劉志鵬等

摘要 通過(guò)闡述自動(dòng)氣象站翻斗式雨量傳感器工作原理及降水異常的表現(xiàn)形式，分析其故障原因，提出出現(xiàn)降水異?，F(xiàn)象后的處理方法，以期引起保障人員的重視，加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)站觀測(cè)儀器的巡視，避免氣象災(zāi)害預(yù)警信息遲發(fā)或誤發(fā)，從而提高氣象為農(nóng)服務(wù)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 自動(dòng)氣象觀測(cè)站；雨量傳感器；降水異常；故障分析；處理

中圖分類號(hào) P415.1+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B 文章編號(hào) 1007-5739（2015）01-0259-02

Abstract Through describing the working principle of tipping bucket rainfall sensor and the phenomena of abnormal precipitation，the causes of fault were analyzed.Treatment methods of abnormal precipitation were proposed，so as to be noticed by support staff，and strengthening perambulatory observation instrument of automatic station，avoiding the false or late warning information of meteorological disaster，and improving the quality of meteorological service for the agriculture.

Key words automatic meteorological observation station；rain sensor；abnormal precipitation；fault analysis；treatment

隨著氣象現(xiàn)代化建設(shè)快速發(fā)展，自動(dòng)氣象觀測(cè)站已取代人工觀測(cè)，被廣泛應(yīng)用于氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域。但由于觀測(cè)儀器本身存在的誤差，自動(dòng)氣象站雨量觀測(cè)記錄偶爾會(huì)出現(xiàn)偏多或偏少的現(xiàn)象。只要偏差在±4%的范圍內(nèi)，一般均可視為正常[1]。但是如果測(cè)量值與實(shí)際值偏差太大且出現(xiàn)強(qiáng)降水天氣過(guò)程時(shí)，自動(dòng)站測(cè)量雨量值為0；或是在沒(méi)有降水過(guò)程及降水結(jié)束較長(zhǎng)時(shí)間后，自動(dòng)站采集數(shù)據(jù)中仍出現(xiàn)較大的雨量記錄，則屬于降水測(cè)量值異常。上述情況不但會(huì)對(duì)預(yù)報(bào)員產(chǎn)生誤導(dǎo)，同時(shí)可能導(dǎo)致遲發(fā)或誤發(fā)災(zāi)害預(yù)警信息。因此，技術(shù)保障人員應(yīng)高度重視，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處理，將影響降到最低。

1 自動(dòng)氣象站雨量傳感器工作原理

目前，自動(dòng)氣象站所用雨量傳感器均為翻斗式。翻斗雨量傳感器主要由承水器、上翻斗、計(jì)量翻斗、計(jì)數(shù)翻斗、干簧管和調(diào)節(jié)螺釘?shù)冉M成。降雨出現(xiàn)時(shí)，雨水首先在承水器內(nèi)匯集，流入上翻斗，然后進(jìn)入計(jì)量翻斗進(jìn)行計(jì)量，每產(chǎn)生0.1 mm降水量計(jì)量翻斗翻轉(zhuǎn)1次，并將計(jì)量后的0.1 mm降水倒入計(jì)數(shù)翻斗。在計(jì)數(shù)翻斗的中間裝有1塊小磁鋼，磁鋼上部裝有干簧，計(jì)數(shù)翻斗每翻轉(zhuǎn)1次，磁鋼對(duì)干簧管掃描1次，干簧管開(kāi)關(guān)接點(diǎn)閉合1次，送出1個(gè)導(dǎo)通信號(hào)，通過(guò)二芯電纜傳輸給數(shù)據(jù)采集器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)降雨量的自動(dòng)監(jiān)測(cè)[2]。

2 降水測(cè)量值異常的表現(xiàn)形式及故障分析

2.1 降水天氣未監(jiān)測(cè)到雨量或雨量偏少

當(dāng)發(fā)生大面積強(qiáng)降水天氣時(shí)，對(duì)自動(dòng)站氣象站雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，若自動(dòng)站氣象站采集數(shù)據(jù)無(wú)雨量或比鄰近站降雨明顯偏少時(shí)，則該站雨量傳感器系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

2.1.1 承水器堵塞。自動(dòng)氣象站雨量傳感器所用承水器堵塞會(huì)造成所收集降水無(wú)法通過(guò)計(jì)量翻斗，從而導(dǎo)致無(wú)降水記錄。造成承水器堵塞主要原因是因?yàn)槌兴鞅旧砺┒房纵^細(xì)，加上氣候干燥，風(fēng)沙塵土大，承水器漏斗孔很容易被泥土堵塞，此外還會(huì)受植被影響，如楊絮、柳絮等，所以承水器需經(jīng)常人工清理。清理雜物時(shí)應(yīng)用水沖洗，切忌用細(xì)鐵絲等堅(jiān)硬工具疏通，以免損傷漏斗孔內(nèi)壁而影響正常數(shù)據(jù)采集。

2.1.2 干簧管損壞。干簧管出現(xiàn)故障時(shí)，其開(kāi)關(guān)接點(diǎn)將無(wú)法閉合，從而造成雨量傳感信號(hào)傳送失敗，導(dǎo)致降水記錄為0。當(dāng)自動(dòng)氣象站在降水天氣時(shí)無(wú)雨量數(shù)據(jù)，而現(xiàn)場(chǎng)查看翻斗和承水器并未堵塞，則應(yīng)用萬(wàn)用表測(cè)試干簧管是否損壞。具體方法是擰下雨量器其中一個(gè)接線柱線頭，用萬(wàn)用表測(cè)試2個(gè)接線柱，經(jīng)翻斗翻動(dòng)后，若萬(wàn)用表數(shù)據(jù)指示無(wú)數(shù)據(jù)，則確定干黃管已經(jīng)損壞，重新更換干黃管后雨量傳感器可恢復(fù)正常。

