袁曉東 貴強(qiáng)

摘?要：本文基于會(huì)寧國(guó)家氣象觀測(cè)站DSG3型降水現(xiàn)象儀業(yè)務(wù)運(yùn)行實(shí)例，概述了DSG3型降水現(xiàn)象儀設(shè)備工作原理，重點(diǎn)分析了DSG3型降水現(xiàn)象儀業(yè)務(wù)運(yùn)行中常見(jiàn)故障判斷，針對(duì)性地給出了處理對(duì)策及日常維護(hù)方法。

關(guān)鍵詞：DSG3;降水現(xiàn)象儀;常見(jiàn)故障;維護(hù)方法

The?Common?fault?diagnosis?method

and?daily?maintenance?of?DSG3?Precipitation?Phenomenon?Instrument

Yuan?Xiaodong*?Gui?Qiang

HuiningMeteorological?Office?in?Gansu?Province?GansuBaiying?730700

Abstract：In?this?paper，based?on?the?operation?example?of?DSG3?precipitation?phenomenon?instrument?in?Huining?national?meteorological?observation?station，the?working?principle?of?DSG3?precipitation?phenomenon?instrument?is?summarized，the?common?fault?judgment?of?DSG3?precipitation?phenomenon?instrument?in?operation?was?mostly?analyzed，and?the?countermeasures?and?routine?maintenance?methods?are?introduced?at?one?time.

Key?words：DSG3;precipitation?phenomenon?instrument;Common?faults;maintenance?methods

降水現(xiàn)象觀測(cè)作為常規(guī)地面觀測(cè)項(xiàng)目之一天氣現(xiàn)象觀測(cè)的重要組成部分，具有全天候、連續(xù)、多變、工作量繁重等人工觀測(cè)特點(diǎn)，利用光學(xué)觀測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)降水現(xiàn)象自動(dòng)化觀測(cè)將有效提高降水現(xiàn)象觀測(cè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)能力。會(huì)寧縣氣象局按照上級(jí)統(tǒng)一部署，業(yè)務(wù)選用天津中環(huán)天儀器氣象有限公司生產(chǎn)的DSG3型降水現(xiàn)象觀測(cè)儀進(jìn)行降水天氣現(xiàn)象自動(dòng)觀測(cè)。基于雨滴譜測(cè)量原理的DSG3型降水現(xiàn)象儀業(yè)務(wù)運(yùn)行豐富了現(xiàn)有降水現(xiàn)象觀測(cè)方法，大幅提升了現(xiàn)代氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量，在滿足氣象業(yè)務(wù)、氣象服務(wù)和科學(xué)研究需求的同時(shí)，增強(qiáng)了會(huì)寧縣氣象局基層防災(zāi)減災(zāi)能力和氣象為農(nóng)服務(wù)水平。

DSG3型降水天氣現(xiàn)象儀業(yè)務(wù)運(yùn)行過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)故障問(wèn)題。因此，有必要分析總結(jié)出DSG3型降水天氣現(xiàn)象儀在業(yè)務(wù)使用中出現(xiàn)的常見(jiàn)故障及解決方法。本文將從DSG3型降水現(xiàn)象儀設(shè)備結(jié)構(gòu)與原理入手，分析總結(jié)出業(yè)務(wù)運(yùn)行中常見(jiàn)故障，進(jìn)一步分析歸納相應(yīng)解決方法及日常維護(hù)措施，做好降水天氣現(xiàn)象儀裝備保障工作，以提高降水現(xiàn)象自動(dòng)化觀測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和自動(dòng)化觀測(cè)水平。

