長沙市綜合氣象觀測儀器試驗考核過程及建議

宋偉++潘江萍

摘要 長沙綜合氣象觀測試驗基地在2014年5月29日至2015年6月21日對云外場和雨滴譜儀器首次維護考核，對儀器工作原理、儀器核心結構、文件數據格式有新的認識和了解。在考核期間，遇到了供電、儀器、軟件、終端系統等故障，暴露出考核中存在的不少問題。通過對基地考核評估的探索，建議建立相應的制度，使考核工作更加順利。

關鍵詞 氣象觀測儀器；試驗；考核；云；雨滴譜儀；湖南長沙

中圖分類號 P414 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）01-0208-02

Process and Suggestions of Comprehensive Meteorological Observation Instrument Test in Changsha City

SONG Wei PAN Jiang-ping

（Changsha Meteorological Bureau of Hu′nan Province，Changsha Hu′nan 410205）

Abstract The maintenance and assessment of cloud field and rain spectrum instrument was conducted at Changsha Comprehensive Meteorological Observation Test Base from May 29，2014 to June 21，2015 for the first time. There was a new understanding about the instrument work principles，instrument core structure and file data format. During the examination，failures of power supply，equipment，software，and terminal system came out，which exposed the problems in test. Through the exploration of the evaluation and assessment of the base，the corresponding system was proposed to develop，in order to make the assessment work more smoothly.

Key words meteorological observation instrument；test；assessment；cloud；raindrop spectrometer；Changsha Hunan

地面觀測的信息和數據是為天氣預報預警、氣候預測預估、氣象服務、防災感災、氣象科學研究提供第一手觀測資料，隨著科學技術的進步和氣象觀測項目的擴充，氣象觀測將基礎理論與現代科學技術相結合，利用光電聲學的原理和信號的變化逐步取代傳統的地面氣象儀器。地面氣象觀測總體上將朝遙感遙測、自動化、高精度、高時空、高分辨率方向發展[1]。長沙綜合氣象觀測實驗基地（以下簡稱基地）是中國氣象局確立的南方儀器實驗考核評估基地，基地任務是評估高端精密觀測設備的性能狀態、考核試驗數據信息對比分析、擔負儀器日常維護、異常故障處理等。本文通過對2014年5月29日至2015年6月21日在基地進行的云外場和雨滴譜考核過程以及過程中發生的問題進行探討，以便今后更好地完成考核任務。

1 儀器試驗考核概況

1.1 云外場

從2014年5月29 日至2015年1月7日安徽藍盾光電子有限公司、華云氣象科技有限公司、洛陽凱邁電子有限公司等8家公司進行云高、云量的考核，并與標準云儀器、人工觀測進行對比。

1.2 雨滴譜

從2014年7月1日至2015年6月21日有無錫無線電科研所浙江大立科技有限公司、北京維天信氣象設備有限公司、陜西中天火箭技術股份有限公司等8家公司進行降水起始時間、速率和強度的考核，并與標準校準儀、人工觀測、自動站數據進行對比。

2 儀器試驗考核過程

2.1 標準云儀器數據整理與自動數據、人工觀測

標準云儀器主要是對高、中、低3層云的高度，每1 h查看45～54分10 min的數據，填寫此10 min出現的云高最多的高度，以百米位數據對比、千位照實、十位與個位用“0”補充。如果各占平均，則填寫“復雜”，不需填寫具體高度；云量則從自動圖片中讀取，云量可記為“10-”或“10”時，標準云量中直接記錄占天空的100%；如果從自動圖片中顯示無云，則直接在標準云量中記錄占天空的0%；其他云量，通過自動圖片與人工勾畫云量并結合公式計算占天空的百分比。在同一時間進行人工觀測云高、云量和云狀與考核廠家數據比較，并填入云觀測記錄表，同時填入自動站相對濕度、天氣現象、能見度[2-3]。

2.2 雨滴譜考核儀器與自動站數據人工觀測整理

雨滴譜標準器主要是對降水現象自動觀測，每1 min產生1個圖片并記錄降水起始時間，以0：00為日界。每日20：00查看圖片統計降水起始時段、過程累計時間、分鐘降水量累計值、計算雨強并與人工觀測數據比較，填入降水加密觀測記錄表[4-5]。

