福建省柘榮縣氣象局 黃德華 黃雄

大氣現(xiàn)象的觀測是淺層氣象觀測工作的主要對象。降水是天氣現(xiàn)象的重要組成部分，在進行降雨量測量和降雨譜觀測時，使用基于降雨譜測量原理的光學(xué)觀測器，可有效提高降雨觀測的自動化水平，減少觀察員的工作量，并為天氣預(yù)報和氣象服務(wù)提供更多有價值的信息。

1 DSG4型降水現(xiàn)象儀工作原理

DSG4型降水現(xiàn)象儀由陣列傳感器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、電源設(shè)備等部件單元組成。該儀器的傳感器部分采用了具有最新激光技術(shù)的光學(xué)遙感系統(tǒng)。通過測量降雨粒徑和沉淀速度，可以得出降雨量和降雨類型。數(shù)據(jù)采集設(shè)備主要作用是收集、分析、處理、存儲和傳輸數(shù)據(jù)。電源設(shè)備為儀器提供穩(wěn)定可靠的電流并且儲存電量以應(yīng)對突發(fā)情況。DSG4型降水現(xiàn)象儀可以通過訪問測量數(shù)據(jù)庫和報告軟件來提供相關(guān)數(shù)據(jù)信息，如天氣數(shù)據(jù)，光譜數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)信息等。

讀取降水?dāng)?shù)據(jù)。在安裝完成天氣現(xiàn)象儀后，可進行人工模擬降水并將降水現(xiàn)象儀的協(xié)議轉(zhuǎn)換器連接到便攜式計算機，以通過SSCOM64串行端口調(diào)試軟件讀取數(shù)據(jù)以確定降水量計狀態(tài)，輸入用于SSCOM64軟件的RESP并發(fā)送。如果返回的數(shù)據(jù)代碼中包含單詞“NOT_EXIST@”，則可以確定傳感器未連接到協(xié)議轉(zhuǎn)換器，此時應(yīng)該檢查接線處是否正確連接。如果返回的數(shù)據(jù)是1024個4位數(shù)，則粒子數(shù)傳感器連接正常。輸入SSCOM64軟件的READDAEA命令并發(fā)送，如返回以下信息BG，847826、01，YWTP，010、20190308115500、101、001、22，AEA，02、0，z，1，xE，5，xD，0，xDR，135，xE，8，xEW，136，xF，0，xHE，126，xJ，0，xEV，01，xK，0，xKV，135，aA，0，wAV，0073，wF_B，0，wF_EV，0050，WE，0，wV，0023，vA，0，sA，0，DI，0、1724，ED；則根據(jù) AEA（降水類型識別）之前的返回信息，可知觀察單元的數(shù)量為22，傳感器可以被認(rèn)為是正常的。根據(jù)aA之后的數(shù)量（窗口污染變量的值），可以估算出傳感器鏡頭的污染度。

2 DSG4型降水現(xiàn)象儀常見故障及處理方法

2.1 降水現(xiàn)象儀的傳感器故障

傳感器部分是直接測量降水顆粒的組件，它的精確度關(guān)系到最終觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。傳感器部件對電流的要求較高，若空開交流輸出正常，測量開關(guān)電源輸入端交流電壓是否為220V，空開和開關(guān)電源間的線纜是否存在故障，若正常測量，其開關(guān)電源輸出端直流電壓是否為11V左右，若不是則需調(diào)整或更換開關(guān)電源。

如果傳感器發(fā)生故障，會直接導(dǎo)致檢測設(shè)備無數(shù)據(jù)輸出。在檢查時，可通過USB接口將計算機連接到串行電纜，然后使用串行調(diào)試模式，查看傳感器是否已返回數(shù)據(jù)，如果無數(shù)據(jù)返回，則傳感器存在故障。發(fā)送命令以驗證傳感器參數(shù)設(shè)置是否正確，如現(xiàn)在運行的DSG4型降水現(xiàn)象儀的比特率都應(yīng)為550；如果參數(shù)錯誤，通過調(diào)試工具進行參數(shù)調(diào)制；如果參數(shù)無誤，則是傳感器硬件問題，需更換傳感器。在傳感器故障中還存在另一種問題，由于在空氣中和稀有氣體以及氮氣的接觸過多，氣體會影響激光透鏡的折射率，導(dǎo)致激光透鏡中光線的傳播被阻塞，無法測量。為了應(yīng)對此類情況，工作站應(yīng)按照一定的時間間隔對傳感器進行維護，如對激光護目鏡的保養(yǎng)和光路障礙物的清除。

2.2 數(shù)據(jù)采集設(shè)備故障

在保證傳感器正常運行的前提下，使用USB串行電纜將計算機連接至采集器，并發(fā)送命令查看返回數(shù)據(jù)。如返回數(shù)據(jù)存在亂碼，請檢查插頭是否松動或損壞，如果是，則只需重新固定和更換插頭；如若不是或者在重新固定后仍未返回數(shù)據(jù)，可能是采集器已損壞，需要更換采集器和部件歧管。在更換采集器時需要注意時間日期的設(shè)定。根據(jù)采集器故障原因，可以通過日常檢查來防止故障的發(fā)生，檢查內(nèi)容包括：電纜是否損壞，采集模塊是否需要更換，機械部件的固定是否可靠等。

2.3 數(shù)據(jù)缺測和測量類型錯誤

如果未在軟件中出現(xiàn)測試降水?dāng)?shù)據(jù)，請首先檢查該軟件上數(shù)據(jù)庫是否完整，字符是否失真或與氣象傳感器是否相對應(yīng)；正常的通信連接，例如光纖轉(zhuǎn)換器，信號傳感器等是否暢通。對上述步驟進行故障排除后，基本可以解決降水現(xiàn)象儀數(shù)據(jù)丟失的問題。在觀測過程中，如果降水類型檢測失敗，應(yīng)檢查發(fā)送單元和接收設(shè)備的光路是否阻塞。同時諸如邊緣效應(yīng)、雨滴強風(fēng)和重疊效應(yīng)等干擾因素也會導(dǎo)致對降水類型的識別失誤，而發(fā)送和接收單元的放置不正確和采樣區(qū)域的限制也會導(dǎo)致降水類型數(shù)據(jù)的傳輸失敗。