廖銘超

（賀州市氣象局，廣西 賀州 542800）

1 引言

隨著氣象觀測自動化儀器的普及，大部分臺站基本實(shí)現(xiàn)深層地溫自動化，但使用時(shí)間越久，儀器發(fā)生故障的頻率隨之上升，有的故障難以短時(shí)間發(fā)現(xiàn)，造成資料長時(shí)間缺測，已經(jīng)影響了數(shù)據(jù)的審核和使用。本文通過分析故障原因，找出解決方法，從而提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。

2 深層地溫常見故障

深層地溫常見故障分為兩大類別，顯性故障和隱性故障。顯性故障表現(xiàn)為：數(shù)據(jù)大幅度跳變、數(shù)據(jù)缺測、數(shù)據(jù)超氣候?qū)W界限值、監(jiān)控界面出現(xiàn)－24．6℃顯示值等現(xiàn)象，此類故障只要定期監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)顯示界面就能夠發(fā)現(xiàn)。隱性故障表現(xiàn)為：某層次或幾個(gè)層次地溫間歇性不正常、地溫?cái)?shù)據(jù)小幅度小范圍上下來回波動、相鄰層次同時(shí)異常、地溫值偏小或偏大但不明顯、某層次或幾個(gè)層次地溫整體漂移。

3 故障原因分析

故障原因有很多，主要有以下一些故障類型：傳感器故障、采集器或者地溫變送器（板）故障、 采集器電源故障，數(shù)據(jù)線接線不牢固、數(shù)據(jù)線接線處松動、地溫傳感器數(shù)據(jù)線斷線，市電電壓不穩(wěn)定，地溫接地線松動或不通，地溫變送器受到無線電波等干擾，灰塵、蜘蛛網(wǎng)等造成地溫變送器內(nèi)線路短路，地溫場地高低不平、地溫傳感器安裝不當(dāng)、地溫套管進(jìn)水、傳感器安裝時(shí)互相錯(cuò)層，傳感器本身的特性漂移。

4 深層地溫故障的解決方法

排除由于天氣原因的影響后，發(fā)現(xiàn)地溫出現(xiàn)異常，就有可能是地溫故障了。發(fā)現(xiàn)故障后，不要急于更換儀器和地溫變送器等，要分析原因，逐項(xiàng)排查并解決故障。

4．1 地溫出現(xiàn)大幅度跳變、缺測、數(shù)據(jù)超氣候?qū)W界限值

出現(xiàn)此類情況，如果其他要素也大幅度異常，一般首先懷疑數(shù)據(jù)采集器故障，如果是所有地溫異常，則最可能是地溫變送器異常，找出故障后更換相應(yīng)的儀器就可以了。如果某層次地溫大幅度異常，很可能是傳感器故障，在更換某層地溫傳感器前，應(yīng)做一個(gè)對比，把傳感器取出來跟一只人工地溫表一起放入一盆溫水中，如果顯示值跟人工值相差大，說明傳感器故障，更換即可。

4．2 監(jiān)控界面出現(xiàn)－24．6℃顯示值

此類情況，首先懷疑傳感器斷線，接線不牢固松動等，此時(shí)逐一檢查接線處，用工具擰緊即可。如為某層傳感器斷線（被老鼠咬壞等），可更換一只新傳感器。判斷某傳感器是否斷線，可以用萬用表電阻檔測量線線之間的電阻值來判斷。

4．3 地溫間歇性不正?；蛐》▌?/h3>

此類情況不宜發(fā)現(xiàn)，建議每天定期運(yùn)行“自動站分鐘數(shù)據(jù)質(zhì)量控制系統(tǒng)（RTDAudit）”軟件，深層地溫時(shí)間連續(xù)性變化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為0．1℃。運(yùn)行此軟件，如發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)長時(shí)間在 0．1－0．2℃范圍內(nèi)上下波動，那么，首先懷疑是市電電壓不穩(wěn)定造成的，其次還可能是接地線松動或不通，地溫變送器受到無線電波干擾，灰塵、蜘蛛網(wǎng)等造成地溫變送器內(nèi)線路短路等情況。如為市電電壓不穩(wěn)，應(yīng)在配電房為采集器加一臺UPS（不間斷電源），一般可解決深層地溫?cái)?shù)據(jù)小范圍來回波動問題。加了UPS后，要注意每2－3個(gè)月要放一次電，即斷開市電電壓，同時(shí)采集器的電池也必須定期放電，所以要定期斷開ups電源。如為接地線不牢固，可以用萬用表二極管檔測量接地是否良好，接地良好，會屏蔽靜電弱電流對采集器的干擾，從而得到真實(shí)數(shù)據(jù)，所以接地良好與否也非常重要。其他如灰塵、蜘蛛網(wǎng)等造成，清理即可。外界無線電波影響等要明確原因，跟有關(guān)部門交涉，站址新建選址時(shí)，離大型干擾源是有距離要求的，一般不會影響數(shù)據(jù)。

4．4 相鄰層次同時(shí)異常

此類情況一般是相鄰層次互相接錯(cuò)線了。在校準(zhǔn)后、新儀器安裝、更換傳感器時(shí)，要特別注意，只要經(jīng)過對比，一般在短時(shí)間內(nèi)很容易發(fā)現(xiàn)此類問題，換回來即可。

