司方坤++徐健鵬++張希宏

摘要 降水觀測是目前氣象觀測的主要觀測項(xiàng)目之一，它為氣候分析、日常生活及自然災(zāi)害預(yù)測、預(yù)防等提供了基礎(chǔ)信息。介紹了WUSH-WP型稱重式降水傳感器的調(diào)試和相關(guān)維護(hù)方法，為今后臺(tái)站應(yīng)用稱重式降水傳感器提供參考。

關(guān)鍵詞 WUSH-WP型；稱重式降水傳感器；調(diào)試維護(hù)

中圖分類號(hào) P415 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2015）18-0238-02

WUSH-WP型稱重式降水傳感器是一種適合固態(tài)、液態(tài)和混合態(tài)降水總量及降水強(qiáng)度測量的、全自動(dòng)、全天候降水觀測儀。它結(jié)合了降水測量、機(jī)械、電氣工程、信號(hào)處理軟件等方面的技術(shù)，是可靠的一體化儀器，適合在苛刻現(xiàn)場條件進(jìn)行全天候降水測量，具有高可靠性、高準(zhǔn)確性、易維護(hù)、易擴(kuò)展等特點(diǎn)[1]。本文重點(diǎn)介紹WUSH-WP型稱重式降水傳感器的調(diào)試和相關(guān)維護(hù)方法。

1 工作原理

稱重式降水量傳感器主要由承水口、外殼、內(nèi)筒、載荷原件及處理單元、底座組件、 防風(fēng)圈等部件組成[2]。目前，稱重式降水傳感器所采用的測量技術(shù)主要有2種：一是基于電阻應(yīng)變測量技術(shù)。二是振弦測量技術(shù)。WUSH-WP型稱重式降水傳感器的測量原理是通過載荷原件對(duì)盛水筒內(nèi)質(zhì)量變化的快速響應(yīng)測量降水量。WUSH-WP型稱重式降水傳感器基于電阻應(yīng)變測量技術(shù)，敏感梁在外力的作用下產(chǎn)生了彈性變形，使粘貼在它表面的電阻應(yīng)變片也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化，再經(jīng)相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，進(jìn)而得到降水的質(zhì)量。

2 儀器調(diào)試

2.1 調(diào)試軟件

可通過串口調(diào)試工具直接給WUSH-WP型稱重式降水傳感器的采集器發(fā)送命令，進(jìn)行相關(guān)維護(hù)操作。調(diào)試工具軟件可以使用“超級(jí)終端”軟件，或者是SSCOM32.exe程序。推薦使用SSCOM32.exe程序，串口通信參數(shù)中波特率為9600、數(shù)據(jù)位8位、停止位為1、校驗(yàn)位和流控制選擇“None”；通信串口號(hào)為筆記本電腦上連接WUSH-WP型稱重式降水傳感器的采集器串口的串口號(hào)；“發(fā)送新行”復(fù)選框打上勾。

2.2 常用命令

常見的調(diào)試命令和命令的含義見表1。

2.2.1 設(shè)置日期時(shí)間。為采集器設(shè)置當(dāng)前的北京時(shí)間，相關(guān)命令有DATE、TIME、DATETIME。示例如下：

DATE 2015-08-17↙

TIME 16：25：22↙

DATETIME 2015-08-17 16：26：10↙

2.2.2 設(shè)置臺(tái)站號(hào)。用ID命令查詢、設(shè)置臺(tái)站號(hào)。示例如下：

ID↙

返回值：12345

如臺(tái)站號(hào)要設(shè)置為12345，則輸入設(shè)置命令： ID 12345↙

2.2.3 設(shè)置采樣值的質(zhì)量控制參數(shù)。命令格式如下：

QCPS WP ↙

lower：采樣值下限，單位mm；upper：采樣值上限，單位mm；rate：采樣值允許變化速率，單位mm。建議的設(shè)置值為：QCPS WP 0 40 40

2.2.4 設(shè)置分鐘降水量的質(zhì)量控制參數(shù)。命令格式如下：

QCPM WP ↙

lower：瞬時(shí)值下限，單位mm；upper：瞬時(shí)值上限，單位mm；rate_sus：瞬時(shí)值可疑變化速率，單位mm；rate_err：瞬時(shí)值錯(cuò)誤變化速率，單位mm；rate_min：瞬時(shí)值小時(shí)內(nèi)最小應(yīng)該變化速率，單位mm。建議的設(shè)置值為：QCPM WP 0 10 7 10 0

2.2.5 設(shè)置識(shí)別溢出報(bào)警的質(zhì)量閾值。

MASSOVER ↙

mass：識(shí)別溢出的質(zhì)量閾值，單位g；建議的設(shè)置值為：MASSOVER 19000.0（約相當(dāng)于500 mm降水累積量）

