淺析DSG1型降水現象儀

文斌青 陳國強

摘 要：DSG1型降水現象儀的安裝實現了天氣現象要素觀測、數據采集、和數據處理的自動化，進一步提高了氣象災害的監測預警能力。本文主要介紹DSG1型降水現象儀的工作原理、安裝要求、日常維護及故障的分析處理。

關鍵詞：DSG1型降水現象儀；工作原理；調試維護；故障排查

中圖分類號：S163 文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190530060

1 DSG1型降水現象儀工作原理

DSG1型降水現象儀是一種基于激光衰減原理進行測量的光學測量系統。通過采樣區內的降水粒子對激光衰減的程度來檢測降水粒子的直徑和下落末速度，通過分析降水粒子的雨滴速度譜和雨滴譜來識別降水現象。

建立降水粒子直徑和降水粒子下降速度與降水類型之間的模型，根據降水粒子速度（V）和降水粒子直徑（φ）在的分布，判別對應的降水。

當降水粒子2.8m/s0.2mm時對應降水為雪；當降水粒子V>2.8m/s，且粒子φ>0.6mm時對應降水為混合降水；當降水粒子V<2.8m/s，且粒子φ<0.6mm時對降水為毛毛雨；當降水粒子V>10m/s，且粒子 φ>5mm 時為冰雹。

2 DSG1型降水現象儀系統組成及安裝調試和維護2.1 系統組成

DSG1型降水現象儀由降水現象傳感器、協議轉換器和供電系統等組成，通過綜合硬件集成控制器將數據資料傳輸到業務計算機（圖1）。

2.2 安裝調試

2.2.1 天氣現象儀的安裝位置

天氣現象儀的安裝位置應符合《地面氣象觀測規范》中儀器布局原則。傳感器應南北向安裝，接收端在南面，發射端在北面，即傳感器的門方向朝西。

2.2.2 降水數據讀取

天氣現象儀安裝完成后，人工模擬降水并用筆記本連接降水現象儀協議轉換器通過SSCOM32串口調試軟件讀取數據，判斷降水現象儀情況。

在SSCOM32軟件中輸入RDSP命令并發送，若返回的數據格式中有“NOT_EXIST@”字樣，可判斷出傳感器未和協議轉換器連接，應檢查線路是否連接正確或松動。若返回的數據為1024個3位粒子數傳感器連接正常。

在SSCOM32軟件中輸入READDATA命令并發送，返回如下信息BG，857816，00，YWTR，000，20170309115500，001，001，21，ANA，01，0，z，1，xA，6，xD，0，xDV，136，xE，4，xEV，136，xH，0，xHV，136，xJ，0，xJV，02，xK，0，xKV，135，wA，0，wAV，0093，wF_B，0，wF_BV，0050，wE，0，wEV， 0093，vA，0，sA，0，rI，0，1724，ED 根據返回信息中ANA（降水類型標識）前的觀測項目數21可判斷傳感器正常，若不是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。

2.3 DSG1型降水現象儀日常維護

2.3.1 注意事項

確保電路連接正確，以防燒壞降水現象儀元器件；勿直視鏡頭，對傳感器鏡頭進行擦拭維護時戴防護眼鏡，以防激光對視網膜造成損傷；勿打開傳感器鏡頭，以防鏡頭損傷影響激光的發射和接收。

2.3.2 日常維護

定期清潔鏡頭，防止鏡頭污染影響天氣現象采集；及時清除采樣區內蜘蛛網、樹枝、樹葉等雜物，以防遮擋光路影響激光的發射和接收，影響天氣現象的采集；清洗防濺網，以防防濺網小孔被堵在降水時濺落的雨滴濺入采樣區影響天氣現象的采集。定期檢查光纖、電源及傳感器接線是否松動，以防影響天氣現象儀的數據的采集、傳輸。

3 DSG1型天氣現象儀故障排查及維修

3.1 傳感器故障

在供電正常的情況下，打開傳感器主機蓋，可看到傳感器狀態指示燈如圖2，A/B燈為通信指示燈，C燈為故障指示燈，D燈為采樣指示燈。

通信指示燈（A/B）正常情況下僅在與外部設備通信時才亮，其他時間處于熄滅狀態，異常情況下為閃爍或長滅狀態；故障指示燈（C）正常情況下為熄滅狀態，異常情況為閃爍狀態；采樣指示燈（D）正常情況下當有粒子通過時為閃爍狀態，異常情況當有粒子通過時為熄滅狀態。可根據故障指示燈（C）和采樣指示燈（D）的狀態對傳感器是否正常進行判斷。

3.2 電源故障

在降水現象儀運行中，出現電源故障時用萬用表測量傳感器輸入端直流電壓是否為12V左右，若不是測量機箱內直流輸出電壓，如果電壓正常則傳感器線纜松動檢查線纜；如果電壓不正常則檢查空開輸入端和輸出端電壓，若輸入端電壓220V正常，輸出端不正常則可判斷空氣開關故障需更換空開。若空開交流輸出正常，測量開關電源輸入端交流電壓是否為220V，若不正常則空開和開關電源間的線纜故障需更換線纜；若正常則測量開關電源輸出端直流電壓是否為12V左右，若不是則需調整或更換開關電源。

3.3 數據缺測

當業務軟件中降水現象數據缺測時，首先檢查降水現象儀是否在軟件上掛載且軟件中的通訊參數配置是否正確，檢查供電是否正常；檢查協議轉換器工作情況及參數配置情況；若正常，則需用計算機直連天氣現象傳感器，檢查傳感器每分鐘輸出的內容及格式是否正確，有無亂碼或是否符合當前天氣現象等內容判斷傳感器是否正常；若正常，則需檢查光纖、串口服務器、光纖轉換器等通信鏈路是否正常。通過以上步驟的排查基本能判斷和解決降水現象儀數據缺測的故障。

3.4 降水類型錯誤

在觀測中，出現降水類型錯誤時，應檢查發射單元和接收單元光路是否受阻或干擾，及時維護清除光路上的障礙物。邊緣效應、雨滴飛濺、強風干擾、重疊效應等干擾因素也會引起降水類型的誤判。由于發射單元和接收單元的錯位造成降水類型漏報。采樣區的局限性也會造成漏報。

3.5 通信故障

降水現象是通過綜合硬件集成控制器將數據傳輸到業務計算機的，如果ISOS軟件中除降水現象外的其余設備數據正常，則可判斷綜合硬件集成控制器到值班室的光纖、光纖通信盒、網線等正常。檢查對綜合硬件集成控制器在業務機上映射出來的端口是否正確，若不正確修改軟件上的通信參數。檢查天氣現象儀到綜合硬件集成控制器的光纖通斷并收發交叉連接。檢查光纖轉換器上的DIP開關設置是否為：“ON、OFF、OFF、OFF”（1、2、3、4位）。通過以上步驟的排查基本能判斷和解決降水現象儀通信故障。

4 結論

DSG1型降水現象儀的使用，實現了對降水現象的全天候連續觀測，使觀測資料連續化。本文從降水現象儀建設要求、工作原理、日常維護、故障排查維修等方面進行介紹，為保障降水現象儀正常運行給臺站業務人員提供借鑒。

參考文獻

[1] 陳應河，李冬梅.淺析DSG1降水現象儀的管理與維護[J].科技風，2017（20）：110.

[2] 柳靜.降水現象儀的常見故障及維修維護[J].防護工程，2018（29）：430.

[3] 朱翠紅，武安邦. DSG1型降水現象儀的工作原理及維護維修[J].農家科技，2018（2）：74-75.