ZQZ－CⅡ型自动站地温传感器布线技术改造及更换方法

2013-09-29杨秀勋曹威武

中低纬山地气象 2013年1期

杨秀勋，曹威武

(贵州省铜仁市气象局，贵州铜仁 554300)

1 地温场布线改造前的基本概况

铜仁自动气象站使用的是无锡厂生产的ZQZCⅡ型采集器，其地温传感器和连接线是连在一起的，更换地温传感器时必须连同连接线整体一起更换。2010年4月8日改造前的布线方式为:地表温度4根传感线和浅层地温4根传感线共8根传感连接线是通过同一根规格为φ50 PVC材料管，进入地温场的，深层地温4根传感器连接线也是通过同一根规格为φ40 PVC管进入到地温场的，且深层地温传感器连接线进入地沟到接线盒的一段约10 m的距离，连接线没有采取任何保护和防水措施，这种初始的安装方法使连接线在同一根管子内容易缠绕，特别是浅层地温连接线多达8根，在同一根管子内更易缠绕，给传感器撤换工作带来不便，具体体现在对地温场的施工创伤面大，要将沿管线埋设的土层一一挖开，由于传感线常在管内缠绕，导致从管内抽出传感线困难，从而耽误更多的时间，这样会严重影响到地温数据的采集，甚至会造成更多的数据缺测，而且一旦出现传感线接触不良、断线等问题后也不利于及时查找和排除故障，影响自动站正常运行。

2 地温传感器布线改造方案

为了达到尽可能缩短每次撤换地温传感器时间，减少施工撤换和安装对地温数据采集的影响，需要进行合理布线，便于操作，为此，2010年4月8日铜仁国家基本气象站作出以下地温场传感器布线改造方案(见图1)，供自动站同行参考。

如图1所示，由于ZQZ－CⅡ型浅层地温传感器比较短，而深层地温传感器连接线较长，因此，将地温接线盒放置于靠近浅层地温附近的地沟内，并在安放地温接线盒的地沟位置砌一个10 cm×10 cm×5 cm(长、宽、高)的凸起平台，用于放置接线盒。具体布线安装为:浅层地温场到接线盒并排安装布设8根传感器线，直线距离为2.3 m，其中地面温度为4支温度传感器线，浅层地温为4支传感器线，安装顺序，从上到下分别为0 cm(4根)、5 cm、10 cm、15 cm、20 cm，地温场到地沟之间每根传感线均采用规格为φ20(下同)PVC材料管套住并埋于土层中，为方便查找、撤换和故障排除，在连接线露出地沟一头分别贴上标签，具体标号顺序为1～4号线为地面温度传感线，5～8号线分别为5 cm、10 cm、15 cm、20 cm浅层地温传感线，为防止多根传感线相互缠绕打搅，安装布线时每根传感线需单独套一根PVC管，这样使布线排列整齐，更加合理，方便撤换，且不易断离;为了防止降水天气PVC管内积水，造成传感线短路和数据异常，在埋设线管时，从地温场到地沟之间应有一定的倾斜角度，以确保PVC管内如有积水能及时排出流入地沟内，避免传感线在PVC管内遭受积水浸泡。同样在深层地温场到接线盒之间布设安装4根传感器线，每根传感线也单独套一根PVC材料管，套管间距为50 cm(中对中);安装顺序，从东到西(1～4号线)分别为40 cm、80 cm、160 cm、320 cm，深层地温场至地沟之间连接线用PVC管套住传感线埋于土层中，直线距离为2.7 m，地沟至接线盒之间距离为10.0 m，也用PVC管套住保护传感线，两头分别贴上标签，便于查找和排除故障;同样为防止管内积水，在埋设线管时，从地温场到地沟之间应有一定的倾斜角度，以确保PVC管内如有积水能及时排出流入地沟内，避免传感线在PVC管内遭受积水浸泡，为防止雨水进入深层地温套管内，影响传感器探头，罩上规格为φ110的PVC防水管帽。最后为防止地温接线盒进水，可定制一塑料外盒，将接线盒置于盒中，进线口处用防水胶布进行密封。

图1 ZQZ－CⅡ(无锡)地温场布线改造示意图

3 采用拉线法撤换地温传感器

由于地表温度易受外界因素影响，且温度变化迅速，因此，为了不影响当天地面最高最低温度极值的采集，撤换时间应尽量安排在08－11时之间，撤换顺序宜先短后长，由浅到深。撤换前，首先准备好3～4根能满足浅层和深层地温传感线长度，大小适中的软的细麻绳子(用于拉扯传感线)，撤换浅层地温传感器时揭开活动盖板1(图1)，从塑料盒中取出地温接线盒，用起子松开接线盒上1～8号线接头，在地温场中安装浅层地温位置刨开土层至见到1～8号PVC管口，在抽线前先将细麻绳拴住传感器线连接接线盒一头，然后用手分别将8根传感器线依次从传感器头部抽出并带出麻绳线，迅速换上8根新的传感器;换新线时先将位于PVC管中的细麻绳头拴住新传感器连接接线合一头，用手从地沟处依次将新传感线通过麻绳拉入套管中至接线盒处，并正确快速连接到接线盒上即可，本文称这种撤换传感器方法为“拉线法”;撤换深层地温传感器时，揭开活动盖板2，松开接线盒上对应传感线接头，并拴上细麻绳，先从活动盖板2转角处抽出地沟内一段传感线，然后再从地温场直管地温处全部抽出并带出细麻绳，其撤换方法和顺序与浅层地温一样，撤换时需2人相互配合，浅层、深层地温传感器的整个更换时间不会超过3 h即可完成。经改造后的地温场使得更换地温传感器操作更加简便，耗时短，效率高，且该站在改造和更换后的一年多时间里，地温数据采集传输稳定，数据质量可靠，信度高，未出现过任何异常情况。