摘 要:2019年起,國家地面氣象觀測站開展氣溫雨量多傳感器標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)改造,正式開展業(yè)務(wù)運(yùn)行?;谘b備保障科目設(shè)計(jì)的設(shè)備安裝、調(diào)試、故障診斷與排除、直連調(diào)試等題目,分析安裝在DZZ4、DZZ5型自動氣象站的2種氣溫雨量多傳感器標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)考點(diǎn),為廣大縣級綜合氣象業(yè)務(wù)人員開展新技術(shù)、新方法的學(xué)習(xí)提供參考。
關(guān)鍵詞:氣溫雨量多傳感器標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng);競賽;調(diào)試
中圖分類號:P414 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號:2095–3305(2024)07–00-03
氣象行業(yè)職業(yè)技能競賽是與氣象行業(yè)業(yè)務(wù)緊密相關(guān)的職業(yè)技能競賽,競賽內(nèi)容伴隨氣象行業(yè)業(yè)務(wù)發(fā)展不斷豐富,在第十一、十三、十五屆全國氣象行業(yè)職業(yè)技能競賽“技術(shù)保障”科目考試中,先后增加了綜合集成硬件控制器、前向散射能見度儀、降水現(xiàn)象儀、光電式數(shù)字日照計(jì)等設(shè)備的技能測試,貼合臺站業(yè)務(wù)工作實(shí)際,以賽促學(xué)、以賽促建,引導(dǎo)廣大縣級綜合氣象業(yè)務(wù)人員提高業(yè)務(wù)素質(zhì)和基本技能。
基于此,以河北省氣象局第四屆省氣象技術(shù)裝備保障業(yè)務(wù)技能競賽為例,其率先將氣溫雨量多傳感器標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)納入競賽系統(tǒng)。參考競賽組織傳統(tǒng),從設(shè)備安裝、調(diào)試、故障診斷與排除、直連調(diào)試等方面入手,分析DZZ4、DZZ5型自動氣象站配套的2種氣溫雨量多傳感器標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)在裝備保障競賽科目中的考點(diǎn)和存在的差異,為氣象業(yè)務(wù)人員提高業(yè)務(wù)技能水平提供參考。
1 氣溫雨量多傳感器標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)
氣溫雨量多傳感器標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)分為氣溫多傳感器標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)(包括三支氣溫傳感器、氣溫多傳感器標(biāo)準(zhǔn)控制器等)和降水多傳感器標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)(包括3個(gè)翻斗式雨量傳感器、降水多傳感器標(biāo)準(zhǔn)控制器等)[1]。新配備的2支氣溫傳感器和2個(gè)翻斗式雨量傳感器與前期業(yè)務(wù)運(yùn)行的自動氣象站標(biāo)配的氣溫、翻斗式雨量傳感器完全一致。通過氣溫雨量多傳感器標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng),解決現(xiàn)行自動氣象站氣溫雨量傳感器出現(xiàn)故障導(dǎo)致氣溫、雨量數(shù)據(jù)異?;蛉睖y的問題,確保氣溫、雨量數(shù)據(jù)的完整性和可用性,提高自動化程度,減輕人工維護(hù)工作量[2]。
2 競賽題目分析
2.1 設(shè)備安裝