1?DSG3型降水現(xiàn)象儀設(shè)備結(jié)構(gòu)與原理

DSG3型降水現(xiàn)象儀由激光降水傳感器、控制機(jī)箱（包括智能數(shù)據(jù)模塊、供電系統(tǒng)）、安裝支架等部分組成。降水傳感器包括激光發(fā)射和接收裝置、控制處理裝置、溫控裝置等，是DSG3型降水現(xiàn)象儀的測(cè)量單元;智能數(shù)據(jù)模塊是DSG3型降水現(xiàn)象儀的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及傳輸單元，主要負(fù)責(zé)將激光降水傳感器測(cè)量輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ISOS可識(shí)別的數(shù)據(jù)格式[1]。所采用的供電系統(tǒng)有AC220V、DC12V兩種可選，由現(xiàn)場(chǎng)安裝情況決定，會(huì)寧縣國(guó)家氣象觀測(cè)站采用交流220V供電。

降水粒子特性是大氣運(yùn)動(dòng)與云內(nèi)微物理過(guò)程的綜合結(jié)果，在云降水物理及人工影響天氣領(lǐng)域有著重要的意義。雨滴譜測(cè)量原理的DSG3降水現(xiàn)象儀根據(jù)降水粒子對(duì)激光信號(hào)的衰減影響程度，自動(dòng)檢測(cè)出降水粒子的直徑和下落末速度，確定降水粒子的圖譜分布，進(jìn)一步判斷輸出相應(yīng)的降水現(xiàn)象類型，同時(shí)可以輸出降水粒子尺度譜、速度譜以及相應(yīng)的粒子數(shù)量。DSG3降水現(xiàn)象儀的降水現(xiàn)象識(shí)別類型有毛毛雨、雨、雪、雨夾雪、冰雹5種，降水現(xiàn)象類型識(shí)別準(zhǔn)確率高（降水強(qiáng)度>0.1mm/h的降水類型，識(shí)別準(zhǔn)確率≥90%）。

2?降水現(xiàn)象儀常見(jiàn)故障判斷及處理

DSG3型降水天氣現(xiàn)象儀常見(jiàn)的故障主要為數(shù)據(jù)異常（如降水類型錯(cuò)報(bào)、漏報(bào)）或缺測(cè)等。根據(jù)故障具體特征進(jìn)行針對(duì)性判斷，初步分析儀器故障點(diǎn)所在部位，快速找出故障原因，采取合理措施進(jìn)行維護(hù)維修。

2.1?供電系統(tǒng)及線纜故障

電源及線纜正常是DSG3型降水天氣現(xiàn)象儀穩(wěn)定運(yùn)行的前提，降水現(xiàn)象儀數(shù)據(jù)異?；蛉睖y(cè)時(shí)應(yīng)重視供電系統(tǒng)和線纜故障。檢查交流輸入電壓，正常應(yīng)為AC220V左右;空氣開(kāi)關(guān)閉合后，出入端都應(yīng)為AC220V左右，反之說(shuō)明空氣開(kāi)關(guān)故障或負(fù)載有短路;降水傳感器電源電壓和開(kāi)關(guān)電源輸入電壓為AC220V，開(kāi)關(guān)電源輸出直流供電電壓12V左右，說(shuō)明開(kāi)關(guān)電源正常，若輸出異常，說(shuō)明電源開(kāi)關(guān)異常[2];DPZ2智能數(shù)據(jù)采集模塊直流供電電壓在12V左右，偏差太大可能電壓輸入異常，應(yīng)當(dāng)?shù)共榫€排線纜等是否異常;保險(xiǎn)燈亮，說(shuō)明保險(xiǎn)管損壞;線纜接線松動(dòng)接觸不良，造成線路短路、斷路等。這類故障問(wèn)題只需準(zhǔn)確判斷出故障點(diǎn)位置，更換損壞儀器部件或者重新連接線纜即可得到解決。此外，電源地線安裝有誤可能影響防雷裝置作用，信號(hào)傳輸?shù)鼐€會(huì)影響降水傳感器通信及上位機(jī)信號(hào)線通信，應(yīng)當(dāng)在實(shí)際業(yè)務(wù)中重點(diǎn)關(guān)注。