2.2.6 設(shè)置識(shí)別排水的每分鐘質(zhì)量下降閾值。

MASSDRAIN ↙

mass：識(shí)別排水的每分鐘質(zhì)量下降閾值，單位g；建議的設(shè)置值為：MASSDRAIN 314.16（約相當(dāng)于10 mm降水累積量）[1]。

2.3 調(diào)試流程

確保稱重式降水傳感器安裝、連接無誤，設(shè)置好參數(shù)后，在正式業(yè)務(wù)運(yùn)行前，需對(duì)傳感器進(jìn)行1次測試，步驟如下：一是將傳感器的通信線與筆記本電腦進(jìn)行連接。二是電腦上運(yùn)行SSCOM32串口調(diào)試軟件，并設(shè)置好通信參數(shù)。三是接通傳感器電源，2 min后開始加水測試。四是使用20cm直徑雨量器專用量杯，將10 mm誰緩緩倒入雨量桶（歷時(shí)約2 min）。五是用DMPR命令收取測試期間的數(shù)據(jù)，最后一條數(shù)據(jù)的時(shí)間可能會(huì)有2 min的延遲。對(duì)讀取的分鐘降水量進(jìn)行累加，結(jié)果應(yīng)在（10.0±0.2）mm。六是加水測試重復(fù)進(jìn)行3次，并分別進(jìn)行誤差計(jì)算。

3 日常維護(hù)

3.1 檢查傳感器工作狀態(tài)

傳感器數(shù)據(jù)正常時(shí)無需檢查傳感器工作狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)缺失或異常時(shí)，才需要檢查工作狀態(tài)。傳感器正常工作時(shí)其數(shù)據(jù)處理單元上的運(yùn)行狀態(tài)指示燈應(yīng)當(dāng)為1 s亮、1 s暗。如運(yùn)行指示燈不正常，應(yīng)檢查信號(hào)處理單元上的電源電壓，應(yīng)當(dāng)為DC12V±20%。

3.2 檢查承水口

每日定時(shí)清潔儀器，口沿以外的積雪、沙塵等雜物應(yīng)及時(shí)清除；如遇有盛水口沿被積雪覆蓋，應(yīng)及時(shí)將口沿積雪掃入桶內(nèi)，口沿以外的積雪及時(shí)清除。每周檢查承水口水平、高度情況[3]。

3.3 維護(hù)盛水桶

盛水桶每年至少進(jìn)行2次維護(hù)，一次是在入夏之前，一次是在入冬之前。在降水量多的地區(qū)、沙塵嚴(yán)重的地區(qū)，維護(hù)次數(shù)應(yīng)適當(dāng)增加。盛水桶的維護(hù)包括：清空、清洗；添加防凍液（在有冰凍地區(qū)，入冬前添加）；添加抑制蒸發(fā)油[4-5]。

3.4 定期檢定

傳感器應(yīng)每年標(biāo)定1次。采用質(zhì)量為1 000 g和10 000 g的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊分別放到傳感器的托盤上進(jìn)行稱量（標(biāo)定時(shí)預(yù)先取下盛水桶），待穩(wěn)定10 min后，連續(xù)記錄5 min的質(zhì)量讀數(shù)，并計(jì)算平均質(zhì)量，2個(gè)平均質(zhì)量應(yīng)分別在（1 000±6）g和（10 000±6）g之間。

4 結(jié)語

WUSH-WP型稱重式降水傳感器的使用實(shí)現(xiàn)了觀測資料連續(xù)化，進(jìn)一步提高觀測質(zhì)量和觀測效率，為研究氣候變化、保障人民生活、預(yù)防自然災(zāi)害等領(lǐng)域增添了新的觀測手段。觀測人員要熟練掌握設(shè)備的調(diào)試和維護(hù)方法，在工作中積累經(jīng)驗(yàn)，以提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的可靠性。

5 參考文獻(xiàn)

[1] 張婷，劉濤，彭堅(jiān).稱重式降水傳感器接入新型站方法研究[J].沙漠與綠洲氣象，2014，8（增刊1）：148-149.

[2] 鞏宏亞，謝萬軍，馬良，等.淺談稱重式降水傳感器[J].甘肅科技，2013，29（1）：60-62.

[3] 中國氣象局綜合觀測司.降水觀測規(guī)范[S].2011

[4] 劉冬冬，王海龍，馬曉璐.DSC1型稱重式降水傳感器工作原理及維護(hù)維修[J].山東氣象，2014（3）：83-86.

[5] 董文勝.DSC3型稱重式降水傳感器安裝使用效果初探[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2012（10）：32.