李佳佳

DSG1型降水現(xiàn)象儀常見故障分析與處理

李佳佳

（山東省陽信縣氣象局，山東 濱州 251800）

降水現(xiàn)象儀的使用實現(xiàn)了對降水現(xiàn)象數(shù)據(jù)的自動采集、處理，簡化了氣象觀測人員的工作，推動了氣象事業(yè)發(fā)展的現(xiàn)代化程度。降水現(xiàn)象儀較人工觀測而言更加便捷，有利于提高氣象災害的監(jiān)測預警能力。介紹了DSG1型降水現(xiàn)象儀系統(tǒng)結構、維護方法，并以陽信國家氣象觀測站觀測記錄為例分析了儀器的準確率，以便更好地指導觀測工作。

降水現(xiàn)象儀；準確率分析；供電系統(tǒng)；儀器故障

1 前言

降水現(xiàn)象的觀測為為農(nóng)服務、交通運輸、人工影響天氣作業(yè)的開展等提供了數(shù)據(jù)支撐。陽信氣象局在2017年之前地面氣象觀測站一直是人工觀測，2017-09-01起，正式啟用DSG1型降水現(xiàn)象儀，開展降水現(xiàn)象平行觀測。DSG1型降水現(xiàn)象儀通過對降水粒子大小、速度的監(jiān)測，輸出降水類型、降水時段，比以往的人工觀測更為快捷。但是，自平行觀測以來，DSG1型降水現(xiàn)象儀的使用過程中仍然存在一定的問題，本文對儀器使用過程中所遇到的常見問題進行了分析，希望可以起到借鑒作用。

2 DSG1型降水現(xiàn)象儀結構與工作原理

DSG1型降水現(xiàn)象儀主要由傳感器、數(shù)據(jù)采集單元、供電控制單元、附件等部分組成，如圖1所示。其中，傳感器包括激光發(fā)射與接收裝置、控制處理裝置、溫控裝置等。數(shù)據(jù)采集單元主要負責對采樣數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)質量控制、數(shù)據(jù)運算處理，輸出降水現(xiàn)象類型、雨滴圖譜以及儀器工作狀態(tài)等信息[1]。

DSG1型降水現(xiàn)象儀是基于消光原理測量降水現(xiàn)象，以激光測量為基礎的粒子測量傳感器[2]。激光發(fā)射單元發(fā)射一束平行激光，接收單元將接收到的光信號轉換成相應的電信號，當激光束里無降水粒子通過時，接收器的輸出電壓最大。反之，當降水粒子通過水平光束時，以其相應的直徑遮擋部分光束，因而降低了輸出電壓的幅值，從而可以確定降水粒子的直徑大小。由電子信號持續(xù)的時間反演出降水粒子從開始進入光束到完全離開光束所經(jīng)歷的時間，確定降水粒子的下落速度[3]。同時，自動生成天氣現(xiàn)象代碼，實現(xiàn)天氣現(xiàn)象的自動識別。

圖1 DSG1降水現(xiàn)象儀結構圖

3 DSG1型降水現(xiàn)象儀準確率分析

將陽信國家氣象觀測站2017-09-01—2019-08-31兩年自動降水現(xiàn)象觀測數(shù)據(jù)與人工觀測數(shù)據(jù)進行對比分析，如表1所示，可知，陽信國家氣象觀測站降水天氣現(xiàn)象年均正確率為60%，錯誤率為37%，漏報率為8%，因數(shù)據(jù)計算過程中取近似小數(shù)，因此數(shù)據(jù)有所偏差。但從數(shù)據(jù)中可看出，DSG1型降水現(xiàn)象儀在觀測過程中的漏報率較低，錯誤率較高。由于觀測數(shù)據(jù)受限，對DSG1型降水現(xiàn)象儀的準確率、錯誤率、漏報率分析并不能代表普遍情況，僅供各臺站參考。

表1 陽信國家自動站降水天氣現(xiàn)象逐月觀測次數(shù)

1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月年 正確率0.80.50.70.650.830.690.790.820.50.430.20.290.6 錯誤率00.50.40.530.110.190.250.180.670.430.80.430.37 漏報率0.2000.060.060.130000.2100.290.08

經(jīng)儀器使用過程中對比分析得出，由于采樣區(qū)域的限制、儀器精準度的制約以及降水現(xiàn)象不甚明顯，DSG1型降水現(xiàn)象儀對降水現(xiàn)象的識別能力存在差異，例如在降水過程剛開始和結束前以及毛毛雨等降水強度相對較弱時，降水現(xiàn)象儀容易識別不到；對陣性降水、降雨強度大時容易識別到冰雹現(xiàn)象；對穩(wěn)定性中強度降水識別能力比較好。

