GPS/MET站工作原理及日常維護(hù)

李 倩,陳 明,蓋曉波,陳洪利

（1.大連旅順口區(qū)氣象局,遼寧 大連 116041； 2.錦州市氣象局,遼寧 錦州 121001；3.大連市氣象局,遼寧 大連 116000；4.盤錦市氣象局,遼寧 盤錦 124011）

1 GPS/MET站工作原理

GPS衛(wèi)星發(fā)出的無線電信號(hào)在穿越大氣層時(shí)，受到對(duì)流層折射影響，傳播路徑會(huì)發(fā)生彎曲和延遲。在GPS氣象學(xué)中，正式利用大氣折射量得到大氣折射率，進(jìn)而通過折射率與溫度、氣壓和水汽壓之間的函數(shù)關(guān)系，最后估算出大氣層中的可降水分；連續(xù)工作的地基GNSS遙感水汽探測(cè)系統(tǒng)可用來估算測(cè)站上空的水汽總量、廓線、電子濃度總量等。全球定位系統(tǒng)氣象觀測(cè)站（GPS/MET）由衛(wèi)星接收天線、機(jī)柜、UPS等構(gòu)成，原始觀測(cè)資料通過通信網(wǎng)絡(luò)連接到國(guó)家氣象信息中心，由國(guó)家氣象信息中心將原始資料傳至氣象探測(cè)中心處理成水汽數(shù)據(jù)并進(jìn)行質(zhì)量控制，形成可用的水汽數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

1.1 電離層的延遲

最大的大氣信號(hào)延遲來自電離層，距地面大約為50-500公里，這個(gè)層面含有大量的電離子；由于電離層折射與信號(hào)頻率直接相關(guān)，利用雙頻信號(hào)的線性組合即可消除其影響。這就是為什么GPS發(fā)射雙頻信號(hào)的一個(gè)主要原因，也是為什么在高端應(yīng)用中要采用雙頻接收機(jī)的主要原因。

1.2 對(duì)流層的延遲

距地面高度50公里以下的被稱為中性大氣，在該區(qū)域發(fā)生的信號(hào)延遲主要是由于氣溫、氣壓和水汽的不斷變化所引起的；中性大氣所引起的延遲最主要來自于9-16公里以下的對(duì)流層中的水汽在含量與分布上的變化；由于對(duì)流層的延遲與信號(hào)頻率有關(guān)，并且是高精度GPS衛(wèi)星大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)的主要誤差源之一，因此，在GPS大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)的精密計(jì)算中都需要把對(duì)流層的延遲作為誤差參數(shù)來進(jìn)行解算和分離。

2 GPS/MET站日常維護(hù)一般安全預(yù)防措施

各臺(tái)站根據(jù)《關(guān)于印發(fā)全球定位系統(tǒng)氣象觀測(cè)（GPS/MET）站觀測(cè)規(guī)范（試行）的通知》文件精神，按照《全球定位系統(tǒng)氣象觀測(cè)（GPS/MET）站觀測(cè)規(guī)范（試行）》做好GPS/MET站的監(jiān)測(cè)維護(hù)工作。

2.1 遠(yuǎn)離通電電路

維修人員在任何時(shí)候都必須遵守所有安全條例。當(dāng)電源接通時(shí)，不要在設(shè)備內(nèi)部更換元件或者做調(diào)試。在某些情況下，由于電容儲(chǔ)存電荷，即使電源處于關(guān)的位置時(shí)也存在危險(xiǎn)電壓。為了避免事故發(fā)生，任何時(shí)候接觸設(shè)備之前，都必須斷開電源，把電路接地和放電。錯(cuò)接電子設(shè)備會(huì)導(dǎo)致主要的設(shè)備損壞。所以在維護(hù)操作時(shí)，如果重新連，應(yīng)確保連接開關(guān)/顏色編號(hào)正確。

2.2 不要獨(dú)自檢修和調(diào)試

除非有能夠提供幫助的人員在旁邊，否則任何情況下任何人都不能獨(dú)自進(jìn)入封閉的場(chǎng)所檢修或者調(diào)試設(shè)備。不要在外露部件附近使用金屬工具，在距離外露帶電部件的電氣設(shè)備1.5米之內(nèi)不要使用帶金屬的刷子、掃帚或者其他工具。完成有關(guān)設(shè)備維護(hù)工作后，立即將所有連鎖開關(guān)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。在沒采用相應(yīng)控制和安全措施的情況下，操控機(jī)械、移動(dòng)物體或類似的檢測(cè)應(yīng)用。

