摘要：通過實例對自動氣象站采集器、溫濕傳感器、風傳感器、地溫傳感器和雨量傳感器出現故障時的情況進行分析,以為氣象站觀測員的日常工作提供指導。文章發表在《農業機械》上，是高級工程師論文發表范文，供同行參考。

　　關鍵詞自動氣象站;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據,自動觀測較人工觀測獲取數據更加便捷,氣象要素觀測的代表性、準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元件的特殊性,它較人工觀測儀器更容易出現故障,雖然各站出現故障的情況不同,但主要可歸結為采集器故障和各要素傳感器故障,下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[1]。采集器一般不會出現問題,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異常。

　　很多的氣象站在2010年2月28日24∶00以后采集數據無法正常讀入計算機,此種情況是因江蘇無線電研究所有限責任公司的ZQZ-Ⅱ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行了過濾,從而造成數據無法寫入采集數據文件和上傳數據文件,各站接到上級通知后將日期進行修改,數據恢復正常。

　　各站受影響的數據通過自動站質量控制軟件的RTD文件進行恢復,因此,以后遇到自動氣象站所有數據未卸載時,首先應查看采集器數據是否正常,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據無法挽回的損失。

　　自動氣象站采集器遭受雷擊的情況在各級臺站也偶有發生,當自動氣象站采集器遭受雷擊時,應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呈綠色,采集器發出“嗡嗡”的連續鳴叫聲,計算機顯示軟件實時遙測數據多數出現紅色野值,各有關數據框均無數據。這時首先應按一下采集器復位按鍵,看是否能恢復正常,同時起到資料保護的作用。如不能恢復正常,則按以下方法處理:①將計算機退出“地面氣象測報業務軟件”,關閉計算機;②采集器總清零。首先將采集器電源開關由“1”置于“0”,再將采集器工作開關由“1”置于“0”;③重新打開采集器。先將采集器后右端電源開關由“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、秒重新修改設置后按一下復位鍵;④重新啟動計算機,進入“地面氣象測報業務軟件”和“自動氣象站監控軟件”,再進入“實時數據監控”,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自動觀測的數據缺測,這時如果未影響正點數據,則只對小時內的極值數據進行處理,如果影響1 h的數據,則用前后定時數據內插求得,按正常數據統計;若連續2個或以上定時數據缺測時,不能內插,各數據仍按缺測處理。

　　2更換溫濕傳感器過濾罩

　　溫濕傳感器過濾罩應每年更換2次,以保證溫濕數據正確。更換時易在晴朗微風的上午進行;更換前先將手洗凈,再把事先準備好的溫濕過濾罩拿到觀測場進行更換。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的溫濕極值,如果出現影響溫濕極值的情況,可以根據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,很容易被咬斷,如果發現數據異常或缺測時,應首先檢查采集器和傳感器等外露設備,若沒有發現問題,應檢查電纜線的情況。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,發現溫濕電纜線被鼠咬,檢查后發現電纜線未被咬斷,只是一部分被咬,因此還有數據顯示,通過對電纜進行修復,數據恢復正常。

　　4地溫傳感器故障

　　地溫傳感器分為地面地溫傳感器、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,有時出現地溫逐漸偏高或偏低,而無野值出現,所以很難發現,只有經過一段時間的對比才能察覺。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據的不正常,一是因為地溫場疏松后土質松軟造成地面和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,造成數據的不規律。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,經連續觀測此種情況屬異常現象,隨后查明這種現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,檢查后發現其表面已生銹,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,在雨季應增加地溫傳感器的維護和巡視,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、雨后觀察土壤是否出現板結,隨時保證地溫傳感器符合規范要求。

　　5風向風速傳感器故障

　　我國北方冬季風沙較大,自動氣象站的風向和風速傳感器容易臟,如果再加上氣溫低和雨雪天氣,風向和風速器容易凍結[3-4]。某站2010年2月28日10∶25開始降雨,隨著冷空氣的到來,氣溫下降,天空開始飄雪,風速明顯加大,值班員監視過程中發現風速顯示0.0 m/s,跟蹤監視發現風速一直保持0.0 m/s,與EN型測風儀數據進行比較發現兩者存在明顯的偏差,到觀測場查看風杯轉動情況,發現自動站風杯停轉,確定為風速傳感器凍結。值班員隨即召集人員放倒風桿進行維修,經過半個多小時的維修,風速數據在下一個正點來臨前恢復正常。北方臺站冬季出現這種情況的臺站不在少數,但是有的臺站卻沒有及時發現而造成數據的大量丟失。因此,各站在做好儀器維護的同時,要加強儀器的巡視和采集數據的監視。

　　此異常數據時段的正點10 min平均風向風速用人工站EN型測風儀相應數據代替,2 min平均風向風速數據按缺測處理,時極值按缺測處理。如果日極值出現在該時段內,則日極值用人工站相應記錄代替。

　　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10∶36有雷暴,10∶43開始降陣雨,10∶50巡視時發現虹吸雨量計已經上升0.5 mm,回到值班室發現自動站監控界面內雨量欄仍無顯示,檢查采集軟件內其他氣象要素數據均正常,隨即返回觀測場檢查雨量傳感器,發現漏斗堵塞,沒有翻斗計數,經過幾分鐘的檢查調試,很快使雨量傳感器恢復正常。某站預審員發現月內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,已經超出允許范圍,而人工站虹吸雨量計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,分析發現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,發現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,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備,因此應先換用備份雨量傳感器,待省局鑒定部門來鑒定時再進行修復。

　　高級工程師論文發表須知：《農業機械》雜志創刊于1958年7月1日，是由中央直屬大型科技企業——中國農業機械化科學研究院主辦的大型綜合性權威半月刊，是我國農機界創刊最早、影響最廣泛的期刊。國際流行大16開本，每月8日、18日出版，國內外公開發行，郵發代號2-696。該刊物忠實地記錄了我國農機化發展的歷史：從1958年到2007年，49年風雨兼程，《農業機械》與中國農機化事業同呼吸、共命運;49年辛勤耕耘，《農業機械》與中國農機工業同發展、共進步。