DZZ5新型自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)異常分析及維護(hù)

馬聯(lián)麗

摘 要：氣象數(shù)據(jù)是天氣和氣候預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的依據(jù)，獲取精準(zhǔn)的氣象數(shù)據(jù)，是開展精細(xì)化預(yù)報(bào)、應(yīng)對(duì)氣候變化、提高能防災(zāi)減災(zāi)能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。甘洛縣位處于四川省西南部，屬中亞熱帶高原季風(fēng)氣候區(qū)，冬干夏濕，干旱、暴雨、冰雹、雷暴、大風(fēng)等氣象災(zāi)害頻發(fā)，所以這一地區(qū)的氣象監(jiān)測(cè)就顯得十分重要，而在氣象數(shù)據(jù)收集和傳輸現(xiàn)代化的今天，氣象數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率又主要依靠于自動(dòng)氣象站設(shè)備的正常運(yùn)行和值班人員對(duì)氣象數(shù)據(jù)的處理能力。本文主要研究分析了DZZ5新型自動(dòng)氣象站使用時(shí)常出現(xiàn)的數(shù)據(jù)異?，F(xiàn)象，根據(jù)DZZ5新型自動(dòng)氣象站的結(jié)構(gòu)對(duì)DZZ5新型自動(dòng)氣象站的日常維護(hù)提出了幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞：DZZ5新型自動(dòng)氣象站；數(shù)據(jù)異常；異常分析；日常維護(hù)

中圖分類號(hào)：P415.12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）16-0235-02

本文首先介紹了DZZ5新型自動(dòng)氣象站的主要特點(diǎn)和甘洛縣的地理氣候原因，其次總結(jié)和分析了自動(dòng)氣象站運(yùn)行過程中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)異常和相應(yīng)應(yīng)對(duì)手段，最后是介紹了自動(dòng)氣象站的許多維護(hù)方法，希望DZZ5新型自動(dòng)氣象站能夠得到較好的投入和使用。

1 DZZ5新型自動(dòng)氣象站和甘洛縣地理要素簡(jiǎn)介

DZZ5新型自動(dòng)氣象站是一種多功能綜合氣象觀測(cè)系統(tǒng)，設(shè)備系統(tǒng)主要由主采集器和分采集器、傳感器、外圍線路和設(shè)備、電力系統(tǒng)組成，自動(dòng)站采用雙站運(yùn)行模式，具有數(shù)據(jù)收集全面、儲(chǔ)存方便、傳輸快捷、自動(dòng)運(yùn)行和易于維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)[1]。

甘洛縣位于四川涼山，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)域，夏季高溫多雨，冬季溫和少雨。DZZ5新型氣象站主要是對(duì)這一地區(qū)的溫度濕度、降雨量、風(fēng)向風(fēng)速值和氣壓等氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2 DZZ5新型自動(dòng)氣象站可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)異常及原因

目前國(guó)家級(jí)自動(dòng)氣象站以雙站監(jiān)測(cè)為主，出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常主要就是兩站數(shù)據(jù)有異常差異。主要有：溫度濕度數(shù)據(jù)異常、地溫?cái)?shù)據(jù)異常、風(fēng)力值數(shù)據(jù)異常、數(shù)據(jù)日極值異常四方面[2]。

DZZ5新型自動(dòng)站出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，主要是由其自身的設(shè)備故障引起，除了對(duì)數(shù)據(jù)的分析與處理外，還要定時(shí)定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，保障自動(dòng)氣象站正常運(yùn)行。DZZ5自動(dòng)氣象站的維護(hù)主要包括：采集器維護(hù)，傳感器維護(hù)、電力系統(tǒng)維護(hù)、傳輸系統(tǒng)維護(hù)。其中，傳感器維護(hù)包括：降水量傳感器維護(hù)、大氣壓力傳感器維護(hù)、溫濕度傳感器維護(hù)這三方面的維護(hù)。

3 DZZ5新型自動(dòng)氣象站觀測(cè)數(shù)據(jù)異常的分析處理

這一章筆者主要闡述了實(shí)地工作使用DZ55新型自動(dòng)氣象站監(jiān)測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)的四方面數(shù)據(jù)異常，分析這些異常的數(shù)據(jù)以及給出一些相應(yīng)的處理建議。

3.1 溫濕度方面

溫濕度數(shù)據(jù)異常主要表現(xiàn)為數(shù)據(jù)缺測(cè)和數(shù)據(jù)異常，其中，兩站日均溫濕度對(duì)比差值超過差值允許的最大誤差，則溫濕度數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)存在異常。自動(dòng)氣象站每5分鐘自動(dòng)傳輸一次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，如果遇到暴雨、冰雹、大風(fēng)等的極端天氣，DZZ5的采集器和傳感器受雨水浸濕和風(fēng)力破壞，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺測(cè)。兩站日均氣溫值對(duì)比差值的平均數(shù)超過±0.2℃，濕度差值平均值超過±5%，則就是兩站溫濕度值超過允許的最大誤差，存在數(shù)據(jù)異常。

