风向风速传感器冰冻分析及预防

马昊天 李炳昆 全美兰 刘多文 张鹏 米雷 赵刚 李炳辉 陈晨 乔延艳

摘要  从辽宁省抚顺市清原县国家基本气象站（54259站）的实际工作情况出发，结合观测风气象要素实际，在冬季风向风速传感器出现冻结现象后，分析发生时的天气现象和处理方法，并提出预防风向风速传感器冰冻的注意事项。

关键词 风传感器;故障;冰冻;预防

中图分类号：P414.7 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2018）06-103-02

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.06.048

Analysis and Prevention of Freezing Wind Direc tion and Wind Speed Sensor

MA Hao-tian  et al（Fushun Meteorological Bureau， Fushun， Liaoning 113006）

Abstract Based on the actual working status of Qingyuan national basic meteorological station（54259 station） in Fushun City of Liaoning Province， combined with the actual observation of meteorological elements， the weather phenomenon and treatment method when the wind direction and wind speed sensor froze in winter were analyzed， and the precautions against freeze of the wind direction and wind speed sensor were put forward.

Key words   Wind sensor; Fault; Freezing; Prevention

风的观测主要包括风速观测和风向观测2种。在实际气象测报工作中，风仪器故障在新型自动气象站观测仪器故障中较为常见，不管是风传感器故障，还是线路连接异常造成整体故障，都会影响自动气象站风向风速的数据准确性。如果测报人员没有及时发现并处理异常情况，采集器就会把错误的风向风速数据信息上传，这样将会对气象服务和气候分析等工作造成很严重的影响。

在初冬和初春季节降水现象后，由于温差较大风向风速仪上容易积冰，风向风速传感器出現冰冻现象时，风速为静风，不能真实地记录当时的风向风速，造成观测数据缺测。为确保观测数据的连续性和完整性，笔者对风传感器故障维修的方法进行了探讨，提出风向风速传感器维护注意事项、容易发生的天气情况、相关解决方法以及预防措施。

1 风传感器结冰的现象判断

当冬季或冷空气出现的过程中，降水容易使风传感器被冻住或被积雪覆盖。若只是被积雪覆盖，摇晃风杆的拉线，把积雪抖掉即可。而冻雨天气则不同，它容易把传感器风标和风杯的一些轴承处冰冻，使其无法正常转动或无法转动，这会使得风速降低或测得风速为0，风向也没有变化，与实际情况不符，无法准确记录外界的风向风速，从而造成记录的中断，此时可以确定是风速传感器故障。由于风杆距离地面10～12 m，要想进行融冰处理只能将风杆放倒后拆卸，但进行融冰处理后，仍有可能出现刚放上去或者在下次冻雨发生时又被冻住的情况。虽然可以用目测记录作发报用，却无法得到连续的风向风速记录。

如清原县气象局在2014—2017年共发生6次风传感器结冰现象，且都发生在每年的11月初和来年3、4月的降水现象后，情况大致相同，现以2017年11月2日出现的结冰现象为例。

自10月28日寒潮强冷空气来袭后，清原县地区夜间温度达到0℃以下。在11月2日15：28有降水现象发生，20：38终止，此时温度为2.2℃。在当晚21：24后温度达到0℃并随之降低，在23：22风速显示为0且风向无变化——静风，即发生异常现象，部分瞬时 2 min、10 min 及最大、极大风记录缺测，于次日（3日）09：40恢复正常。

由此可见，每当初冬或初春发生降水现象时，观测员就要时刻注意温度的实时变化。当达到0℃及以下时，就要定时查看风向风速的变化与实际情况是否有较大差异，发现异常现象应及时汇报并处理。

2 冬季风传感器冰冻后处理和预防

2.1 冻后处理

当发现风传感器被冰冻时，为不影响整点发报可以采取轻便风向风速表，若没有可以使用的仪器，可以采用目测风向风力，根据炊烟或布条展开的方向按8个方位估计，根据蒲福风力等级表确定风力，以确保观测记录的完整。

同时，在向上级领导汇报后及时取下风速传感器，查看轴承是否冻结，之后进行加热融冰处理。另外，防止由于拆卸融冰所导致的进水情况发生，还要对风速传感器的缝隙处进行一次防水处理，再重新安装风速传感器，确保风速数据恢复正常。

2.2 预防冰冻措施

除了每年对设备的日常维护外，也可以采取以下方法预防传感器被冰冻：在风杯和风标的轴承处，及风向风速传感器与风杆的连接处，均使用保温棉进行包裹，以避免冰冻，也可以涂抹防冻油或防冻液，防止传感器冻结。此外，可添加风横臂加热器。据了解几年前辽宁省曾经添加过风横臂加热器，通过加热器使温度能保持在一定范围内，起到保温的作用，使风向风速传感器不致被冻结，能正常运转。由于风横臂加热器容易损坏价格高，还要变压器接220 V电源等问题，所以此方法仅推荐易接电源的区域使用。

3 结论

测报人员要检查风向风速传感器转动情况，及时查看传感器能否正常工作;特别在初冬和初春的季节，在降水过后要特别注意夜间风传感器的情况，如果发生异常及时进行处理。新型自动气象站的使用，减轻了测报人员的工作压力，提升了工作效率，为地面测报工作提供了有利的条件。但设备在工作的过程中仍然离不开人工操作，并且需要进行定期的日常维护工作。与此同时，地面观测人员不仅要做好本职工作，在及时发现并解决异常情况后也要进行分析和预防工作，确保自动气象站可以准确且稳定地提供数据。

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