DFC2光電式數字日照計的使用和日常維護

孟凡偉，王楠楠，孫月

（1.汪清縣氣象局，吉林汪清133200；2.琿春市氣象局，吉林琿春133300；3.吉林省氣象探測保障中心，吉林長春130000）

日照指太陽在一地實際照射的時數。在一給定時間，日照時數定義為太陽直接輻照度達到或超過120瓦·米-2（W·m-2）的那段時間總和，以小時（h）為單位，取1位小數。日照是表征當地氣象狀況和氣候特點的重要氣象要素,光電式數字日照計能夠實現日照的自動連續觀測，提高日照測量精度，為天氣預報、氣象情報、氣候分析、科學研究和氣象服務提供重要依據，并能在農業生產、太陽能開發利用、環境監測等方面發揮重要作用。

1 DFC2光電式數字日照計測量原理

DFC2光電式數字日照計采用光電感應器對總輻射和散射輻照進行自動連續觀測，根據計算出的直接輻照度判斷有無日照。直接輻射為總輻射和散射輻射的差值，若直接輻照度≥120W·m-2則算作有日照，把時間累計，得到每小時和每天的日照時數。

2 DFC2光電式數字日照計的安裝

2.1 DFC2光電式數字日照計站址選擇

DFC2光電式數字日照計應安裝在開闊地帶，終年從日出到日落都能接受到太陽直接輻射的地方，如有障礙物，日出、日落方向障礙物高度角不得超過 5°；如果觀測場沒有適宜地點，可安裝在平臺或附近較高的建筑物上。

儀器周圍或附近地表應避免有高反射比（例如淺色、發亮和反光）的物體。

DFC2光電式數字日照計安裝位置

2.2 DFC2光電式數字日照計安裝位置

DFC2光電式數字日照計安裝在觀測場內時，應在觀測場暗筒式日照計原址上，與中心標志、南北樁南北成列，日照計傳感器與供電通信單元箱面向正北（見表1）。

2.3 DFC2光電式數字日照計安裝

水泥基座為 400mm（長）×400mm（寬）×600mm（深），水泥基座平面高出地面50mm，光電式數字日照計中心距地高度150cm（±5cm），受環境所限，其安裝高度可以根據實際情況調整，以便于操作為準。日照傳感器的固定底座要水平，通過調整螺釘調整水平；光筒與水平面夾角為本地緯度值；北半球，光筒頂端朝向正北，光學鏡筒口對準正北（誤差范圍±5°），按照當地緯度調節日照計仰角（誤差范圍±0.5°），在旋轉支架的刻度盤上，使刻度指示線對準當地緯度值。

2.4 其他事項

接地電阻應≤4Ω，接地端子用截面積不小于16 m2的接地線接入觀測場地網；為了防雷、防鼠、防水和運維方便，電纜線應進入地溝；日照觀測軟件目前使用日照平行觀測軟件V2.0.0.0，安裝地址D：ISOS日照平行觀測軟件(吉林省氣象局觀網處要求安裝路徑)，首次安裝進入臺站參數設置界面，需要設置區站號、緯度、經度、觀測場海拔高度（以米為單位，取一位小數）、氣壓傳感器海拔高度（以米為單位，取一位小數）。

ISOS軟件觀測項目掛接設置，勾選“/日照”；臺站參數，人工觀測參數欄日照設置為“無”；日照數據來源設置日照傳感器。

3 DFC2光電式數字日照計校準

3.1 校準周期

DFC2光電式數字日照計每兩年至少校準一次。

3.2 軟件設置參數

ISOS軟件或串口調試助手，設置通信參數：波特率9600、奇偶校驗位N、數據位 8、停止位 1。在 ISOS維護終端或者串口調試助手，發送命令READDATA，檢查返回內容是否正常。

3.3 觀測場簡易校準

利用DFC2光電式數字日照計配套的卡刀，安裝在日照計底盤固定點內，當本地真太陽時12時，投影正好在卡刀前方的線槽內，則日照計與南北線一致。

4 DFC2光電式數字日照計日常維護

檢查日照計光學鏡筒的污染情況。每周定期清潔，清潔應在日出前或日落后進行；每周定期檢查日照計內干燥劑狀況，注意及時更換；若發生雨、雪、露、霜、霧等天氣，應及時擦除光學鏡筒上的雨雪和凝結物；每月定期檢查儀器的水平、方位和傾角，發現問題及時糾正；每月檢查供電設施，保證供電安全；定期更換蓄電池，復測接地電阻；定期通過ISOS軟件維護終端輸入命令READDATA、AUTOCHECK等，排查設備運行情況。

5 常見故障判斷及簡單故障排除

5.1 ISOS軟件無法接收到數據

檢查步驟：因DFC2光電式數字日照計數據線接到觀測場串口服務器服務上（通訊方式為RS232），利用網絡通信將數據傳輸至PC機終端，可以使用ISOS軟件維護終端（或者在串口服務器數據端；或者光電式數字日照計數據端利用串口助手輸入命令）發送命令READDATA、AUTOCHECK等，檢查返回內容是否正常。若無回執數據，逐步排查ISOS軟件是否可正常采集數據、串口參數設置是否正確、日照計參數設置是否正確、供電系統是否正常、日照計的數據端口和串口服務器的數據端口接線線序與接線方式是否正確等。若逐步排查設備供電正常、設置和接線均正常情況下無回執數據，利用日照計輸出為電壓信號、通信方式為RS232，可使用萬用表電壓檔位測量日照計數據輸出端是否有電壓變化判斷數據是否有數據輸出，或使用萬用表電壓檔測量日照計數據模擬信號輸出端（4號端口或航空插頭F端口），輸出電壓是否為0/1V，判斷有無日照模擬信號輸出，簡單判斷設備是否正常。

5.2 日照數據偏差的原因

日照平行觀測軟件在ISOS軟件調取數據后自動觀測日照時數，與人工觀測日照時數存在偏差，通常是以下幾方面造成的：玻璃罩有污垢，軟布及時清理；日照計安裝位置是否有障礙物、反射面或者明顯的污染源等引起的偏差；日照傳感器頭部是否和指北，安裝時的刻度是否與經緯度一致引起的偏差。及時校準南北線、調節底座水平、旋轉支架上刻度指示線對準當地緯度值可消除偏差；暗筒式日照計與日照傳感器對于日照時數的算法不同，且日照傳感器采樣每10秒一次，人工觀測日照的記錄存在一定的人為誤差，導致日照數據有偏差；日照傳感器中經緯度與ISOS軟件中設置的經緯度不同導致日照數據偏差。通過ISOS軟件維護終端或者串口助手輸入命令，重新設置日照傳感器中的經緯度，與ISOS軟件中的經緯度一致；DFC2光電式數字日照計時鐘精度誤差≤2秒/月，若時鐘誤差偏大，導致日照數據偏差。可使用ISOS軟件或者串口助手發生命令DATETIME重新設置當前時間。