3 儀器故障及處理

（1）查數據發現軟件出現故障。云高儀軟件無故卡死，重啟電腦，恢復正常，并重新下載數據。

（2）激光測云儀軟件停止工作。因兩廠家采集軟件共用一臺電腦，廠家遠程查看數據時關閉另一廠家采集軟件，觀測人員疏忽儀器的巡視，造成記錄缺測，發現問題重啟軟件，即時數據恢復正常，重新下載歷史數據不成功。

（3）云高云量儀無云圖。巡檢儀器，終端系統和采集軟件正常，發現集成電路板顯示燈不亮，重啟空氣開關，更換保險，故障沒有排除，后更換電路集成板，云圖恢復正常。電路板故障時段數據缺測，故障產生原因為雷擊所致。

（4）云高云量儀數據存盤異常。檢查時終端系統、采集軟件、儀器運行正常。重啟電腦和儀器數據也無法存盤，重建文件夾，將數據剪切另存，重啟電腦數據存盤恢復正常。故障原因是數據存盤已滿。

（5）軟件經常無故卡死，數據無法下載。采集軟件升級維護，卡死故障排除。

（6）顯示器無數據。采集軟件無數據，所有系統正常，原因不明，發現數據線布局不規范，數據線易松動。重新布局數據線，固定串口，故障排除，數據恢復正常。

（7）所有廠家無數據。采集軟件，終端系統正常，巡檢場外儀器發現無發射近紅外光脈沖信號。判斷電路故障，檢查電源，發現場外電源箱無電源進入。修復進電電源，儀器故障排除，數據恢復正常。

（8）部分數據缺測。查詢數據缺測時間，分析原因為整改升級影響。

4 建議

在考核期間，遇到了供電、儀器雷擊、終端系統等故障以及人工對比觀測中等不少問題，在考核評估過程總結了一些經驗。為此，從基地考核的管理工作的幾個方面進行總結，為以后更好地開展試驗工作奠定基礎。規章制度是應該遵守的，用來規范行為的規則、條文，它能夠保證良好的秩序，是各項事業成功的重要前提。建立科學的制度，能降低“風險”、堅持“勤政”、促進“發展”。

4.1 學習培訓

由于考核的廠家多，屬于前端高精密儀器，數據存盤位置不同，儀器結構復雜，維護要求嚴格，產生的各類問題較多，觀測員應在考核開始之前接受系統的培訓。培訓的主要著重點在于提高思想認識，制定培訓手冊；明確考核任務，細化各項考核制度；統一填寫方法，學習各類表格故障的填寫；數據和各類表格定時歸檔整理；各廠家制定儀器說明書必須認真學習，掌握儀器基本原理。通過培訓考核人員應學會儀器日常維護、簡單的儀器故障排除以及資料的運用。

4.2 考核業務流程

業務流程主要規范日常業務工作的運行，保障儀器數據工作正常的前提。主要規定每日必須有固定巡檢的時間、填寫值班日志，做到當面交接班。巡檢內容：①終端系統巡檢視：檢查各考核廠家終端與電腦、設備供電的通訊狀態、文件數據記錄的完整性、終端運行時鐘的準確性。出現問題及時記入《故障維修表》。②儀器巡檢：認真檢查觀測儀器的供電狀態、運行狀態運，出現問題及時維護，記錄并按規定通知相關部門；降水發生、強風沙塵、凍結和停電來電時要重點檢查和處理事項。③供電設備巡檢：檢查UPS電源；每月定時啟動應急供電設備1次；停電后及時巡檢終端系統、儀器巡視及UPS供電設備。來電后及時巡檢終端系統和儀器巡視查看文件數據是否完整，出現問題及時記入《故障維修表》。④其他注意事項：注意巡檢因降水引起的臟污、遮蔽，確認儀器是否清潔，及時清理并記錄；強風是否導致儀器松動、變形和觀測窗損壞；冰凍發生是否導致儀器觀測窗遮蔽、觀測儀器轉動部分卡滯。可簡單維護的須及時處理，否則及時報告并記錄。

4.3 故障報告制度

因天氣、供電等其他原因造成儀器或終端出現故障，觀測人員無法修復應及時報告和故障登記，應建立通訊聯系錄，方便快捷聯絡；巡檢時儀器或終端出現故障，應及時維護并填寫故障維修表，應清楚地寫明故障發現時間和故障出現時間，故障排除時間、故障儀器廠家、故障原因、故障類別、故障現象描敘、故障記錄截圖、是否通知廠家（通知時間、結果及聯系人姓名）、故障時段內數據缺測及合計缺測具體分鐘數、修復結果以及故障處理人姓名。