傳感器安裝:氣溫多傳感器標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的3支氣溫傳感器安裝在溫濕度支架的位置要正確,溫度Ⅰ在正東,溫度Ⅱ在正北,溫度Ⅲ在正南,安裝完成后的三支溫度傳感器感應(yīng)部位與濕度傳感器感應(yīng)部位應(yīng)齊平[3]。降水多傳感器標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)中單個(gè)雨量傳感器安裝要點(diǎn)不變,在既考察安裝技能又兼顧考試時(shí)間的要求上,可將降水多傳感器標(biāo)準(zhǔn)控制器上的3個(gè)雨量端子并聯(lián),實(shí)現(xiàn)接入一個(gè)翻斗雨量傳感器模擬3個(gè)雨量傳感器數(shù)據(jù)的效果(圖1)。
線纜連接:DZZ4型溫雨標(biāo)準(zhǔn)控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network,CAN)線分別接入主采集器下“溫度(CAN)”“CAN”航空插頭,2個(gè)航插型號相同均可以接入,交叉接錯(cuò)雖不影響數(shù)據(jù)傳輸,但應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)接入正確位置;DZZ5型溫雨標(biāo)準(zhǔn)控制器CAN線分別接入“溫濕分采”“CAN總線”航空插頭,雖然2個(gè)航插型號相同均可接入,但因2個(gè)控制器供電走線不同,交叉接錯(cuò)后降水標(biāo)準(zhǔn)控制器可以運(yùn)行,氣溫標(biāo)準(zhǔn)控制器則無供電不能運(yùn)行,故應(yīng)避免接錯(cuò)。
2.2 終端調(diào)試命令
升級氣溫雨量多傳感器標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)后,自動站終端調(diào)試命令發(fā)生變化,例如:下載分鐘常規(guī)觀測數(shù)據(jù)的返回索引由45位變?yōu)?7位,降水量數(shù)據(jù)由2組變?yōu)?0組,依次為分鐘降水量傳輸值、小時(shí)累計(jì)降水量傳輸值、分鐘降水量、小時(shí)累計(jì)降水量、分鐘降水量、小時(shí)累計(jì)降水量、分鐘降水量、小時(shí)累計(jì)降水量、分鐘降水量融合值、小時(shí)累計(jì)降水量融合值;氣溫?cái)?shù)據(jù)由1組變?yōu)?組數(shù)據(jù),依次為氣溫傳輸值、氣溫1、氣溫2、氣溫3、氣溫融合值。DZZ4站讀取采樣數(shù)據(jù)時(shí)返回?cái)?shù)據(jù)中溫度雨量數(shù)據(jù)為每分鐘更新一次。而DZZ5站讀取主采集器的實(shí)時(shí)觀測數(shù)據(jù)時(shí),因返回?cái)?shù)據(jù)中的溫雨數(shù)據(jù)缺測,故需分別使用三溫分采集器和三雨分采集器實(shí)時(shí)觀測數(shù)據(jù),讀取溫雨采樣值。
2套設(shè)備均新增了調(diào)試命令:讀取氣溫融合控制器工作狀態(tài)命令、讀取降水融合控制器工作狀態(tài)命令、設(shè)置或讀取氣溫多傳感器標(biāo)準(zhǔn)控制器融合閾值命令、設(shè)置或讀取氣溫多傳感器標(biāo)準(zhǔn)控制器偏差閾值命令、設(shè)置或讀取降水多傳感器標(biāo)準(zhǔn)控制器偏差閾值[4]。新增內(nèi)容一般在競賽中會重點(diǎn)考察,需要掌握命令的讀取、設(shè)置、返回值含義解釋等。2套設(shè)備通用的命令在使用時(shí)存在一些差異(表1)。
2.3 故障診斷與排除的差異
溫雨標(biāo)準(zhǔn)控制器均有指示燈,正常運(yùn)行時(shí),DZZ4站溫雨標(biāo)準(zhǔn)控制器系統(tǒng)運(yùn)行指示燈紅燈秒閃、接收數(shù)據(jù)指示燈長綠、系統(tǒng)錯(cuò)誤指示燈熄滅;DZZ5站溫雨標(biāo)準(zhǔn)控制器接收數(shù)據(jù)指示燈綠燈快閃、發(fā)送數(shù)據(jù)指示燈紅燈跳閃較快、系統(tǒng)運(yùn)行指示燈長綠。指示燈異??梢耘袛嘣O(shè)備故障。競賽中2套設(shè)備故障診斷和排除的考點(diǎn)設(shè)置一般相同,可分為硬件故障和軟件故障。
硬件故障:供電故障時(shí),指示燈熄滅。通信故障時(shí),指示燈閃爍異常??梢栽O(shè)置的故障有通信H、L線纜絕緣、交叉、供電線絕緣、主采和控制器端子故障等。
