淺議自動氣象站數據采集器校準方法

趙永麗　達娃多吉尼瑪卓瑪

摘要：總結了數據采集器校準實踐工作的多年經驗，給出了自動氣象站采集器的校準方法、操作步驟及注意事項。并以使用JJQ1型信號模擬器校準DT50采集器為例，介紹了示值校準方法和流程，同時列舉了選用其他型號信號模擬器作為標準器的校準方法，以及校準新型自動氣象站數據采集器、校準正在使用中的采集器等的注意事項，并給出了示值誤差的計算方法。

關鍵詞：自動氣象站；數據采集器；信號模擬器；校準方法

前言

自動觀測站是我國氣象局重要的組成部分，其承擔著基層氣象數據記錄的重要使命。周期性的采集數據并對數據進行完善處理是自動觀測站的重要使命。近年來，我國氣象服務行業不斷發展并取得了一系列的成果，氣象觀測站為我國氣象事業作出了巨大貢獻。自動觀測站的氣象采集器中的模擬通道其校準結果往往偏差較大，較大的偏差也進一步限制了氣象數據采集的準確性。現有的自動站的氣象采集偏差往往超出了相對應傳感器的允許誤差。新的《綜合氣象觀測系統發展規劃（2014—2020年）》對氣象數據的準確性提出了明確的要求，要不斷完善氣象要素的計量核定以及現場校準準則，對程序和技術都不斷提出了新的要求，健全現有的計量方法盡全力保證數據的準確真實性。上述相關法規政策也對氣象部門提出了很高的要求，基層氣象部門也要做出相應的對策以便滿足相關法規的要求。

在當前的數據信息采集過程中缺乏一套完善，科學并操作性能稍強的采集器校準方法，因此有必要開發一套科學行之有效且對實驗結果穩定的現場校準自動氣象站或者數據采集標準法則。

1.校準原則

數據的采集是在自動站的傳感器上進行，在自動站的內部設置了微處理器，這些微處理器會按照規定的運算法則將采集的數據進行運算和控制，進而生產氣象要素所需的觀察值，最后自動站會按照一定的參考格式將上述數據存儲到硬盤中。上述過程是整個數據采集的簡略過程，籠統地說可以分為數據的采集，數據的傳輸以及數據的存儲。三個過程缺一不可，這三個過程同時構成了自動站的采集過程。采集器通道那作為采集器向下一個環節輸出信號的通道，在自動站中占有一席之地，通道可以分為數字量采集通道和模擬量采集通道。校準數據采集器通道的示意差值模擬信號。信號傳遞通道對信號的傳輸來說至關重要，他可以影響信號的強弱，例如溫度通道可以選擇高精度的固定無源電阻器作為標準器，但作為標準器的信號模擬器的準確度等級要高于被校準采集器。

2.校準方法

2.1校準順序

在進行數據采集器的校準時首先進行外觀檢查，若是外觀出現問題將會直接影響數據的準確性，外觀校準合格夠才能進行下一步的校準-示意誤差校準。一般在進行外觀檢查校準時首先要進行型號，出廠編號，成產廠家等一些列的校準。外觀結構應該沒有瑕疵，不影響視覺檢查。外邊的涂層不應該氣泡，皸裂等。塑料和金屬鋼管應該沒有凹痕。

2.2示值校準方法

校準工作要在滿足數據采集器和信號模擬器使用條件的環境中進行。以使用JJQ1型信號模擬器校準DT50采集器為例，介紹示值校準流程和方法。在開機前，將信號模擬器、采集器與校準用電腦同時接地，校準時，信號模擬器通常使用內部電池供電，開機后根據需要預熱20min。校準時，用通信線將采集器與電腦連接。在信號模擬器的電腦控制軟件中新建被校采集器信息，設置通信參數，實現信號模擬器、采集器與管理系統軟件之間的通信連接。

在校準點的選擇中，各地也可根據所處的地理位置、海拔高度和氣象要素年極值等條件選擇相應的校準點。風向校準點是根據7位格雷碼的全“0”狀態和全“1”狀態確定的，解決了角度區間的缺測問題[7]。使用其他類型如沒有配套管理軟件、只有單項或部分要素的信號模擬器校準采集器時，可以使用信號模擬器的調節旋鈕或操作面板按鈕設定相應的校準點，充分穩定后，使用采集器監控軟件或采集器面板顯示器讀取通道示值結果，后將數據記錄到數據記錄表中。每個校準點連續讀取3次數據（降水數據僅記錄每分鐘的變化量），讀數時間間隔不小于1min。對于新型自動站采集器，如DZZ4型自動氣象站，由于其采集系統是由主采集器、溫濕分采、地溫分采、輻射分采等組成的，且它們分散布置在觀測場中不同位置，因此，校準時就要采用對主采集器和分采集器進行分別校準的方法。對于可修改系統時間的采集器（如DT50），建議先修改其系統日期至距當前時間1a以上的某一日。

3.結語

氣象自動站的建立是我國氣象信息建設的基礎，氣象信息的收集必須準確無誤。此文提出的采集器校準操作方法及其注意事項適用于實驗室或現場校準，是多年的采集器校準實踐工作的經驗總結，可為數據采集器計量校準工作提供技術參考，保證氣象探測數據的準確性。

參考文獻：

[1]施昌彥.測量儀器特性評定指南[M].北京：中國計量出版社，2003：35-36.

[2]朱樂坤，李林.前向散射能見度儀校準技術[J].氣象科技，2013，41（6）：1003-1007.

[3]韓廣魯，孫嫣，邊文超，等.CAWS600型自動氣象站采集器通道誤差修正[J].氣象科技，2012，40（5）：755-758.

[4]梁志國，周艷麗，王章全，等.JJF1048數據采集系統校準規范[S].北京：中國航空工業總公司第三○四研究所，1995：4.

[5]李偉雄.自動氣象站數據采集器常用校準方法[J].中國計量，2008，（5）：83-84.

[6]劉軍，王力，胡林宏，等.CQSSJ-1標準信號發生器在DYYZII型采集器校準中的應用[J].氣象水文海洋儀器，2012，（2）：81-83.

[7]鄭亮，張天華，張虎，等.自動氣象站風向測量系統現場校準方法改進的探討[J].氣象科技，2014，42（4）：593-596.

[8]中國氣象局.地面氣象觀測規范[M].北京：氣象出版社，2008：5-7.[9]李黃.自動氣象站實用手冊[M].北京：氣象出版社，2007：131.