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DSC1型称重式降水传感器工作原理及出现问题分析

2021-03-16徐青文路淑文

中国应急管理科学 2021年9期

徐青文 路淑文

摘要:简要介绍DSC1型称重式降水传感器的工作原理,结合在气象观测业务运行过程中出现的问题,分析观测中常出现的问题原因,总结故障解决的方法,为台站观测人员的数据质量控制、维护维修工作提供参考。

关键词:称重式降水传感器;结构原理;数据异常;维修维护

1 前言

降水的观测为天气预报、气候变化分析等科学研究提供了重要资料。如今,各气象台站的降水观测设备主要有翻斗式雨量传感器、称重式降水传感器两种。与翻斗式雨量传感器相比,DSC1型称重式降水传感器可以实现液态、固态和混合态降水的观测,观测数据更为准确,且可以实现全年连续观测,解决了冬季固态降水需要人工测量的难题,提升了降水观测的效率和质量。

2 DSC1型称重式降水传感器工作原理

DSC1型称重式降水传感器主要由载荷元件、信号处理单元及外围组件构成,对降水的测量基于电阻应变技术。

降水进入收集容器,由于压力的变化引起电阻应变片发生弹性形变,电阻应变片发生形变后,其阻值也随之发生变化,信号转换电路将阻值的变化转变为电信号的变化,并通过温度修正处理得到降水质量数据[1、2]。信号处理单元对该数值进行运算处理,计算得出分钟降水量和累计降水量,并对数据进行质量控制、存储、传输。

3 DSC1型称重式降水传感器常见问题及处理

DSC1型称重式降水传感器使用中常见的问题有数据缺测、数据错误、积雪堆积于承水口沿等。

3.1 数据缺测

引起数据缺测的原因有很多,需要从多方面进行判断[3-5]。

业务软件中除称重式降水传感器数据缺测以外,其他数据正常,需要对称重式降水传感器以及传感器至主采的线路进行故障排查。

查看供电系统,检查称重式降水传感器信号处理单元上的指示灯状态,正常运行时指示灯状态为秒闪(1s亮,1s暗)。如果指示灯状态异常,需对供电电压进行测量,检测供电线路问题。若供电系统无误,再检测传输线路。检查称重式降水传感器到主采之间的线路连接是否正常。排除供电、线路问题后,对传感器进行检查。打开称重式降水传感器外罩,将备用笔记本与传感器直连,将10mm水缓慢倒入,通过sscom32串口工具进行输入dmpr命令,读取相应时间段内的观测数据,查看返回值是否正确。

3.2 数据采集滞后严重

实际业务工作中,除了数据缺测以外,由于维护不及时,收集容器筒壁油污较多,容易导致数据采集严重滞后,对收集容器进行清洁后可恢复正常。

3.3 有降水量无降水现象

当出现大风、沙尘、大雾天气或者由于鸟、虫等易造成实际无降水现象却有降水量的情况,及时维护清洁,并对降水数据进行删除处理即可。

3.4 降雪堆积于承水口沿

出现降雪,积雪堆积于承水口内沿的情况时有发生,将积雪清理收集至容器内,并对降水量进行修改即可。

3.5 个例分析

2020年2月24日13时46分出现降雨现象,14时20分称重式降水传感器仍无数据,根据降水强度及人工测量结果,判断称重式降水传感器出现故障。通过查看称重式降水传感器运行指示灯,以及对供电电压进行测量,可知供电正常。为与人工测量值进行对比,15时10分打开备份站翻斗式雨量传感器进行应急观测。翻斗式雨量传感器打开半个小时后采集到的0.1mm降水量,而称重式降水传感器在15时47分出现0.2mm降水量,此时距离降水开始已经有一个小时。虽然称重式降水传感器降水测量有一定的滞后性[6-8],但根据此次降水过程判断,此滞后时间明显超过正常范围。进入ISOS软件终端维护界面,输入devmode wush_wp 2命令,将称重式降水传感器切换成维护状态,再键入serial 5 dmpr 2020-02-24 16:10 30命令查看分钟降水数据,发现16时33分有0.3mm的降水量,16时55分使用devmode wush_wp 0将称重式降水传感器切换成正常运行状态。

因称重式降水传感器可以采集到降水量,且降水量数据可通过主采传输至软件,故排除主采、线路、供电出现异常,但通过两种降水量数值对比,发现称重式降水传感器降水量滞后严重,第一次0.2mm的降水量出现在降水过程开始的一个小时之后,16时33分、17时05分、17时25分降水量出现的时间间隔为半个小时左右,与实际降水情形不符,且分钟降水量数据明显异常。观测人员将盛水桶卸下,发现筒壁油污过多,清洁后,将其安装复原。17时30分降水量为0.1mm,此后数据采集恢复正常。判断此次故障为筒壁不洁、维护不当所致。

4结语

称重式降水传感器收集容器内需要添加防蒸发油、防冻液,会导致筒壁上附有粘稠物质,易造成筒壁不洁,影响观测;收集容器内掉入鸟、虫,进入沙石等也会影响数据采集;不及时处理承水口沿内的积雪,会影响整个过程降水量的统计。做好设备的日常巡视和维护对于保障数据的准确性、及时性尤为重要。台站观测人员在日常工作中熟悉传感器的结构原理、数据传输、供电方式及终端维护命令的使用,及时总结常见故障的处理方法,在遇到故障时才能够及时应对。

参考文献

[1]沈玉亮,陆斌,赵宝义,等.DSC1型称重式降水传感器工作原理及故障判断方法[J].气象水文海洋仪器,2017(3).

[2]劉冬冬,王海龙,马晓璐.DSC1型称重式降水传感器工作原理及维护维修[J].山东气象, 2014,000(003):83-86.

[3]田菊,黄海英.浅谈称重式降水传感器一次故障的排除[J].沙漠与绿洲气象,2014(8):151.

[4]沈菊.浅谈称重式降水传感器的故障诊断与排除[J].青海气象,2017(01):75-76.

[5]吴章强.称重式降水传感器的日常维护与常见故障处理[J].现代农业科技,No.662(24).

[6]梁如意,毛飞,金龙.称重式和双翻斗降水传感器观测数据对比分析[J].国外电子测量技术,2019,038(003):45-49.

[7]王刚,张小峰,汪光骅.称重降水传感器的使用维护及液态降水分析[C].全国气象观测技术交流会.2014.

[8]陈征,龙亚星,张和.称重式降水传感器观测数据对比分析[J].陕西气象, 2013(02):29-31.

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