風(fēng)向風(fēng)速傳感器冰凍分析及預(yù)防

馬昊天 李炳昆 全美蘭 劉多文 張鵬 米雷 趙剛 李炳輝 陳晨 喬延艷

摘要? 從遼寧省撫順市清原縣國(guó)家基本氣象站（54259站）的實(shí)際工作情況出發(fā)，結(jié)合觀測(cè)風(fēng)氣象要素實(shí)際，在冬季風(fēng)向風(fēng)速傳感器出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象后，分析發(fā)生時(shí)的天氣現(xiàn)象和處理方法，并提出預(yù)防風(fēng)向風(fēng)速傳感器冰凍的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞 風(fēng)傳感器;故障;冰凍;預(yù)防

中圖分類號(hào)：P414.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3305（2018）06-103-02

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.06.048

Analysis and Prevention of Freezing Wind Direc tion and Wind Speed Sensor

MA Hao-tian? et al（Fushun Meteorological Bureau， Fushun， Liaoning 113006）

Abstract Based on the actual working status of Qingyuan national basic meteorological station（54259 station） in Fushun City of Liaoning Province， combined with the actual observation of meteorological elements， the weather phenomenon and treatment method when the wind direction and wind speed sensor froze in winter were analyzed， and the precautions against freeze of the wind direction and wind speed sensor were put forward.

Key words? ?Wind sensor; Fault; Freezing; Prevention

風(fēng)的觀測(cè)主要包括風(fēng)速觀測(cè)和風(fēng)向觀測(cè)2種。在實(shí)際氣象測(cè)報(bào)工作中，風(fēng)儀器故障在新型自動(dòng)氣象站觀測(cè)儀器故障中較為常見(jiàn)，不管是風(fēng)傳感器故障，還是線路連接異常造成整體故障，都會(huì)影響自動(dòng)氣象站風(fēng)向風(fēng)速的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。如果測(cè)報(bào)人員沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理異常情況，采集器就會(huì)把錯(cuò)誤的風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)信息上傳，這樣將會(huì)對(duì)氣象服務(wù)和氣候分析等工作造成很嚴(yán)重的影響。

在初冬和初春季節(jié)降水現(xiàn)象后，由于溫差較大風(fēng)向風(fēng)速儀上容易積冰，風(fēng)向風(fēng)速傳感器出現(xiàn)冰凍現(xiàn)象時(shí)，風(fēng)速為靜風(fēng)，不能真實(shí)地記錄當(dāng)時(shí)的風(fēng)向風(fēng)速，造成觀測(cè)數(shù)據(jù)缺測(cè)。為確保觀測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)性和完整性，筆者對(duì)風(fēng)傳感器故障維修的方法進(jìn)行了探討，提出風(fēng)向風(fēng)速傳感器維護(hù)注意事項(xiàng)、容易發(fā)生的天氣情況、相關(guān)解決方法以及預(yù)防措施。

1 風(fēng)傳感器結(jié)冰的現(xiàn)象判斷

當(dāng)冬季或冷空氣出現(xiàn)的過(guò)程中，降水容易使風(fēng)傳感器被凍住或被積雪覆蓋。若只是被積雪覆蓋，搖晃風(fēng)桿的拉線，把積雪抖掉即可。而凍雨天氣則不同，它容易把傳感器風(fēng)標(biāo)和風(fēng)杯的一些軸承處冰凍，使其無(wú)法正常轉(zhuǎn)動(dòng)或無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，這會(huì)使得風(fēng)速降低或測(cè)得風(fēng)速為0，風(fēng)向也沒(méi)有變化，與實(shí)際情況不符，無(wú)法準(zhǔn)確記錄外界的風(fēng)向風(fēng)速，從而造成記錄的中斷，此時(shí)可以確定是風(fēng)速傳感器故障。由于風(fēng)桿距離地面10～12 m，要想進(jìn)行融冰處理只能將風(fēng)桿放倒后拆卸，但進(jìn)行融冰處理后，仍有可能出現(xiàn)剛放上去或者在下次凍雨發(fā)生時(shí)又被凍住的情況。雖然可以用目測(cè)記錄作發(fā)報(bào)用，卻無(wú)法得到連續(xù)的風(fēng)向風(fēng)速記錄。