4 DSG1型降水現(xiàn)象儀常見故障

4.1 供電系統(tǒng)故障

供電系統(tǒng)出現(xiàn)問題會直接造成儀器無法使用，在日常儀器巡查時，需要定時對供電系統(tǒng)進行檢查。如果降水現(xiàn)象儀的供電系統(tǒng)存在問題，需要及時使用萬用表檢測傳感器輸入端的直流電壓是否在12 V左右。如果直流電壓不為12 V，則表明電源部分出現(xiàn)異常。打開傳感器下方的供電箱，如果直流電壓在12 V左右，則表明供電箱與傳感器之間的供電線路無問題；如果數(shù)值不在12 V左右，則需要對線路進行檢修。對交流供電模塊進行檢測，可用萬用表測量空氣開關的輸入端和輸出端電壓，如果輸入端電壓為220 V，輸出端不正常則為空氣開關故障，需要更換空氣開關。如果空氣開關處電壓正常，需要檢測開關電源處輸入端電壓是否為220 V，如果不正常，則為空氣開關魚開關電源之間的線路出現(xiàn)問題，需要更換線纜。

4.2 傳感器故障

儀器正常的情況下，傳感器狀態(tài)指示燈如圖2所示。A/B為通信指示燈，C燈為故障指示燈，D燈為采樣指示燈。正常情況下通信指示燈在與外部設備發(fā)生通信時才會亮，如果出現(xiàn)閃爍或者長滅則為異常。故障指示燈正常情況下應不亮，如果出現(xiàn)閃爍則為異常。采樣指示燈當出現(xiàn)有粒子通過的情況下才會出現(xiàn)閃爍，如果粒子通過時仍為熄滅狀態(tài)，則異常。也可用電腦直連天氣現(xiàn)象傳感器，檢查傳感器每分鐘輸出的內容與格式是否正常，來判斷傳感器是否出現(xiàn)問題。

圖2 傳感器狀態(tài)指示燈

4.3 數(shù)據(jù)缺測

首先檢查ISOS軟件中其他觀測數(shù)據(jù)是否正常，如果其他觀測數(shù)據(jù)全部缺測，可能為主采供電異?；蛑鞑沙霈F(xiàn)故障。如果只有降水現(xiàn)象數(shù)據(jù)缺測，則先要檢查軟件參數(shù)是否正常，如果正常，需要檢查降水現(xiàn)象儀的供電與傳感器是否出現(xiàn)問題。如果二者都正常，數(shù)據(jù)仍然缺測，則需要對光纖、串口服務器、光纖轉換器等通信線路進行檢查。檢查光纖的通斷、光纖轉換器上的DIP開關設置等。

4.4 鏡頭污染

在維護終端軟件中輸入READDATA命令并發(fā)送，返回如下信息BG，854723，00，YWTR，000，20200324175500，001，000，21，z，1，xA，6，xD，0，xDV，135，xE，4，xEV，135，xH，0，xHV，135，xJ，0，xJV，20，xK，0，xKV，135，wA，0，wAV，0240，wF_B，0，wF_BV，0210，wE，0，wEV，0240，vA，0，sA，0，rI，0，1212，ED，根據(jù)第9組的觀測項目數(shù)21可判斷傳感器正常，如果不是21則不正常。根據(jù)sA（窗口污染情況變量名）后的數(shù)字（窗口污染變量值）可判斷傳感器鏡頭的污染情況[4]。

5 結語

降水現(xiàn)象儀的使用減輕了氣象觀測人員的工作量，有利于無人觀測站的設立，推進了氣象觀測現(xiàn)代化的進程。但是，通過臺站平行觀測，可以發(fā)現(xiàn)降水現(xiàn)象儀的準確度有待提高，仍然需要人工進行數(shù)據(jù)質控，進行修改降水時段、處理滯后量等操作。建議提高儀器的精準度和軟件的自動質量控制功能，減少人工干預度，提高觀測精準度。

［1］河北省氣象局，湖北省氣象局，中國氣象局氣象探測中心，等.GB/T 35237—2017 地面氣象觀測規(guī)范自動觀測［S］.北京：中國質檢出版社，2019.

［2］杜波，馬舒慶，梁明珠，等.雨滴譜降水現(xiàn)象儀對比觀測試驗技術應用分析［J］.氣象科技，2017，45（6）：995-1001.

［3］ROSS G，GIBERT D K.The terminal velocity of fall for water droplets in stagnant air［J］.Jounal of Meteorology，1949（6）：243-248.

［4］文斌青，陳國強.淺析DSG1型降水現(xiàn)象儀［J］.農(nóng)業(yè)與技術，2019，39（10）：141-142.

P412

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.12.017

2095－6835（2020）12－0043－02

〔編輯：王霞〕