ZQZ－CⅡ型自動站地溫傳感器布線技術(shù)改造及更換方法

楊秀勛，曹威武

(貴州省銅仁市氣象局，貴州 銅仁 554300)

1 地溫場布線改造前的基本概況

銅仁自動氣象站使用的是無錫廠生產(chǎn)的ZQZCⅡ型采集器，其地溫傳感器和連接線是連在一起的，更換地溫傳感器時必須連同連接線整體一起更換。2010年4月8日改造前的布線方式為:地表溫度4根傳感線和淺層地溫4根傳感線共8根傳感連接線是通過同一根規(guī)格為φ50 PVC材料管，進(jìn)入地溫場的，深層地溫4根傳感器連接線也是通過同一根規(guī)格為φ40 PVC管進(jìn)入到地溫場的，且深層地溫傳感器連接線進(jìn)入地溝到接線盒的一段約10 m的距離，連接線沒有采取任何保護(hù)和防水措施，這種初始的安裝方法使連接線在同一根管子內(nèi)容易纏繞，特別是淺層地溫連接線多達(dá)8根，在同一根管子內(nèi)更易纏繞，給傳感器撤換工作帶來不便，具體體現(xiàn)在對地溫場的施工創(chuàng)傷面大，要將沿管線埋設(shè)的土層一一挖開，由于傳感線常在管內(nèi)纏繞，導(dǎo)致從管內(nèi)抽出傳感線困難，從而耽誤更多的時間，這樣會嚴(yán)重影響到地溫數(shù)據(jù)的采集，甚至?xí)斐筛嗟臄?shù)據(jù)缺測，而且一旦出現(xiàn)傳感線接觸不良、斷線等問題后也不利于及時查找和排除故障，影響自動站正常運(yùn)行。

2 地溫傳感器布線改造方案

為了達(dá)到盡可能縮短每次撤換地溫傳感器時間，減少施工撤換和安裝對地溫數(shù)據(jù)采集的影響，需要進(jìn)行合理布線，便于操作，為此，2010年4月8日銅仁國家基本氣象站作出以下地溫場傳感器布線改造方案(見圖1)，供自動站同行參考。

如圖1所示，由于ZQZ－CⅡ型淺層地溫傳感器比較短，而深層地溫傳感器連接線較長，因此，將地溫接線盒放置于靠近淺層地溫附近的地溝內(nèi)，并在安放地溫接線盒的地溝位置砌一個10 cm×10 cm×5 cm(長、寬、高)的凸起平臺，用于放置接線盒。具體布線安裝為:淺層地溫場到接線盒并排安裝布設(shè)8根傳感器線，直線距離為2.3 m，其中地面溫度為4支溫度傳感器線，淺層地溫為4支傳感器線，安裝順序，從上到下分別為0 cm(4根)、5 cm、10 cm、15 cm、20 cm，地溫場到地溝之間每根傳感線均采用規(guī)格為φ20(下同)PVC材料管套住并埋于土層中，為方便查找、撤換和故障排除，在連接線露出地溝一頭分別貼上標(biāo)簽，具體標(biāo)號順序?yàn)?～4號線為地面溫度傳感線，5～8號線分別為5 cm、10 cm、15 cm、20 cm淺層地溫傳感線，為防止多根傳感線相互纏繞打攪，安裝布線時每根傳感線需單獨(dú)套一根PVC管，這樣使布線排列整齊，更加合理，方便撤換，且不易斷離;為了防止降水天氣PVC管內(nèi)積水，造成傳感線短路和數(shù)據(jù)異常，在埋設(shè)線管時，從地溫場到地溝之間應(yīng)有一定的傾斜角度，以確保PVC管內(nèi)如有積水能及時排出流入地溝內(nèi)，避免傳感線在PVC管內(nèi)遭受積水浸泡。同樣在深層地溫場到接線盒之間布設(shè)安裝4根傳感器線，每根傳感線也單獨(dú)套一根PVC材料管，套管間距為50 cm(中對中);安裝順序，從東到西(1～4號線)分別為40 cm、80 cm、160 cm、320 cm，深層地溫場至地溝之間連接線用PVC管套住傳感線埋于土層中，直線距離為2.7 m，地溝至接線盒之間距離為10.0 m，也用PVC管套住保護(hù)傳感線，兩頭分別貼上標(biāo)簽，便于查找和排除故障;同樣為防止管內(nèi)積水，在埋設(shè)線管時，從地溫場到地溝之間應(yīng)有一定的傾斜角度，以確保PVC管內(nèi)如有積水能及時排出流入地溝內(nèi)，避免傳感線在PVC管內(nèi)遭受積水浸泡，為防止雨水進(jìn)入深層地溫套管內(nèi)，影響傳感器探頭，罩上規(guī)格為φ110的PVC防水管帽。最后為防止地溫接線盒進(jìn)水，可定制一塑料外盒，將接線盒置于盒中，進(jìn)線口處用防水膠布進(jìn)行密封。