如清原縣氣象局在2014—2017年共發(fā)生6次風(fēng)傳感器結(jié)冰現(xiàn)象，且都發(fā)生在每年的11月初和來(lái)年3、4月的降水現(xiàn)象后，情況大致相同，現(xiàn)以2017年11月2日出現(xiàn)的結(jié)冰現(xiàn)象為例。

自10月28日寒潮強(qiáng)冷空氣來(lái)襲后，清原縣地區(qū)夜間溫度達(dá)到0℃以下。在11月2日15：28有降水現(xiàn)象發(fā)生，20：38終止，此時(shí)溫度為2.2℃。在當(dāng)晚21：24后溫度達(dá)到0℃并隨之降低，在23：22風(fēng)速顯示為0且風(fēng)向無(wú)變化——靜風(fēng)，即發(fā)生異常現(xiàn)象，部分瞬時(shí) 2 min、10 min 及最大、極大風(fēng)記錄缺測(cè)，于次日（3日）09：40恢復(fù)正常。

由此可見(jiàn)，每當(dāng)初冬或初春發(fā)生降水現(xiàn)象時(shí)，觀測(cè)員就要時(shí)刻注意溫度的實(shí)時(shí)變化。當(dāng)達(dá)到0℃及以下時(shí)，就要定時(shí)查看風(fēng)向風(fēng)速的變化與實(shí)際情況是否有較大差異，發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象應(yīng)及時(shí)匯報(bào)并處理。

2 冬季風(fēng)傳感器冰凍后處理和預(yù)防

2.1 凍后處理

當(dāng)發(fā)現(xiàn)風(fēng)傳感器被冰凍時(shí)，為不影響整點(diǎn)發(fā)報(bào)可以采取輕便風(fēng)向風(fēng)速表，若沒(méi)有可以使用的儀器，可以采用目測(cè)風(fēng)向風(fēng)力，根據(jù)炊煙或布條展開(kāi)的方向按8個(gè)方位估計(jì)，根據(jù)蒲福風(fēng)力等級(jí)表確定風(fēng)力，以確保觀測(cè)記錄的完整。

同時(shí)，在向上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)后及時(shí)取下風(fēng)速傳感器，查看軸承是否凍結(jié)，之后進(jìn)行加熱融冰處理。另外，防止由于拆卸融冰所導(dǎo)致的進(jìn)水情況發(fā)生，還要對(duì)風(fēng)速傳感器的縫隙處進(jìn)行一次防水處理，再重新安裝風(fēng)速傳感器，確保風(fēng)速數(shù)據(jù)恢復(fù)正常。

2.2 預(yù)防冰凍措施

除了每年對(duì)設(shè)備的日常維護(hù)外，也可以采取以下方法預(yù)防傳感器被冰凍：在風(fēng)杯和風(fēng)標(biāo)的軸承處，及風(fēng)向風(fēng)速傳感器與風(fēng)桿的連接處，均使用保溫棉進(jìn)行包裹，以避免冰凍，也可以涂抹防凍油或防凍液，防止傳感器凍結(jié)。此外，可添加風(fēng)橫臂加熱器。據(jù)了解幾年前遼寧省曾經(jīng)添加過(guò)風(fēng)橫臂加熱器，通過(guò)加熱器使溫度能保持在一定范圍內(nèi)，起到保溫的作用，使風(fēng)向風(fēng)速傳感器不致被凍結(jié)，能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由于風(fēng)橫臂加熱器容易損壞價(jià)格高，還要變壓器接220 V電源等問(wèn)題，所以此方法僅推薦易接電源的區(qū)域使用。

3 結(jié)論

測(cè)報(bào)人員要檢查風(fēng)向風(fēng)速傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)情況，及時(shí)查看傳感器能否正常工作;特別在初冬和初春的季節(jié)，在降水過(guò)后要特別注意夜間風(fēng)傳感器的情況，如果發(fā)生異常及時(shí)進(jìn)行處理。新型自動(dòng)氣象站的使用，減輕了測(cè)報(bào)人員的工作壓力，提升了工作效率，為地面測(cè)報(bào)工作提供了有利的條件。但設(shè)備在工作的過(guò)程中仍然離不開(kāi)人工操作，并且需要進(jìn)行定期的日常維護(hù)工作。與此同時(shí)，地面觀測(cè)人員不僅要做好本職工作，在及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決異常情況后也要進(jìn)行分析和預(yù)防工作，確保自動(dòng)氣象站可以準(zhǔn)確且穩(wěn)定地提供數(shù)據(jù)。

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