4．5 地溫值偏大或偏小

一般為場地原因，地溫場地高低不平、地溫場的草生長不均勻，造成部分地方易積水，使地溫值異常?；蛘叩販貍鞲衅靼惭b不當(dāng)，安裝時(shí)與土層貼合不好，有空隙，必要時(shí)應(yīng)重新安裝，安裝時(shí)要用一部分細(xì)土填充。最后可能是地溫套管進(jìn)水，臺站在雨后，應(yīng)該用一根頭部綁敷棉花的細(xì)竹竿插入管內(nèi)吸干，如發(fā)現(xiàn)經(jīng)常有積水，則須檢查是管口進(jìn)水還是套管破損，必要時(shí)換新管后，重新安裝。

4．6 傳感器本身的漂移

此類異常最難發(fā)現(xiàn)，一般要經(jīng)過長時(shí)間的數(shù)據(jù)積累分析才能發(fā)現(xiàn)問題。傳感器漂移的特點(diǎn)，如圖1。

圖1 傳感器漂移特性圖

解決此類問題，需要大量的數(shù)據(jù)，整理成一個(gè)圖表來進(jìn)行分析。如發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)漂移，須更換新檢定好的傳感器，同時(shí)要跟上級測報(bào)管理部門聯(lián)系進(jìn)行數(shù)據(jù)訂正。

5 日常值班應(yīng)注意的事項(xiàng)

值班人員應(yīng)注意維護(hù)地溫場地，注意地溫場草面狀況是否異常，場地是否平整。惡劣天氣后，應(yīng)該及時(shí)維護(hù)，發(fā)現(xiàn)地溫套管有進(jìn)水時(shí)，要及時(shí)處理，必要時(shí)要重新安裝。值班時(shí)充分利用已有的工具結(jié)合人工檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)地溫故障，處理地溫故障時(shí)，要分析原因，按照上述的解決方法，一步一步確認(rèn)故障類型，不可盲目的更換傳感器和地溫變送器。在逐日數(shù)據(jù)維護(hù)中要注意小時(shí)數(shù)據(jù)的異常，要分清楚是故障還是天氣原因影響，有時(shí)下雨后，特別是夏季，地表層水溫高，滲透進(jìn)深層地溫后，會引起溫度緩慢升高，則屬于正常現(xiàn)象。有時(shí)有的臺站的自然土質(zhì)也會影響地溫值，沙石土質(zhì)空隙大，下雨后引起地溫升高或降低一個(gè)較大的值，也屬正?，F(xiàn)象。在排除天氣原因和土質(zhì)等自然因素后，一般深層地溫日變化值不會超過0．3℃，超過此值就要按疑誤值來分析，看數(shù)據(jù)是否有使用價(jià)值，能否保留數(shù)據(jù)。

6 結(jié)語

總之，地溫場地和傳感器等的日常維護(hù)必不可少，但地溫故障類型多樣，原因復(fù)雜，有時(shí)某個(gè)原因會造成不同的故障類型，需要進(jìn)行綜合分析，把最可能的原因排除后，再考慮其他原因。同時(shí)地溫?cái)?shù)據(jù)量非常大，適用于機(jī)審和人工審核相結(jié)合的方式，可以用30年的觀測資料建立一個(gè)數(shù)據(jù)模型，算出本站月平均值作為參考值，以圖表的形式，跟本站當(dāng)月的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，發(fā)現(xiàn)相差較大時(shí)，就要分析原因，當(dāng)作可疑數(shù)據(jù)處理。也可以研發(fā)一些專門的審核工具，挑出疑誤信息、減少誤審，以確保觀測資料的準(zhǔn)確性、連續(xù)性和代表性。

［1］張雪梅，王道田，王一二等．剖析自動站各層低溫的垂直變化 ［J］ ．氣象研究與應(yīng)用， 2011， 32 （4）： 69－71．

［2］李靜鋒，趙艷玲，黃小雯；自動氣象站地溫線路老化引起數(shù)據(jù)異常故障判斷分析 ［J］．氣象研究與應(yīng)用，2013， 34 （3）： 75－77．

［3］中國氣象局．地面氣象觀測規(guī)范 ［M］．北京：氣象出版社， 2003．87－89．

［4］黃麗超，張桂華．自動氣象站地溫常見故障及處理 ［J］．氣象研究與應(yīng)用， 2012， 33 （S2）： 111－112．

［5］林堃儒，陳小燕，甘昭芳．自動站數(shù)據(jù)維護(hù)和一次處理之淺析 ［J］ ．氣象研究與應(yīng)用，2011，32（2）：49－51．

［6］程愛珍，王超球，許嘉玲．地溫異常數(shù)據(jù)原因分析及處理方法 ［J］ ．氣象研究與應(yīng)用，2013，34（4）：61－66．

［7］張桂華，劉金燕，李忠黨．一次自動站地溫?cái)?shù)據(jù)異常的原因分析及處理 ［J］．氣象研究與應(yīng)用，2014，35（2）： 75－77．

［8］南慶紅，桑修誠，黃增林．一種深層地溫的推算方法［J］ ．應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)， 1995， 6 （1）： 83－85．

［9］何振文，陳文燕，賴文惠．自動氣象站地溫傳感器故障成因及排除 ［J］ ．廣東氣象， 2011， 33 （2）： 65－66．

［10］中國氣象局監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)司．氣象儀器和觀測方法指南［M］．北京：氣象出版社，2005．121．

［11］劉文杰，楊永興，陳林．自動氣象站保障與維護(hù)經(jīng)驗(yàn)體會 ［J］ ．氣象研究與應(yīng)用， 2011， 32 （1）： 89－90．