DSG1型降水现象仪常见故障分析与处理

2020-07-04李佳佳

科技与创新 2020年12期

李佳佳

DSG1型降水现象仪常见故障分析与处理

李佳佳

（山东省阳信县气象局，山东滨州 251800）

降水现象仪的使用实现了对降水现象数据的自动采集、处理，简化了气象观测人员的工作，推动了气象事业发展的现代化程度。降水现象仪较人工观测而言更加便捷，有利于提高气象灾害的监测预警能力。介绍了DSG1型降水现象仪系统结构、维护方法，并以阳信国家气象观测站观测记录为例分析了仪器的准确率，以便更好地指导观测工作。

降水现象仪；准确率分析；供电系统；仪器故障

1 前言

降水现象的观测为为农服务、交通运输、人工影响天气作业的开展等提供了数据支撑。阳信气象局在2017年之前地面气象观测站一直是人工观测，2017-09-01起，正式启用DSG1型降水现象仪，开展降水现象平行观测。DSG1型降水现象仪通过对降水粒子大小、速度的监测，输出降水类型、降水时段，比以往的人工观测更为快捷。但是，自平行观测以来，DSG1型降水现象仪的使用过程中仍然存在一定的问题，本文对仪器使用过程中所遇到的常见问题进行了分析，希望可以起到借鉴作用。

2 DSG1型降水现象仪结构与工作原理

DSG1型降水现象仪主要由传感器、数据采集单元、供电控制单元、附件等部分组成，如图1所示。其中，传感器包括激光发射与接收装置、控制处理装置、温控装置等。数据采集单元主要负责对采样数据进行数据质量控制、数据运算处理，输出降水现象类型、雨滴图谱以及仪器工作状态等信息[1]。

DSG1型降水现象仪是基于消光原理测量降水现象，以激光测量为基础的粒子测量传感器[2]。激光发射单元发射一束平行激光，接收单元将接收到的光信号转换成相应的电信号，当激光束里无降水粒子通过时，接收器的输出电压最大。反之，当降水粒子通过水平光束时，以其相应的直径遮挡部分光束，因而降低了输出电压的幅值，从而可以确定降水粒子的直径大小。由电子信号持续的时间反演出降水粒子从开始进入光束到完全离开光束所经历的时间，确定降水粒子的下落速度[3]。同时，自动生成天气现象代码，实现天气现象的自动识别。

图1 DSG1降水现象仪结构图

3 DSG1型降水现象仪准确率分析

将阳信国家气象观测站2017-09-01—2019-08-31两年自动降水现象观测数据与人工观测数据进行对比分析，如表1所示，可知，阳信国家气象观测站降水天气现象年均正确率为60%，错误率为37%，漏报率为8%，因数据计算过程中取近似小数，因此数据有所偏差。但从数据中可看出，DSG1型降水现象仪在观测过程中的漏报率较低，错误率较高。由于观测数据受限，对DSG1型降水现象仪的准确率、错误率、漏报率分析并不能代表普遍情况，仅供各台站参考。

表1 阳信国家自动站降水天气现象逐月观测次数

1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月年正确率0.80.50.70.650.830.690.790.820.50.430.20.290.6 错误率00.50.40.530.110.190.250.180.670.430.80.430.37 漏报率0.2000.060.060.130000.2100.290.08

经仪器使用过程中对比分析得出，由于采样区域的限制、仪器精准度的制约以及降水现象不甚明显，DSG1型降水现象仪对降水现象的识别能力存在差异，例如在降水过程刚开始和结束前以及毛毛雨等降水强度相对较弱时，降水现象仪容易识别不到；对阵性降水、降雨强度大时容易识别到冰雹现象；对稳定性中强度降水识别能力比较好。

4 DSG1型降水现象仪常见故障

4.1 供电系统故障

供电系统出现问题会直接造成仪器无法使用，在日常仪器巡查时，需要定时对供电系统进行检查。如果降水现象仪的供电系统存在问题，需要及时使用万用表检测传感器输入端的直流电压是否在12 V左右。如果直流电压不为12 V，则表明电源部分出现异常。打开传感器下方的供电箱，如果直流电压在12 V左右，则表明供电箱与传感器之间的供电线路无问题；如果数值不在12 V左右，则需要对线路进行检修。对交流供电模块进行检测，可用万用表测量空气开关的输入端和输出端电压，如果输入端电压为220 V，输出端不正常则为空气开关故障，需要更换空气开关。如果空气开关处电压正常，需要检测开关电源处输入端电压是否为220 V，如果不正常，则为空气开关鱼开关电源之间的线路出现问题，需要更换线缆。

4.2 传感器故障

仪器正常的情况下，传感器状态指示灯如图2所示。A/B为通信指示灯，C灯为故障指示灯，D灯为采样指示灯。正常情况下通信指示灯在与外部设备发生通信时才会亮，如果出现闪烁或者长灭则为异常。故障指示灯正常情况下应不亮，如果出现闪烁则为异常。采样指示灯当出现有粒子通过的情况下才会出现闪烁，如果粒子通过时仍为熄灭状态，则异常。也可用电脑直连天气现象传感器，检查传感器每分钟输出的内容与格式是否正常，来判断传感器是否出现问题。

图2 传感器状态指示灯

4.3 数据缺测

首先检查ISOS软件中其他观测数据是否正常，如果其他观测数据全部缺测，可能为主采供电异常或主采出现故障。如果只有降水现象数据缺测，则先要检查软件参数是否正常，如果正常，需要检查降水现象仪的供电与传感器是否出现问题。如果二者都正常，数据仍然缺测，则需要对光纤、串口服务器、光纤转换器等通信线路进行检查。检查光纤的通断、光纤转换器上的DIP开关设置等。

4.4 镜头污染

在维护终端软件中输入READDATA命令并发送，返回如下信息BG，854723，00，YWTR，000，20200324175500，001，000，21，z，1，xA，6，xD，0，xDV，135，xE，4，xEV，135，xH，0，xHV，135，xJ，0，xJV，20，xK，0，xKV，135，wA，0，wAV，0240，wF_B，0，wF_BV，0210，wE，0，wEV，0240，vA，0，sA，0，rI，0，1212，ED，根据第9组的观测项目数21可判断传感器正常，如果不是21则不正常。根据sA（窗口污染情况变量名）后的数字（窗口污染变量值）可判断传感器镜头的污染情况[4]。