淺析DSG1型降水現(xiàn)象儀

文斌青 陳國強(qiáng)

摘 要：DSG1型降水現(xiàn)象儀的安裝實(shí)現(xiàn)了天氣現(xiàn)象要素觀測、數(shù)據(jù)采集、和數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化，進(jìn)一步提高了氣象災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警能力。本文主要介紹DSG1型降水現(xiàn)象儀的工作原理、安裝要求、日常維護(hù)及故障的分析處理。

關(guān)鍵詞：DSG1型降水現(xiàn)象儀；工作原理；調(diào)試維護(hù)；故障排查

中圖分類號(hào)：S163 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190530060

1 DSG1型降水現(xiàn)象儀工作原理

DSG1型降水現(xiàn)象儀是一種基于激光衰減原理進(jìn)行測量的光學(xué)測量系統(tǒng)。通過采樣區(qū)內(nèi)的降水粒子對(duì)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(shí)別降水現(xiàn)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(jù)降水粒子速度（V）和降水粒子直徑（φ）在的分布，判別對(duì)應(yīng)的降水。

當(dāng)降水粒子2.8m/s0.2mm時(shí)對(duì)應(yīng)降水為雪；當(dāng)降水粒子V>2.8m/s，且粒子φ>0.6mm時(shí)對(duì)應(yīng)降水為混合降水；當(dāng)降水粒子V<2.8m/s，且粒子φ<0.6mm時(shí)對(duì)降水為毛毛雨；當(dāng)降水粒子V>10m/s，且粒子 φ>5mm 時(shí)為冰雹。

2 DSG1型降水現(xiàn)象儀系統(tǒng)組成及安裝調(diào)試和維護(hù)2.1 系統(tǒng)組成

DSG1型降水現(xiàn)象儀由降水現(xiàn)象傳感器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器和供電系統(tǒng)等組成，通過綜合硬件集成控制器將數(shù)據(jù)資料傳輸?shù)綐I(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)（圖1）。

2.2 安裝調(diào)試

2.2.1 天氣現(xiàn)象儀的安裝位置

天氣現(xiàn)象儀的安裝位置應(yīng)符合《地面氣象觀測規(guī)范》中儀器布局原則。傳感器應(yīng)南北向安裝，接收端在南面，發(fā)射端在北面，即傳感器的門方向朝西。

2.2.2 降水?dāng)?shù)據(jù)讀取

天氣現(xiàn)象儀安裝完成后，人工模擬降水并用筆記本連接降水現(xiàn)象儀協(xié)議轉(zhuǎn)換器通過SSCOM32串口調(diào)試軟件讀取數(shù)據(jù)，判斷降水現(xiàn)象儀情況。

在SSCOM32軟件中輸入RDSP命令并發(fā)送，若返回的數(shù)據(jù)格式中有“NOT_EXIST@”字樣，可判斷出傳感器未和協(xié)議轉(zhuǎn)換器連接，應(yīng)檢查線路是否連接正確或松動(dòng)。若返回的數(shù)據(jù)為1024個(gè)3位粒子數(shù)傳感器連接正常。

在SSCOM32軟件中輸入READDATA命令并發(fā)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(jù)返回信息中ANA（降水類型標(biāo)識(shí)）前的觀測項(xiàng)目數(shù)21可判斷傳感器正常，若不是21則不正常。根據(jù)sA（窗口污染情況變量名）后的數(shù)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(xiàn)象儀日常維護(hù)

2.3.1 注意事項(xiàng)

確保電路連接正確，以防燒壞降水現(xiàn)象儀元器件；勿直視鏡頭，對(duì)傳感器鏡頭進(jìn)行擦拭維護(hù)時(shí)戴防護(hù)眼鏡，以防激光對(duì)視網(wǎng)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(fā)射和接收。

2.3.2 日常維護(hù)