圖1 ZQZ－CⅡ(無錫)地溫場布線改造示意圖

3 采用拉線法撤換地溫傳感器

由于地表溫度易受外界因素影響，且溫度變化迅速，因此，為了不影響當(dāng)天地面最高最低溫度極值的采集，撤換時間應(yīng)盡量安排在08－11時之間，撤換順序宜先短后長，由淺到深。撤換前，首先準(zhǔn)備好3～4根能滿足淺層和深層地溫傳感線長度，大小適中的軟的細(xì)麻繩子(用于拉扯傳感線)，撤換淺層地溫傳感器時揭開活動蓋板1(圖1)，從塑料盒中取出地溫接線盒，用起子松開接線盒上1～8號線接頭，在地溫場中安裝淺層地溫位置刨開土層至見到1～8號PVC管口，在抽線前先將細(xì)麻繩拴住傳感器線連接接線盒一頭，然后用手分別將8根傳感器線依次從傳感器頭部抽出并帶出麻繩線，迅速換上8根新的傳感器;換新線時先將位于PVC管中的細(xì)麻繩頭拴住新傳感器連接接線合一頭，用手從地溝處依次將新傳感線通過麻繩拉入套管中至接線盒處，并正確快速連接到接線盒上即可，本文稱這種撤換傳感器方法為“拉線法”;撤換深層地溫傳感器時，揭開活動蓋板2，松開接線盒上對應(yīng)傳感線接頭，并拴上細(xì)麻繩，先從活動蓋板2轉(zhuǎn)角處抽出地溝內(nèi)一段傳感線，然后再從地溫場直管地溫處全部抽出并帶出細(xì)麻繩，其撤換方法和順序與淺層地溫一樣，撤換時需2人相互配合，淺層、深層地溫傳感器的整個更換時間不會超過3 h即可完成。經(jīng)改造后的地溫場使得更換地溫傳感器操作更加簡便，耗時短，效率高，且該站在改造和更換后的一年多時間里，地溫數(shù)據(jù)采集傳輸穩(wěn)定，數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠，信度高，未出現(xiàn)過任何異常情況。

4 結(jié)束語

地溫傳感器布線改造后，采用拉線法撤換地溫傳感器可大大縮短和節(jié)省時間，達(dá)到事半功倍的效果，對地溫場的施工創(chuàng)面也更小，能最大限度地保護(hù)地溫場不受人為施工的破壞，還能減少地溫資料缺測時間，但要注意拉線時不要用力過猛，且拉線與PVC管口的夾角至少應(yīng)＞120°以上，以免損傷新的地溫傳感器。

［1］中國氣象局.地面氣象觀測規(guī)范［M］.北京:氣象出版社，2003:93－94.

［2］王強(qiáng)，董立亭，等.自動氣象站地溫場布線改造的思考［J］. 貴州氣象，2010，6.