2.2?上位機(jī)軟件顯示通信異常

若上位機(jī)ISOS軟件顯示降水現(xiàn)象儀通訊連接異常，首先需檢查合集成硬件控制器至計(jì)算機(jī)端連接設(shè)置是否正常，包括SMOPORT通信參數(shù)設(shè)置、DPZ1型綜合集成硬件控制器驅(qū)動(dòng)、模塊IP地址占用、ISOS觀測(cè)項(xiàng)目掛接、光電轉(zhuǎn)換模塊、線纜等;其次檢查降水現(xiàn)象傳感器、采集模塊是否正常，若損壞需聯(lián)系廠家維修更換;有時(shí)會(huì)出現(xiàn)采集數(shù)據(jù)堵塞導(dǎo)致設(shè)備通信異?，F(xiàn)象，可通過(guò)重啟解決;若出現(xiàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)階段性傳輸（ISOS界面天氣現(xiàn)象觀測(cè)成功率小于100%），在確定數(shù)據(jù)采集正常的前提下可通過(guò)ISOS軟件的“查詢與處理”“狀態(tài)查詢”功能查看天氣現(xiàn)象要素每日逐分鐘狀態(tài)數(shù)據(jù)，幫助快速判斷故障點(diǎn)。

2.3?降水現(xiàn)象類型判斷異常

業(yè)務(wù)運(yùn)行中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)降水現(xiàn)象類型錯(cuò)誤故障問(wèn)題。首先要檢查是否傳感器周圍環(huán)境影響，如蛛絲、鳥(niǎo)糞等干擾污染激光光路;其次檢查激光器（發(fā)射和吸收處于同一條直線，異常會(huì)出現(xiàn)漏報(bào);檢查前要斷開(kāi)移動(dòng)設(shè)備電源，防止激光模塊破損）;若排除上述因素，觀測(cè)降水現(xiàn)象類型異常應(yīng)考慮降水類型判別方法和儀器自身局限性導(dǎo)致，如降水強(qiáng)度較大時(shí)儀器會(huì)誤報(bào)冰雹，這類因素導(dǎo)致的故障問(wèn)題本文不做討論。

3?降水現(xiàn)象儀日常維護(hù)方法

（1）降水天氣現(xiàn)象儀傳感器設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間處于室外工作環(huán)境，周圍環(huán)境變化將直接影響到數(shù)據(jù)采集質(zhì)量。因此，做好設(shè)備的日常維護(hù)尤為重要。

（2）每日巡視時(shí)查看降水現(xiàn)象儀傳感器窗口（尤其采樣區(qū)）是否有昆蟲(chóng)巢、蜘蛛網(wǎng)等影響數(shù)據(jù)采集的異物，避免造成鏡頭污染。

（3）DSG3降水天氣現(xiàn)象儀有自動(dòng)污染識(shí)別技術(shù)，定義了傳感器狀態(tài)（正常、污染、嚴(yán)重污染），在值班期間，查看質(zhì)控及報(bào)警信息出現(xiàn)狀態(tài)“污染”時(shí)，就應(yīng)該及時(shí)對(duì)采樣區(qū)域進(jìn)行清潔;出現(xiàn)狀態(tài)“嚴(yán)重污染”時(shí)，及時(shí)聯(lián)系廠家技術(shù)人員解決問(wèn)題[3]。

（4）定期（大約每3個(gè)月，不同的安裝位置清潔時(shí)間）清潔一次傳感器的玻璃窗，特別是鳥(niǎo)糞和粉塵等沉積在儀器上的沉積物要定期清理。應(yīng)選用適當(dāng)?shù)牟迹ㄈ缪坨R布）或脫脂棉，使用無(wú)水乙醇浸濕（如果窗口加熱功能良好，表面將很快變干）。根據(jù)附件環(huán)境情況及天氣條件，適當(dāng)調(diào)整清潔周期，污染較重或遇沙塵、降雪等影響探測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的天氣現(xiàn)象后，應(yīng)視情況及時(shí)清潔。