3.2 地溫?cái)?shù)據(jù)方面

地溫?cái)?shù)據(jù)包括淺層地溫和深層地溫，確定監(jiān)測(cè)地溫?cái)?shù)據(jù)是否異常主要也是通過兩站地溫差值對(duì)比來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

其中，淺層地溫0cm日均氣溫最大允許誤差為±0.2℃，5cm-15cm日均地溫最大允許誤差為±0.3℃，深層地溫15cm-320cm日均溫最大允許誤差為±0.3℃，溫度差在允許誤差范圍內(nèi)則判定為數(shù)據(jù)正常，兩站溫度差超過以上值就判定為地溫?cái)?shù)據(jù)異常，需要重新分析數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。

此外，還可以通過計(jì)算偏差率來判斷地溫?cái)?shù)據(jù)是否異常。分別記錄兩站數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)記錄的樣本數(shù)，計(jì)算出超過最大允許誤差的次數(shù)為超差數(shù)，計(jì)算公式為：地溫偏差率=地溫超差次數(shù)/記錄樣本總數(shù)×100%。兩站偏差率較高的數(shù)據(jù)則多異常，補(bǔ)錄時(shí)應(yīng)采用偏差率較低的數(shù)據(jù)。

3.3 風(fēng)力值數(shù)據(jù)方面

自動(dòng)氣象站監(jiān)測(cè)的風(fēng)速數(shù)據(jù)兩站2min平均風(fēng)速誤差超過±0.5m/s，就是風(fēng)力值數(shù)據(jù)異常。但其中，分鐘風(fēng)力值數(shù)據(jù)異常，沒有對(duì)該小時(shí)以及本日總的風(fēng)力值數(shù)據(jù)造成影響，則不作為異常處理。風(fēng)力值數(shù)據(jù)有異常的，應(yīng)及時(shí)對(duì)比分析雙站數(shù)據(jù)，及時(shí)補(bǔ)錄備份數(shù)據(jù)，而不能插入使用前一小時(shí)段和后一小時(shí)段的風(fēng)力值數(shù)據(jù)。

3.4 日均氣壓數(shù)據(jù)方面

分析日均氣壓數(shù)據(jù)時(shí)，先計(jì)算DZZ5新型站數(shù)據(jù)均值，再計(jì)算備份站平均氣壓，對(duì)比兩者的差值，誤差范圍在±0.3hPa之間則為數(shù)據(jù)正常，超過這一范圍為數(shù)據(jù)異常。并且計(jì)算兩站氣壓數(shù)據(jù)偏差率，采用偏差波動(dòng)較小的站的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。

3.5 數(shù)據(jù)日極值方面

氣象數(shù)據(jù)的日極值是氣象分析的重要手段。而日極值的挑選，則很容易受到當(dāng)日某時(shí)間段極值的影響。

如果某時(shí)間段的極值出現(xiàn)異常，則人工分析或者使用相關(guān)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析軟件，對(duì)比分析雙站數(shù)據(jù)曲線，分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是否存在缺測(cè)。

對(duì)該時(shí)間段的極值記錄缺測(cè)的，分析和對(duì)比兩站的氣象數(shù)據(jù)記錄值，分析日極值是否出現(xiàn)在此時(shí)間段，若兩站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)都顯示日極值出現(xiàn)在這一時(shí)間段，則確定日極值數(shù)據(jù)正常并且采用主站數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄；若兩站數(shù)據(jù)超過誤差，日極值時(shí)間不一致，則人工進(jìn)行兩站數(shù)據(jù)曲線對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)缺測(cè)原因，切換雙站有記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)錄。

對(duì)記錄極值沒有缺測(cè)的，則首先結(jié)合該時(shí)間段的其他數(shù)據(jù)極值，分析兩站極值異常出現(xiàn)的原因，并且確定這一時(shí)間段的極值異常是否能挑選為日極值，可以挑選的直接記錄為日極值，不可以的則采用上述提到的缺測(cè)數(shù)據(jù)補(bǔ)救方法進(jìn)行補(bǔ)錄。

4 DZZ5新型自動(dòng)氣象站的維護(hù)分析

定期維護(hù)自動(dòng)氣象站，主要從以下幾方面進(jìn)行：

4.1 傳輸系統(tǒng)維護(hù)

