淺析雙翻斗雨量傳感器故障排除及異常數(shù)據(jù)處理方法

郗秉韜　于剛義

摘 要：隨著綜合觀測自動化建設(shè)的快速發(fā)展，氣象臺站觀測數(shù)據(jù)采集的時空分辨率得到提高，傳輸更加及時。降水量自動觀測數(shù)據(jù)能客觀反映出夏季局地性天氣的分布特征，對及時掌握局地災(zāi)情、防災(zāi)減災(zāi)具有重要作用。通過總結(jié)雨量傳感器的故障排除工作經(jīng)驗，結(jié)合氣象資料一體化業(yè)務(wù)規(guī)程，概述了自動站雨量傳感器的一般故障排除方法以及異常數(shù)據(jù)的處理、更正方法，希望能為臺站的業(yè)務(wù)提供參考。

關(guān)鍵詞：雨量傳感器；雨量計；故障排除；數(shù)據(jù)處理

中圖分類號：P414.9 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.029

雙翻斗式雨量傳感器是自動氣象站用于測量降水量和降水強度的重要傳感器，雨量傳感器故障影響著降水觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。因此，在實時業(yè)務(wù)中，需要及時對已自動上傳的異常降水?dāng)?shù)據(jù)進行更正。要確保雨量觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集，就要對雨量傳感器進行及時、認真地校準(zhǔn)和維護。

1 工作原理

自動站雨量傳感器中的翻斗是一個形狀為等腰三角形的容器，中間用隔板隔成2個直角形的斗，斗底中心位置下端有不銹鋼轉(zhuǎn)軸。由于重心在回轉(zhuǎn)軸的上方，所以翻斗總是傾向某一側(cè)。當(dāng)降水流入翻斗達到某一值，上翻斗傾倒，雨經(jīng)過上匯集斗節(jié)流管流入計量翻斗后，計量翻斗再把雨水傾倒入計數(shù)翻斗，使計數(shù)翻斗翻轉(zhuǎn)一次。計數(shù)翻斗在翻轉(zhuǎn)時，磁鋼對干簧管掃描一次，干簧管因磁化而閉合一次。這樣，降水量每達到0.1 mm時，就送出閉合一次的開關(guān)信號。開關(guān)信息通過電纜接入室內(nèi)采集器，采集器連續(xù)記下開關(guān)信息的頻數(shù)，這樣就可以根據(jù)開關(guān)信息頻數(shù)看出降水強度和降水時刻。

2 故障現(xiàn)象、故障排除方法和記錄處理方法

2.1 故障一

故障現(xiàn)象：有降水時無降水觀測記錄。降水時段內(nèi)，降水傳感器自動采集的分鐘降水量均為0，但備份站降水量較大或人工判斷雨量明顯大于0.1 mm。

故障排除方法：造成這種故障的一般原因是小漏斗堵塞、磁鋼失效、干簧管損壞、翻斗不翻、通訊線路接觸不良或中斷以及集水器堵塞，水流下不去等。

處理方法：檢查集水器的積水情況，如果有積水，則取下過濾網(wǎng)清洗，疏通漏水孔；如果沒有，則檢查傳感器的數(shù)據(jù)線連接。檢查翻斗是否翻動靈活，如果有記錄，且翻動次數(shù)與記錄一次，則說明正常；如果翻斗翻動不靈活，則檢查刀口是否變形，“V”形槽是否有異物。檢查電纜是否接插牢固，電纜是否斷路。

記錄處理方法：故障時段降水觀測記錄按照稱重雨量傳感器數(shù)據(jù)、備份自動站翻斗雨量傳感器數(shù)據(jù)的順序代替。無自動觀測設(shè)備備份的臺站，在定時觀測時次人工測量降水量時，相應(yīng)分鐘、小時數(shù)據(jù)均按缺測處理。已經(jīng)上傳的錯誤數(shù)據(jù)需及時編發(fā)更正報，并通過元數(shù)據(jù)提交詳細備注說明。

2.2 故障二

故障現(xiàn)象：降水記錄滯后。降水天氣現(xiàn)象停止后，自動站雨量存在一個或幾個分鐘降水量大于0.1 mm數(shù)據(jù)。

故障排除方法：這種現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因是集水器或小漏斗被堵塞，造成降水流入翻斗較慢，雨較大時，甚至有積水現(xiàn)象，在降水停止后常見有降水記錄出現(xiàn)。

處理方法：用細鐵絲疏通漏斗小孔，并清洗雨量傳感器。

2.3 故障三

故障現(xiàn)象：如果滯后降水量較少（一般小于0.3 mm），且滯后時間不超過2 h，可將該量累加到降水停止的那分鐘和小時時段內(nèi)，并修改時次累計降水量，及時通過編發(fā)更正報或數(shù)據(jù)查詢與質(zhì)疑提交正確的降水量數(shù)據(jù)，通過元數(shù)據(jù)提交詳細的數(shù)據(jù)處理備注信息。降水記錄與實際值相差較大，自動雨量傳感器采集的過程降水量與備份站或人工測量的定時降水量差值較大，一般誤差達4%以上。

故障排除方法：檢查雨量傳感器是否水平、集水器和漏斗是否堵塞、計數(shù)翻斗是否沉積雜質(zhì)、翻斗翻動是否靈活、計數(shù)翻斗是否有滴水現(xiàn)象等。

記錄處理方法：如果能判斷出是翻斗雨量記錄的降水量明顯錯誤，則觀測記錄按2.1中規(guī)定的次序代替，否則保留相應(yīng)分鐘、小時降水量。

2.4 故障四

故障現(xiàn)象：無降水天氣現(xiàn)象出現(xiàn)降水記錄。無降水天氣現(xiàn)象時，自動雨量傳感器采集到大于0.1 mm的降水?dāng)?shù)據(jù)。

故障處理方法：主要原因有雨量傳感器固定不穩(wěn)、電纜接觸不良或有短路現(xiàn)象、清洗雨量器操作失誤等。

處理方法：一般維護時，應(yīng)拔下電纜插頭，防止翻斗翻動；清洗儀器后，應(yīng)將儀器晾干；儀器應(yīng)安裝牢固，電纜插頭應(yīng)除去氧化物，防止接觸不良。

記錄處理方法：刪除非降水時段內(nèi)分鐘和相應(yīng)小時的降水量數(shù)據(jù)，對于已經(jīng)上傳的錯誤數(shù)據(jù)時次，要及時通過編發(fā)更正報的方法進行數(shù)據(jù)更正，刪除非降水量數(shù)據(jù)時不需要提交元數(shù)據(jù)相關(guān)備注信息。

3 結(jié)論

自動站降水量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性在很大程度上取決于雨量傳感器的運行狀態(tài)，只有正確維護儀器設(shè)備，正確處理異常記錄，才能保證獲取的氣象資料真實、準(zhǔn)確。

〔編輯：王霞〕