。夏季降水频繁,地温传感器长期受潮,很容易造成地面和浅层地温传感器性能下降。因此,在雨季应增加地温传感器的维护和巡视,并定期检查各处外露电缆有无破损,浅层支架是否与地面齐平,地面温度传感器是否半露半埋,特别是大风、雨后观察土壤是否出现板结,随时保证地温传感器符合规范要求。

　　3、雨量传感器故障

　　雨量传感器故障主要分为漏斗堵塞和翻斗故障2种情况,某站某年某日10∶00有雷暴,10∶07开始降阵雨,10∶14巡视时发现虹吸雨量计已经上升0.5 mm,回到值班室发现自动站监控界面内雨量栏仍无显示,检查采集软件内其他气象要素数据均正常,随即返回观测场检查雨量传感器,发现漏斗堵塞,没有翻斗计数,经过几分钟的检查调试,很快使雨量传感器恢复正常。某站预审员发现月内几次降水过程自动站雨量传感器观测的总量值与人工站雨量筒观测的总雨量差值较大,已经超出允许范围,而人工站虹吸雨量计测量值与雨量筒测值一致。因此,判断为自动站雨量传感器问题,分析发现降水缓和时两者差值较小,降水急时差值大,卸下雨量传感器外罩检查,发现固定翻斗的螺丝松动,雨势急时通过惯性带动翻斗多翻计数,从而造成自动站雨量传感器测值偏大。因台站没有计量鉴定设备,因此应先换用备份雨量传感器,待省局鉴定部门来鉴定时再进行修复。

　　二、保证定期维护仪器

　　自动气象站是一种遥感观测仪器，是一整套集测量、处理、传输和存储的集成化系统。由于其观测器件较多，因此不可避免会出现一些无法的问题。同时，鉴于气象观测的特殊性，其对观测数据的准确性和连续性要求较高，因此若因为仪器故障导致数据记录缺失或者错误，可能会给气象业务带来误导和损失。因此，定期巡视和维护自动站仪器是减少故障率的重要措施。按照中国气象局颁布的地面气象观测规范要求：每天日出前、日落后相关人员应巡视气象观测场以及值班室内的自动气象站设备。首先应该检查要素观测的传感仪器是否正常工作，如检查测雨传感器的漏斗，避免被草叶杂物堵塞;检查地温传感器的埋置是否正确;风向、风速传感器转动是否灵活等，同时每小时整点前10 min要检查计算机显示的各实时数据是否正常。只有按时巡视，认真检查，才能较早发现问题，及时解决，确保观测数据真实可靠。

　　三、做好时间校准

　　气象观测对观测时间的要求十分严格，定时定点的气象数据对天气预报业务的质量具有重要的意义。在自动气象站中，对气象数据的时间设置主要通过采集器的时钟来进行调整。屏幕显示的采集器时钟一般采用对时软件进行时间校准。在整点时刻过后，计时采集器的时钟按照原先设置的规则，进行时间校对，然后在整点后1～2 min内采集气象数据，并通过自动气象站的相关软硬件进行处理和传输。自动气象站的采集器和主控机所有程序指令均按照规定时间执行，假如采集器的整点对时不准确，将导致采集器按照错误的时间进行数据采集，而且采集到的数据也可能因为时间错误而无法形成正确的文件格式，从而影响最终的数据处理和存储。值得注意的是，在调整采集器的时间时，应该避免雨量较大的时段。因为采集器的时间调整有一个时间域，在时间域内进行数据采集器时间调整将可能延误分钟雨量的采集，从而导致重要降水信息的缺失，严重的甚至导致分钟雨量数据文件无法形成和传输

　　四、加强电源维护

　　在自动气象站的维护过程中，电源供电检查常被检查人员遗漏。事实上，自动气象站的供电是否稳定和正常，是自动站维护的重要工作之一。自动气象站对气象要素的采集有十分严格的规定和要求，而且采集器观测到气象数据后还有一个分析、处理、传输和存储的过程。只有自动气象站的供电正常稳定，才能观测到高质量的气象数据。因此，稳定、连续和无干扰地供电系统是自动气象站正常工作的重要保障。维护时必须仔细检查配备的UPS电源仪器是否正常工作，采集器和传感器的电源接头等是否连接正常，防止电源接头连接松动。在一些市电供应不稳定的台站，有条件时应尽量配备发电机，防止长时间断电导致自动站电源出现问题。

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