軟件故障:使用調(diào)試命令設(shè)置,盡量使用2套設(shè)備通用的命令設(shè)置故障。
2.4 直連調(diào)試
2套氣溫雨量多傳感器標(biāo)準(zhǔn)控制器均配備有調(diào)試口,通過直連線連接至綜合硬件集成控制,可實(shí)現(xiàn)設(shè)備直連調(diào)試。以氣溫標(biāo)準(zhǔn)控制器為例,直連方法見圖2、表2。
除上述通用的命令,2套設(shè)備還有一些單獨(dú)適用的命令。
DZZ4站溫雨控制器直連命令:設(shè)置或讀取各傳感器狀態(tài),讀取時(shí),分別返回“1111000”(溫度)“0000111”(雨量)。設(shè)置或讀取標(biāo)準(zhǔn)控制器中翻斗雨量傳感器的配置參數(shù):雨量標(biāo)準(zhǔn)控制器讀取時(shí),可返回3個(gè)雨量傳感器的配置參數(shù),可單獨(dú)設(shè)置成功;氣溫標(biāo)準(zhǔn)控制器讀取時(shí)使用,可返回3個(gè)氣溫傳感器、一個(gè)濕度傳感器的配置參數(shù),可單獨(dú)設(shè)置成功;設(shè)置或讀取氣溫多傳感器標(biāo)準(zhǔn)控制器中氣溫傳感器測量范圍值、設(shè)置或讀取標(biāo)準(zhǔn)控制器中各要素質(zhì)量控制參數(shù),均可讀取或設(shè)置。
DZZ5站溫雨控制器直連命令:設(shè)置或讀取設(shè)備的服務(wù)類型、設(shè)置或讀取設(shè)備日期與時(shí)間、設(shè)置或讀取設(shè)備主動模式下的發(fā)送時(shí)間間隔、設(shè)置握手機(jī)制方式、歷史分鐘數(shù)據(jù)下載,上述命令設(shè)置時(shí),命令與參數(shù)之間需使用半角逗號隔開;設(shè)置或讀取氣壓傳感器海拔數(shù)值、設(shè)置或讀取氣溫多傳感器標(biāo)準(zhǔn)控制器融合閾值、設(shè)置或讀取氣溫多傳感器標(biāo)準(zhǔn)控制器偏差閾值、設(shè)置或讀取降水多傳感器標(biāo)準(zhǔn)控制器偏差閾值、設(shè)置或讀標(biāo)準(zhǔn)控制器中翻斗雨量傳感器的配置參數(shù)、設(shè)置或讀取傳感器測量修正值。上述命令設(shè)置時(shí),命令與參數(shù)之間使用空格隔開,在溫雨控制器均可使用,但命令應(yīng)與控制器型號對應(yīng),否則設(shè)置成功無意義。設(shè)備自檢狀態(tài)、獲取系統(tǒng)時(shí)間命令等讀取命令也可使用。
3 結(jié)束語
DZZ4、DZZ5型自動氣象站的2種氣溫雨量多傳感器標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)作為新增的觀測設(shè)備,豐富了裝備保障競賽內(nèi)容,對業(yè)務(wù)人員的綜合業(yè)務(wù)素質(zhì)提出了更高的要求。2套設(shè)備在安裝、調(diào)試命令、故障診斷、直連調(diào)試等題目中均存在一些差異,通過總結(jié)歸納2套設(shè)備的操作異同,為縣級綜合氣象業(yè)務(wù)人員開展應(yīng)用和學(xué)習(xí)提供參考。值得注意的是,上述調(diào)試命令可能會受到主采集器和氣溫雨量多傳感器標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)嵌入式軟件升級的影響,產(chǎn)生新的差異,業(yè)務(wù)人員需持續(xù)關(guān)注設(shè)備升級信息。
參考文獻(xiàn)
[1] 李昌興.地面氣象自動觀測規(guī)范[M].第一版.北京:氣象出版社,2020.
[2] 中國氣象局氣象探測中心.新型自動氣象站實(shí)用手冊[M].北京:氣象出版社,2016.
[3] 張瑞,蒲小蘭,周宇.淺談多傳感器融合技術(shù)在氣象觀測中的應(yīng)用[J].中低緯山地氣象,2022,46(2):118-120.
[4] 張遠(yuǎn)洪,黃菁,古書鴻,等.Dsc1稱重式降水傳感器與降水多傳感器標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)觀測數(shù)據(jù)對比分析[J].中低緯山地氣象,2022,46(4):109-112,116.