DZZ5新型自動(dòng)氣象站的傳輸系統(tǒng)，是氣象站工作十分重要的一部分，主要承擔(dān)著氣象數(shù)據(jù)的傳輸任務(wù)。所以，要將傳輸系統(tǒng)的維護(hù)工作放在首位，定期檢查傳輸設(shè)備如路由器、交換機(jī)等的設(shè)備工作是否正常，定期檢查傳輸網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)軟件工作情況，此外，還要及時(shí)檢查網(wǎng)絡(luò)線路、光纜是否完好[4]。

4.2 采集器維護(hù)

維護(hù)DZZ5新型自動(dòng)氣象站的采集器，一是要定期查看采集器的各項(xiàng)運(yùn)行指示燈，確保采集器正常運(yùn)行工作；二是定期查看采集器與主機(jī)體、采集器的各個(gè)接口、以及采集器與業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)之間的連接狀態(tài)；三是是要定期對(duì)采集器進(jìn)行衛(wèi)生清理工作，定期清除采集器機(jī)箱內(nèi)外部的灰塵和雜物；四是在遇到極端天氣，例如暴雨、冰雹、雷電等天氣，要及時(shí)檢查采集器是否遭到破壞。

4.3 傳感器維護(hù)

自動(dòng)氣象站的傳感器比較多，其維護(hù)手段也不一樣。主要有降水量傳感器維護(hù)、氣壓傳感器維護(hù)、溫濕度傳感器維護(hù)、風(fēng)力值傳感器維護(hù)這幾個(gè)方面的維護(hù)。

4.3.1 降水量傳感器維護(hù)

DZZ5新型自動(dòng)氣象站的降水量傳感器工作時(shí)是使用翻斗式雨量傳感器，可監(jiān)測(cè)各種形態(tài)的降水?dāng)?shù)據(jù)。

維護(hù)翻斗式雨量傳感器的方法有：（1）定期對(duì)翻斗雨量計(jì)進(jìn)行清理，保證干凈無異物，確保對(duì)降水?dāng)?shù)據(jù)的精確監(jiān)測(cè)。清潔時(shí)，要先斷電停用傳感器和傳感器信號(hào)插頭，扳動(dòng)翻斗進(jìn)行清理，清理完成后檢查雨量計(jì)是否能正常工作，并且記錄清洗工作，及時(shí)清除檢查數(shù)據(jù)恢復(fù)正常工作；（2）定期檢查干簧管是否正常工作，采用萬用表電阻測(cè)試，及時(shí)更換損壞的干簧管；（3）定期檢查翻斗雨量計(jì)的整體，檢查桶身是否有變形損壞，或者過濾網(wǎng)是否被堵塞，出現(xiàn)問題及時(shí)更換桶身和清理過濾網(wǎng)；（4）定期檢查翻斗雨量計(jì)的部件，檢查其是否有不平衡以及部件卡死情況，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整承雨杯、更換雨量計(jì)等措施進(jìn)行補(bǔ)救。

4.3.2 大氣氣壓傳感器維護(hù)

自動(dòng)氣象站的氣壓傳感器位置在機(jī)箱內(nèi)部，維護(hù)氣壓傳感器就是要定期檢查傳感器的氣孔，查看是否有被異物或灰塵堵塞。氣壓傳感器工作或關(guān)閉維護(hù)時(shí)要注意電壓的穩(wěn)定，以免電壓波動(dòng)造成監(jiān)測(cè)異常。

4.3.3 溫濕度傳感器維護(hù)

DZZ5新型自動(dòng)氣象站采用的傳感器安裝位置與其他機(jī)器不一樣。維護(hù)其溫濕度傳感器時(shí)除了必要的灰塵雜物清理外，就是要定時(shí)檢查溫濕度傳感器的位置。清潔時(shí)要保證少用手或者其他不清潔的物體接觸溫濕度傳感器，可使用干燥抹布或者刷子進(jìn)行清潔。溫濕度傳感器的位置要按安裝規(guī)定安裝，溫濕度傳感器不得在百葉箱外面，高度方面整體離地距離誤差控制在0～1cm之內(nèi)。

4.4 電力設(shè)備維護(hù)

DZZ5新型自動(dòng)氣象站的電力供應(yīng)，主要采用市電和蓄電池設(shè)備來供電，其中，蓄電池為鉛酸免維護(hù)電池。這種電池蒸餾水和點(diǎn)解液的消耗十分少，基本不需要補(bǔ)充，只需要在電池使用期間，定期對(duì)電池進(jìn)行徹底放電，延長(zhǎng)電池壽命[6]。

除了電池外，就是要定期檢查電路電纜以及各部分的連接。檢查各部分機(jī)器、傳感器、采集器連接是否穩(wěn)固；檢查自動(dòng)氣象站整體的電路電纜是否有因各種原因受到損傷，檢查電路電纜是否有老化等等。

參考文獻(xiàn)

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