2.1.3 數(shù)據(jù)線斷路。數(shù)據(jù)連接線是數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸通道，數(shù)據(jù)線路中斷同樣會(huì)造成降水記錄為0。如果降水天氣時(shí)無(wú)降水記錄，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)檢查承水器漏斗無(wú)堵塞，干黃管也正常，則檢查雨量傳感器與采集器間的數(shù)據(jù)連接線是否連通，如果線路中斷，應(yīng)重新連接斷點(diǎn)或更換數(shù)據(jù)連接線，確保雨量傳感器正常工作。

2.2 晴好天氣出現(xiàn)較大雨量記錄

當(dāng)天氣晴好、無(wú)降水過(guò)程或降水結(jié)束較長(zhǎng)時(shí)間后，自動(dòng)站氣象站所采集數(shù)據(jù)中仍出現(xiàn)較大的雨量記錄，則該站雨量傳感器系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

2.2.1 傳感器故障。2014年5月14日遼寧朝陽(yáng)地區(qū)一自動(dòng)氣象站出現(xiàn)連續(xù)雨量記錄，1 h內(nèi)累計(jì)雨量達(dá)84.5 mm，而周圍其他站點(diǎn)并無(wú)降水記錄，技術(shù)人員及時(shí)趕赴現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)雨量傳感器進(jìn)行檢查?，F(xiàn)場(chǎng)并無(wú)強(qiáng)對(duì)流天氣，地面干燥，沒(méi)有降水的跡象；檢測(cè)采集器正常，傳輸電纜也無(wú)明顯破損。打開(kāi)雨量筒，發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)翻斗卡在中間位置與干簧管處于平行狀態(tài)。測(cè)量干簧管兩端，顯示為導(dǎo)通，說(shuō)明雨量感應(yīng)器與采集主機(jī)已經(jīng)形成閉合環(huán)路[3]。雖然此時(shí)不會(huì)產(chǎn)生雨量記錄，但極微小的顫動(dòng)，如汽車使過(guò)或行人走動(dòng)都可能使干簧管產(chǎn)生瞬間斷開(kāi)、閉合的動(dòng)作，從而產(chǎn)生雨量記錄。更換雨量傳感器后，采集數(shù)據(jù)恢復(fù)正常。

2.2.2 傳輸導(dǎo)線故障。2014年6月28日遼寧省朝陽(yáng)地區(qū)一自動(dòng)氣象站1 h累計(jì)雨量121.8 mm。雖然當(dāng)時(shí)該地區(qū)有降水天氣，但與實(shí)際值偏差過(guò)大，技術(shù)人員赴現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查。經(jīng)檢查采集器和雨量傳感器均正常，而傳輸導(dǎo)線處于時(shí)通時(shí)斷的狀態(tài)。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，埋于地下的傳輸導(dǎo)線表面濕漉并有明顯的破損，電纜處于開(kāi)閉路的臨界狀態(tài)，加上表面潮濕，使傳輸導(dǎo)線有時(shí)開(kāi)路有時(shí)閉合，導(dǎo)致采集器不斷地產(chǎn)生雨量記錄[4]。更換電纜線后，自動(dòng)氣象站恢復(fù)正常。

2.2.3 人為因素。經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，晴好天氣出現(xiàn)較大雨量現(xiàn)象的人為因素主要是兒童玩耍時(shí)往雨量筒內(nèi)倒水所致。另外，技術(shù)維護(hù)人員在對(duì)雨量筒進(jìn)行清洗時(shí)，應(yīng)斷開(kāi)雨量傳感器的傳輸導(dǎo)線或進(jìn)入測(cè)試狀態(tài)，否則也可能出現(xiàn)雨量暴增的記錄情況。

3 降水測(cè)量值異常的處理流程

當(dāng)發(fā)生降水測(cè)量值異?，F(xiàn)象后，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉自動(dòng)站的降水記錄功能，并對(duì)雨量記錄展開(kāi)調(diào)查，將調(diào)查結(jié)果上報(bào)上級(jí)主管部門及預(yù)報(bào)預(yù)警中心，對(duì)所產(chǎn)生的錯(cuò)誤信息進(jìn)行及時(shí)、有效處理。如果是儀器設(shè)備故障，要及時(shí)更換或維修；如果是人為因素造成的誤測(cè)，應(yīng)對(duì)當(dāng)事人進(jìn)行批評(píng)教育。

4 結(jié)語(yǔ)

降雨量是自動(dòng)氣象站的主要觀測(cè)要素之一。作為技術(shù)保障人員，要經(jīng)常對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢查。同時(shí)，加強(qiáng)觀測(cè)場(chǎng)地的管理和宣傳教育工作，杜絕人為因素造成誤測(cè)，從而避免錯(cuò)誤數(shù)據(jù)導(dǎo)致氣象災(zāi)害預(yù)警信息的遲發(fā)或誤發(fā)，有效提高氣象服務(wù)質(zhì)量。

5 參考文獻(xiàn)

[1] 中國(guó)氣象局.地面氣象觀測(cè)規(guī)范[M].北京：中國(guó)氣象出版社，2003.

[2] 晏敏，徐明芳.CAWS600B型自動(dòng)站維護(hù)和常見(jiàn)故障判斷[J].廣西氣象，2005（1）：53-56.

[3] 姜冬梅，薛亮美.區(qū)域氣象觀測(cè)站常見(jiàn)故障分析及解決辦法[J].山東氣象，2010（1）：69-71.

[4] 孔祥良，張紅艷，王健全.區(qū)域氣象觀測(cè)站常見(jiàn)故障分析與日常維護(hù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010（20）：40-41.