福建省柘榮縣氣象局 黃德華 黃雄

大氣現(xiàn)象的觀測(cè)是淺層氣象觀測(cè)工作的主要對(duì)象。降水是天氣現(xiàn)象的重要組成部分，在進(jìn)行降雨量測(cè)量和降雨譜觀測(cè)時(shí)，使用基于降雨譜測(cè)量原理的光學(xué)觀測(cè)器，可有效提高降雨觀測(cè)的自動(dòng)化水平，減少觀察員的工作量，并為天氣預(yù)報(bào)和氣象服務(wù)提供更多有價(jià)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(cè)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(chǔ)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(chǔ)存電量以應(yīng)對(duì)突發(fā)情況。DSG4型降水現(xiàn)象儀可以通過訪問測(cè)量數(shù)據(jù)庫和報(bào)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(jìn)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(jì)算機(jī)，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(jì)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(shí)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(gè)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(shí)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(cè)量降水顆粒的組件，它的精確度關(guān)系到最終觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。傳感器部件對(duì)電流的要求較高，若空開交流輸出正常，測(cè)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(cè)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(huì)直接導(dǎo)致檢測(cè)設(shè)備無數(shù)據(jù)輸出。在檢查時(shí)，可通過USB接口將計(jì)算機(jī)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?cái)?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(yàn)證傳感器參數(shù)設(shè)置是否正確，如現(xiàn)在運(yùn)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(cuò)誤，通過調(diào)試工具進(jìn)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?dú)獾慕佑|過多，氣體會(huì)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(cè)量。為了應(yīng)對(duì)此類情況，工作站應(yīng)按照一定的時(shí)間間隔對(duì)傳感器進(jìn)行維護(hù)，如對(duì)激光護(hù)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(yùn)行的前提下，使用USB串行電纜將計(jì)算機(jī)連接至采集器，并發(fā)送命令查看返回?cái)?shù)據(jù)。如返回?cái)?shù)據(jù)存在亂碼，請(qǐng)檢查插頭是否松動(dòng)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?cái)?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(shí)需要注意時(shí)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(jī)械部件的固定是否可靠等。

2.3 數(shù)據(jù)缺測(cè)和測(cè)量類型錯(cuò)誤

如果未在軟件中出現(xiàn)測(cè)試降水?dāng)?shù)據(jù)，請(qǐng)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(duì)應(yīng)；正常的通信連接，例如光纖轉(zhuǎn)換器，信號(hào)傳感器等是否暢通。對(duì)上述步驟進(jìn)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(cè)過程中，如果降水類型檢測(cè)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(shí)諸如邊緣效應(yīng)、雨滴強(qiáng)風(fēng)和重疊效應(yīng)等干擾因素也會(huì)導(dǎo)致對(duì)降水類型的識(shí)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(huì)導(dǎo)致降水類型數(shù)據(jù)的傳輸失敗。