DSG1型降水現象儀常見故障分析與處理

李佳佳

DSG1型降水現象儀常見故障分析與處理

李佳佳

（山東省陽信縣氣象局，山東 濱州 251800）

降水現象儀的使用實現了對降水現象數據的自動采集、處理，簡化了氣象觀測人員的工作，推動了氣象事業發展的現代化程度。降水現象儀較人工觀測而言更加便捷，有利于提高氣象災害的監測預警能力。介紹了DSG1型降水現象儀系統結構、維護方法，并以陽信國家氣象觀測站觀測記錄為例分析了儀器的準確率，以便更好地指導觀測工作。

降水現象儀；準確率分析；供電系統；儀器故障

1 前言

降水現象的觀測為為農服務、交通運輸、人工影響天氣作業的開展等提供了數據支撐。陽信氣象局在2017年之前地面氣象觀測站一直是人工觀測，2017-09-01起，正式啟用DSG1型降水現象儀，開展降水現象平行觀測。DSG1型降水現象儀通過對降水粒子大小、速度的監測，輸出降水類型、降水時段，比以往的人工觀測更為快捷。但是，自平行觀測以來，DSG1型降水現象儀的使用過程中仍然存在一定的問題，本文對儀器使用過程中所遇到的常見問題進行了分析，希望可以起到借鑒作用。

2 DSG1型降水現象儀結構與工作原理

DSG1型降水現象儀主要由傳感器、數據采集單元、供電控制單元、附件等部分組成，如圖1所示。其中，傳感器包括激光發射與接收裝置、控制處理裝置、溫控裝置等。數據采集單元主要負責對采樣數據進行數據質量控制、數據運算處理，輸出降水現象類型、雨滴圖譜以及儀器工作狀態等信息[1]。

DSG1型降水現象儀是基于消光原理測量降水現象，以激光測量為基礎的粒子測量傳感器[2]。激光發射單元發射一束平行激光，接收單元將接收到的光信號轉換成相應的電信號，當激光束里無降水粒子通過時，接收器的輸出電壓最大。反之，當降水粒子通過水平光束時，以其相應的直徑遮擋部分光束，因而降低了輸出電壓的幅值，從而可以確定降水粒子的直徑大小。由電子信號持續的時間反演出降水粒子從開始進入光束到完全離開光束所經歷的時間，確定降水粒子的下落速度[3]。同時，自動生成天氣現象代碼，實現天氣現象的自動識別。

圖1 DSG1降水現象儀結構圖

3 DSG1型降水現象儀準確率分析

將陽信國家氣象觀測站2017-09-01—2019-08-31兩年自動降水現象觀測數據與人工觀測數據進行對比分析，如表1所示，可知，陽信國家氣象觀測站降水天氣現象年均正確率為60%，錯誤率為37%，漏報率為8%，因數據計算過程中取近似小數，因此數據有所偏差。但從數據中可看出，DSG1型降水現象儀在觀測過程中的漏報率較低，錯誤率較高。由于觀測數據受限，對DSG1型降水現象儀的準確率、錯誤率、漏報率分析并不能代表普遍情況，僅供各臺站參考。

表1 陽信國家自動站降水天氣現象逐月觀測次數

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 正確率0.80.50.70.650.830.690.790.820.50.430.20.290.6 錯誤率00.50.40.530.110.190.250.180.670.430.80.430.37 漏報率0.2000.060.060.130000.2100.290.08

經儀器使用過程中對比分析得出，由于采樣區域的限制、儀器精準度的制約以及降水現象不甚明顯，DSG1型降水現象儀對降水現象的識別能力存在差異，例如在降水過程剛開始和結束前以及毛毛雨等降水強度相對較弱時，降水現象儀容易識別不到；對陣性降水、降雨強度大時容易識別到冰雹現象；對穩定性中強度降水識別能力比較好。

4 DSG1型降水現象儀常見故障

4.1 供電系統故障

供電系統出現問題會直接造成儀器無法使用，在日常儀器巡查時，需要定時對供電系統進行檢查。如果降水現象儀的供電系統存在問題，需要及時使用萬用表檢測傳感器輸入端的直流電壓是否在12 V左右。如果直流電壓不為12 V，則表明電源部分出現異常。打開傳感器下方的供電箱，如果直流電壓在12 V左右，則表明供電箱與傳感器之間的供電線路無問題；如果數值不在12 V左右，則需要對線路進行檢修。對交流供電模塊進行檢測，可用萬用表測量空氣開關的輸入端和輸出端電壓，如果輸入端電壓為220 V，輸出端不正常則為空氣開關故障，需要更換空氣開關。如果空氣開關處電壓正常，需要檢測開關電源處輸入端電壓是否為220 V，如果不正常，則為空氣開關魚開關電源之間的線路出現問題，需要更換線纜。

4.2 傳感器故障

儀器正常的情況下，傳感器狀態指示燈如圖2所示。A/B為通信指示燈，C燈為故障指示燈，D燈為采樣指示燈。正常情況下通信指示燈在與外部設備發生通信時才會亮，如果出現閃爍或者長滅則為異常。故障指示燈正常情況下應不亮，如果出現閃爍則為異常。采樣指示燈當出現有粒子通過的情況下才會出現閃爍，如果粒子通過時仍為熄滅狀態，則異常。也可用電腦直連天氣現象傳感器，檢查傳感器每分鐘輸出的內容與格式是否正常，來判斷傳感器是否出現問題。

圖2 傳感器狀態指示燈

4.3 數據缺測

首先檢查ISOS軟件中其他觀測數據是否正常，如果其他觀測數據全部缺測，可能為主采供電異常或主采出現故障。如果只有降水現象數據缺測，則先要檢查軟件參數是否正常，如果正常，需要檢查降水現象儀的供電與傳感器是否出現問題。如果二者都正常，數據仍然缺測，則需要對光纖、串口服務器、光纖轉換器等通信線路進行檢查。檢查光纖的通斷、光纖轉換器上的DIP開關設置等。

4.4 鏡頭污染

在維護終端軟件中輸入READDATA命令并發送，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，根據第9組的觀測項目數21可判斷傳感器正常，如果不是21則不正常。根據sA（窗口污染情況變量名）后的數字（窗口污染變量值）可判斷傳感器鏡頭的污染情況[4]。

5 結語

降水現象儀的使用減輕了氣象觀測人員的工作量，有利于無人觀測站的設立，推進了氣象觀測現代化的進程。但是，通過臺站平行觀測，可以發現降水現象儀的準確度有待提高，仍然需要人工進行數據質控，進行修改降水時段、處理滯后量等操作。建議提高儀器的精準度和軟件的自動質量控制功能，減少人工干預度，提高觀測精準度。

［1］河北省氣象局，湖北省氣象局，中國氣象局氣象探測中心，等.GB/T 35237—2017 地面氣象觀測規范自動觀測［S］.北京：中國質檢出版社，2019.

［2］杜波，馬舒慶，梁明珠，等.雨滴譜降水現象儀對比觀測試驗技術應用分析［J］.氣象科技，2017，45（6）：995-1001.

［3］ROSS G，GIBERT D K.The terminal velocity of fall for water droplets in stagnant air［J］.Jounal of Meteorology，1949（6）：243-248.

［4］文斌青，陳國強.淺析DSG1型降水現象儀［J］.農業與技術，2019，39（10）：141-142.

P412

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.12.017

2095－6835（2020）12－0043－02

〔編輯：王霞〕