自动气象站采集器通道误差的修正

张磊　武向娟　左湘文　沈元德

摘 要 在实际运行过程中，自动气象站采集器各通道極易出现误差，总结了自动气象站采集器通道误差校准方法、操作步骤及误差修正。进行误差修正时，首先要增加辅助修正参数，然后针对采集程序计算参数进行调整，最后将调整后的程序上传至采集器。这种修正方法保留了计算参数的原始性，更换传感器或采集器用于其他自动气象站时采集器通道误差修正结果仍有效。

关键词 自动气象站；采集器；通道误差；校准；修正

中图分类号：P415.12 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2016）01--02

自动气象站采集器通道误差影响自动气象站观测数据准确性，因此要对其进行校准和修正，确保自动气象站正常运行。《自动气象站检定规程第8部分：数据采集器现场校准》中规定，检定和校准自动气象站各要素传感器、采集器时，如果传感器和采集器误差合成超出系统测量准确度指标，必须订正自动气象站采集数据。2013年，中国区县局《综合气象观测系统发展规划（2014-2020）》中对气象计量工作做出了明确要求，要求建立、完善直接观测气象要素的计量检定和现场校准方法，严格要求计量检定程序和技术，配备先进的计量标准器具和检定、校准装置，提升地面气象观测装备计量水平，通过检定和修正采集数据，使各类观测数据达到准确、完整[1]。《自动气象站检定规程（报批稿）》提供的对采集器通道及传感器合成误差修正的方法，是在利用计算机监控软件设置数据修正参数，根据计算机软件修正读取数据，然后将修正过的存至数据库中，而采集器通常会不经过监控软件参数修正就直接引用极值数据，因此仍会出现数据错误现象。本文探讨了采集器自身通道误差修正方法，以达到以降低采集器观测数据误差，提高地面观测质量。

1 自动气象站数据采集器及其采集数据误差

宁夏气象台采用CAWS600自动气象站，该自动站分为B型和SE型两类，B类型可完成对气温、湿度、气压、地温及风向风速气象要素的自动观测，SE类型较B类型观测要素增加了蒸发、辐射等的自动观测，因此数据采集器使用的通道口数据也就较多，所以本文以SE型自动气象站作为研究对象进行采集器数据通道误差调整分析。采集器包括30个模拟单端通道、4个数字通道和3个计数器通道等，电压、电流、电阻和频率信号的采集采用模拟通道，可通过数字通道采集到数字量和开关量等，计数通道则实现对数字累计量进行采集，或是作为计数脉冲输出，各种通道组合起来完成了各种类型传感器信号的采集。

自动气象站数据采集器采集程序采用Yn型参数进行数学运算，经运算后，得出各个通道采集的原始模拟或数字信号的观测目标数值，Yn运算公式为：

其中x代表采集的信号读数；kn代表各次方的系数；Yn=k0，k1，k2，k3，k4，k5。

对于自动气象站采集程序参数部分，原程序中参数采用Y1～Y8来表示，风速、气温、相对湿度、风向和蒸发等通道的误差增设的辅助修正参数分别为Y11、Y12、Y13、Y15、Y16。Y3是由电压信号转换为气压信号的运算参数，参照Y3和Y4气压参数，可创建辅助参数，同时增加Y4对结果数值进行调整，这样就不会改变电压与气压原始转换参数。采集处理气压通道运算参数及信号的原始语句为：

Y3=5000，2.4→气压与气压转换参数

Y4=0，1.0→气压辅助修正参数

3V（W，U，Y3，AV，=83CV）→采集电压换算成气压

84CV（FF0，Y4，=84CV）=83CV→将气压值修正后重新输出

采集程序中增加了系列参数后却没有添加变量，因此必须复制新参数运算结果，把新参数结果写入原变量中，这种方法增加了辅助参数的操作，影响不到采集数据的保存和被引用。相对湿度（0～100%RH）或风向（0～360°）的取值有一定的范围限制，修改其通道参数时，增加的辅助修正参数行要标注在原程序限制行前面，防止读数超出限定范围而出错。

2 采集器通道误差修正

在修正采集器通道误差时，不采用通常的修改计算机监控软件读数值方法，而是采集器各个通道通过标准信号源进行校准后得到各通道误差值，然后根据得出的误差值，对自动气象站采取机器程序进行修改，最后将改好的新程序重新写入采集器中[2]。这种采用采集器通道自身完成通道误差修正的方法修正效果不依附于某一特定监控软件。

2.1 对采集器进行校准

按照数据采集器现场校准规范规定，对采集器进行校准，得出采集器通道误差，当采集器通道误差大于规定的范围时，就要修正采集程序参数。

2.2 修改各通道参数

利用Detranfer或Delogger软件直接编辑生成可修改的原始程序，文件格式为CMD格式，通过编辑方式或使用记事本打开文件，参照各个参数代表的观测要素值的实际误差分别进行数据修正。

各通道采集到的信号要作数学运算，出现了运算结果中数值与其代表的观测量数量级不一致的现象时，如气压参数K1值变化1后产生的气压变化为0.1hPa，可就这种不一致情况针进行反复的实验，通过实验得出各参数与其代表的物理量之间的参数量级关系，然后利用标准信号源输入各通道的稳定信号，再经过分别多次对采集参数进行修改，然后利用自动气象站监控软件中的Detranfer或Delogger软件，分别读取数值并作验证，最后将各观测要素参数修正对照关系进行总结（见表1）。

2.3 转换程序格式

由于.CMD格式文件不能直接写入CAWS600SE类型自动气象站采集器，在写入前要先转化为.sre格式。zh.bat或ob jcopy.exe、ROMCVT.exe、srecfix.exe等批处理文件转换工具转换为.CMD文件格式。

2.4 向采集器写入程序

向采集器写入程序时，应使用RS232串口线和DeTransfer软件连接计算机及采集器，成功写入新的采集程序后，可再次采用标准信号源对采集器进行校准，确认各通道读数误差都处于规定范围内并达到合格，这样可确保采集器通道误差调整正确，采集器采集运行达到正常。

参考文献

[1]韩广鲁，孙嫣，任燕，等.自动气象站数据采集器校准方法[J].山东气象，2015（1）.

[2]韩广鲁，孙嫣，边文超，等.CAWS600型自动气象站采集器通道误差的修正[J].气象科技，2012（5）.

（责任编辑：赵中正）