2.3 使用限制

儀器對(duì)環(huán)境條件的要求與人所能適應(yīng)的環(huán)境條件相似：不適合在有腐蝕，易燃易爆的場(chǎng)合使用。在危險(xiǎn)地區(qū)、與電力裝置接近的地區(qū)或類似地區(qū)工作時(shí)，儀器負(fù)責(zé)人一定要預(yù)先與當(dāng)?shù)氐陌踩鞴軝C(jī)構(gòu)和安全專家取得聯(lián)系。

3 GPS/MET站日常維護(hù)注意事項(xiàng)

3.1 提高思想認(rèn)識(shí)，做好日常維護(hù)。

室外天線外面不要增加金屬外殼，如果為了美觀可以增加玻璃鋼罩。內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)分開的站點(diǎn)，注意填寫網(wǎng)絡(luò)配置時(shí)不要填錯(cuò)。更改頁(yè)面信息一定要做好記錄。天線與接收機(jī)的電纜接頭一定擰正擰緊。注意抻拉線纜時(shí)，不要太過用力導(dǎo)致電纜損壞。保持GPS/MET站設(shè)備處于正常連續(xù)的運(yùn)行狀態(tài)，觀測(cè)人員在觀測(cè)正點(diǎn)10分鐘檢查觀測(cè)文件的傳輸情況，遇有接收機(jī)文件沒有生成等問題，臺(tái)站人員應(yīng)及時(shí)通知維護(hù)和保障人員。遇有網(wǎng)絡(luò)通訊異常造成的文件未及時(shí)傳輸，臺(tái)站人員應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)連通后，進(jìn)行數(shù)據(jù)的補(bǔ)傳。GPS/MET站的終端微機(jī)安裝正版防病毒軟件，并及時(shí)更新，確保終端微機(jī)和數(shù)據(jù)文件備份載體免受病毒的影響。

3.2 加強(qiáng)業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)，及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)業(yè)務(wù)交流。

業(yè)務(wù)人員應(yīng)掌握觀測(cè)設(shè)備、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)幕驹恚?dāng)觀測(cè)設(shè)備等出現(xiàn)一般故障時(shí)應(yīng)能及時(shí)排除，出現(xiàn)大故障時(shí)能查找故障原因。積極參加業(yè)務(wù)主管部門組織的專項(xiàng)業(yè)務(wù)技術(shù)進(jìn)修培訓(xùn)，不斷掌握新的觀測(cè)業(yè)務(wù)技術(shù)知識(shí)和新儀器的使用維護(hù)方法。對(duì)新增的業(yè)務(wù)組織好學(xué)習(xí)和經(jīng)驗(yàn)交流，對(duì)儀器設(shè)備及運(yùn)行中出現(xiàn)的各種問題及時(shí)總結(jié)，確保再次出現(xiàn)時(shí)能夠處理的及時(shí)準(zhǔn)確。建立專用值班工作日記，當(dāng)班人員認(rèn)真填寫檢查處理的情況。當(dāng)發(fā)現(xiàn)儀器故障時(shí)，應(yīng)在值班工作日記詳細(xì)記錄，并向下一班交待注意事項(xiàng)。對(duì)儀器設(shè)備包括接收機(jī)、天線的更換和檢定，業(yè)務(wù)軟件的更新或升級(jí)，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)登記。注意觀測(cè)場(chǎng)周圍的環(huán)境變化，當(dāng)有影響觀測(cè)環(huán)境保護(hù)的現(xiàn)象或可能影響觀測(cè)記錄的干擾源時(shí)，應(yīng)及時(shí)報(bào)告。

3.3 做好設(shè)備防雷工作。

GPS/MET站的觀測(cè)場(chǎng)和值班室防雷應(yīng)符合QX30—2004《自動(dòng)氣象站場(chǎng)室防雷技術(shù)規(guī)范》的要求。GPS/MET站的雷電防護(hù)等級(jí)為一級(jí)。在觀測(cè)場(chǎng)盡可能安裝避雷針，使天線在設(shè)備的有效保護(hù)范圍內(nèi)。低壓配電系統(tǒng)應(yīng)安裝3級(jí)SPD進(jìn)行保護(hù)。

[1]中國(guó)氣象局.地面氣象觀測(cè)規(guī)范[M].北京:氣象出版社,2003.

[2]中國(guó)氣象局.地面氣象測(cè)報(bào)業(yè)務(wù)軟件操作手冊(cè)[M].北京:氣象出版社,2005.

[3]陳明.自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)錯(cuò)情分析與處理方法[J].遼寧氣象,2005(02):44-45.

[4]陳明,樊新宇，蓋曉波等.自動(dòng)氣象站Z文件的異常處理及臺(tái)站級(jí)質(zhì)量控制[J].貴州氣象,2011(03).