4.4 試驗數據文件和儀器故障維修表歸檔制度

每月試驗數據歸檔、標準校準儀數據歸檔、人工觀測數據整理歸檔，故障維修表格整理。

4.5 儀器、數據故障分析評估考核制度

每月對終端系統評估分析；每月對天氣、供電以及不明原因等導致的儀器故障評估分析；每月對試驗資料數據和人工觀測數據、標準器數據分析應用和對比。主要比對項目：人工觀測云數據、標準器與試驗數據對比；天氣現象開始結束時間與人工、標準器、自動站對比分析；過程降水量與自動站對比分析；過程時間與自動站對比分析；過程降水量與自動站對比分析；本月停電分鐘數；本月正常觀測次數率，統計出數據的缺測率、準確率和數據自動獲取率。根據分析和統計數據考核評估廠家儀器的性能指標。

4.6 場地和實驗室制度

儀器實驗觀測場是考核儀器資料數據的主要場所，必須符合《地面氣象觀測規范》儀器的安裝要求。實驗室內安放電腦，應具備有效的防雷保護措施；安裝空調保持恒溫，各項考核制度和職責懸掛在墻上；并配有專門的資料柜和維護工具箱。安裝供電專線應嚴格按照供電的規范和設計要求進行合理布局，有利于用電操作，配置UPS電源和應急發電設備，空調照明線與微機設備線分開，保證場內各廠家儀器電源有獨立的空氣開關。

4.7 儀器安裝和撤離制度

必須接到業務主管部門的安裝和撤離設備的函，才能進行后續工作。由專業人員、廠家和基地工作人員共同安裝和結束撤離。確定安裝位置，使各儀器間互不影響，嚴格按照儀器的方位要求安裝，例如雨滴譜接收光鏡面需向北，空氣開關電源線數據線貼上標簽，注明廠家，最后調試儀器查看數據。撤移時避免影響其他儀器電源和數據，保證電源安全。建立儀器安裝和撤離檔案，包括廠家儀器名稱、儀器維護工具、安裝和撤離時間、人員、儀器位置照片、通訊聯系方式等，最后簽字交接，同時與大氣探測中心聯系。

4.8 數據保密制度

保證廠家之間實驗儀器考核的公平、公正、透明和數據的保密。考核儀器電腦禁止聯網，禁止設置遠程程序，防止試驗數據廠家私自更改和外泄。廠家進入考核基地，需經大氣探測中心和考核人員的許可，禁止操作與本廠家無關的電腦和儀器。建立進出登記制度（登記進出時間、廠家、工作人員姓名、工作內容）。儀器實驗室安裝攝像頭，24 h監控儀器電腦。

4.9 規范考核數據記錄方法制度

因時間和統計方法不一，造成考核時評估數據有差異，以標準器時間為準，統一采集軟件和采集器時間；所有數據存放路徑統一；觀測項目嚴格按照規定的要求，統一標準記錄；做到旬清月結，及時整理歸檔。

5 結語

綜合氣象觀測試驗儀器考核在全國均屬于開拓性事業，通過對基地實驗儀器考核過程的探索與鉆研以及規范化儀器考核制度，能夠使考核更加順利，能迅速提高基地觀測人員業務水平，更進一步對后續大氣探測中心的儀器考核評估有著重要的借鑒意義。把關儀器實驗考核評估對我國現代化的綜合氣象觀測系統、氣象綜合觀測能力、氣象現代化國際標準、氣象行業大數據的建立有著非常重要的意義。

6 參考文獻

[1] 王振會，黃興友，馬舒慶.大氣探測學[M].北京：氣象出版社，2011.

[2] 崔講學，柯怡明，楊志彪.地面氣象觀測[M].北京：氣象出版社，2011.

[3] 中國氣象局.地面氣象觀測業務規范[M].北京：氣象出版社，2003.

[4] 李黃.自動氣象站實用手冊[M].北京：氣象出版社，2007.

[5] 中國氣象局綜合觀測司.氣象裝備技術保障手冊[M].北京：氣象出版社，2011.