（5）定期對(duì)降水傳感器進(jìn)行外觀檢查、降水粒子直徑和下降速度校準(zhǔn)。每次維修儀器之后都應(yīng)做校準(zhǔn)檢查。

（6）有時(shí)需要檢查降水傳感器，可在儀器打開(kāi)5分鐘后開(kāi)始進(jìn)行降水模擬試驗(yàn)：在傳感頭之間移動(dòng)一個(gè)物體通過(guò)不可見(jiàn)激光束，盡可能快，每分鐘至少15次。在下一分鐘，傳感器輸出降水類型“降水（未識(shí)別）”和相關(guān)的降水量。

（7）每月檢查供電設(shè)施，保證供電安全;年初春季檢查防雷設(shè)施，復(fù)測(cè)接地電阻，接地電阻應(yīng)≤4Ω。

（8）定期檢查、維護(hù)的情況應(yīng)記入值班日志中。對(duì)降水現(xiàn)象儀自動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)有影響的還要記入備注欄[4]。

（9）無(wú)人值守臺(tái)站應(yīng)按照相關(guān)業(yè)務(wù)規(guī)定執(zhí)行。

4?結(jié)論

基于雨滴譜測(cè)量原理的DSG3型降水現(xiàn)象儀開(kāi)展降水現(xiàn)象觀測(cè)和雨滴圖譜觀測(cè)，實(shí)現(xiàn)了全天候連續(xù)地面降水天氣現(xiàn)象的自動(dòng)化觀測(cè)，是地面氣象觀測(cè)自動(dòng)化工作的重要組成部分。對(duì)DSG3型降水現(xiàn)象儀的設(shè)備結(jié)構(gòu)與原理地熟練掌握，有助于快速分析出業(yè)務(wù)運(yùn)行中故障問(wèn)題對(duì)應(yīng)的儀器故障部位，進(jìn)而快速解決故障問(wèn)題。日常應(yīng)注意做好設(shè)備維護(hù)保障工作，提高降水現(xiàn)象自動(dòng)化觀測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和自動(dòng)化觀測(cè)水平。

（1）DSG3型降水現(xiàn)象儀由激光降水傳感器、控制機(jī)箱、安裝支架等部分組成。降水傳感器是測(cè)量單元;智能數(shù)據(jù)模塊是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及傳輸單元。DSG3降水現(xiàn)象儀基于雨滴譜測(cè)量原理，根據(jù)降水粒子對(duì)激光信號(hào)的衰減影響程度，輸出相應(yīng)的降水現(xiàn)象類型。

（2）業(yè)務(wù)運(yùn)行中常見(jiàn)故障問(wèn)題有供電系統(tǒng)及線纜故障、上位機(jī)軟件顯示通訊異常、降水現(xiàn)象類型判斷異常等，在解決相應(yīng)故障的時(shí)候應(yīng)當(dāng)基于降水現(xiàn)象儀結(jié)構(gòu)和工作原理，從軟件和采集器參數(shù)、線纜、儀器部件等多方面考慮，有針對(duì)性地分析判斷故障可能出現(xiàn)的儀器位置，采用正確的維修辦法檢測(cè)確定和排除。

（3）日常加強(qiáng)降水現(xiàn)象儀器的維護(hù)保障工作，重視每日巡視、定期清潔、特殊天氣過(guò)后清潔周期調(diào)整、定期校準(zhǔn)等工作，降低降水天氣現(xiàn)象儀故障發(fā)生率，證降水現(xiàn)象觀測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠。

參考文獻(xiàn)：

[1]DSG3降水現(xiàn)象儀培訓(xùn)手冊(cè)[Z].中環(huán)天儀（天津）氣象儀器有限公司.

[2]中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心.地面綜合觀測(cè)業(yè)務(wù)軟件常見(jiàn)問(wèn)題解答手冊(cè)[M].北京：氣象出版社，2017.

[3]DSG1型降水天氣現(xiàn)象儀故障分析及維護(hù)[J].青?？萍迹?019，3：98-100.

[4]中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心.新型自動(dòng)氣象站使用手冊(cè)[M].北京：氣象出版社，2016.

通訊作者：袁曉東（1981—），男，甘肅會(huì)寧人，本科，助理工程師，研究方向：大氣探測(cè)。