定期清潔鏡頭，防止鏡頭污染影響天氣現(xiàn)象采集；及時(shí)清除采樣區(qū)內(nèi)蜘蛛網(wǎng)、樹枝、樹葉等雜物，以防遮擋光路影響激光的發(fā)射和接收，影響天氣現(xiàn)象的采集；清洗防濺網(wǎng)，以防防濺網(wǎng)小孔被堵在降水時(shí)濺落的雨滴濺入采樣區(qū)影響天氣現(xiàn)象的采集。定期檢查光纖、電源及傳感器接線是否松動(dòng)，以防影響天氣現(xiàn)象儀的數(shù)據(jù)的采集、傳輸。

3 DSG1型天氣現(xiàn)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(jī)蓋，可看到傳感器狀態(tài)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(shè)備通信時(shí)才亮，其他時(shí)間處于熄滅狀態(tài)，異常情況下為閃爍或長滅狀態(tài)；故障指示燈（C）正常情況下為熄滅狀態(tài)，異常情況為閃爍狀態(tài)；采樣指示燈（D）正常情況下當(dāng)有粒子通過時(shí)為閃爍狀態(tài)，異常情況當(dāng)有粒子通過時(shí)為熄滅狀態(tài)?？筛鶕?jù)故障指示燈（C）和采樣指示燈（D）的狀態(tài)對(duì)傳感器是否正常進(jìn)行判斷。

3.2 電源故障

在降水現(xiàn)象儀運(yùn)行中，出現(xiàn)電源故障時(shí)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(jī)箱內(nèi)直流輸出電壓，如果電壓正常則傳感器線纜松動(dòng)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(guān)故障需更換空開。若空開交流輸出正常，測量開關(guān)電源輸入端交流電壓是否為220V，若不正常則空開和開關(guān)電源間的線纜故障需更換線纜；若正常則測量開關(guān)電源輸出端直流電壓是否為12V左右，若不是則需調(diào)整或更換開關(guān)電源。

3.3 數(shù)據(jù)缺測

當(dāng)業(yè)務(wù)軟件中降水現(xiàn)象數(shù)據(jù)缺測時(shí)，首先檢查降水現(xiàn)象儀是否在軟件上掛載且軟件中的通訊參數(shù)配置是否正確，檢查供電是否正常；檢查協(xié)議轉(zhuǎn)換器工作情況及參數(shù)配置情況；若正常，則需用計(jì)算機(jī)直連天氣現(xiàn)象傳感器，檢查傳感器每分鐘輸出的內(nèi)容及格式是否正確，有無亂碼或是否符合當(dāng)前天氣現(xiàn)象等內(nèi)容判斷傳感器是否正常；若正常，則需檢查光纖、串口服務(wù)器、光纖轉(zhuǎn)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(xiàn)象儀數(shù)據(jù)缺測的故障。

3.4 降水類型錯(cuò)誤

在觀測中，出現(xiàn)降水類型錯(cuò)誤時(shí)，應(yīng)檢查發(fā)射單元和接收單元光路是否受阻或干擾，及時(shí)維護(hù)清除光路上的障礙物。邊緣效應(yīng)、雨滴飛濺、強(qiáng)風(fēng)干擾、重疊效應(yīng)等干擾因素也會(huì)引起降水類型的誤判。由于發(fā)射單元和接收單元的錯(cuò)位造成降水類型漏報(bào)。采樣區(qū)的局限性也會(huì)造成漏報(bào)。

3.5 通信故障

降水現(xiàn)象是通過綜合硬件集成控制器將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綐I(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)的，如果ISOS軟件中除降水現(xiàn)象外的其余設(shè)備數(shù)據(jù)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(wǎng)線等正常。檢查對(duì)綜合硬件集成控制器在業(yè)務(wù)機(jī)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(shù)。檢查天氣現(xiàn)象儀到綜合硬件集成控制器的光纖通斷并收發(fā)交叉連接。檢查光纖轉(zhuǎn)換器上的DIP開關(guān)設(shè)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(xiàn)象儀通信故障。

4 結(jié)論

DSG1型降水現(xiàn)象儀的使用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)降水現(xiàn)象的全天候連續(xù)觀測，使觀測資料連續(xù)化。本文從降水現(xiàn)象儀建設(shè)要求、工作原理、日常維護(hù)、故障排查維修等方面進(jìn)行介紹，為保障降水現(xiàn)象儀正常運(yùn)行給臺(tái)站業(yè)務(wù)人員提供借鑒。

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