HYSD-1型日照計的常見故障分析及日常維護

扎西洛布

(山南市氣象局，西藏 山南 856000)

近年來，隨著科技的快速發(fā)展，我國氣象行業(yè)也發(fā)生了日新月異的變化。綜合氣象觀測業(yè)務(wù)開始朝著自動化、智能化方向發(fā)展，現(xiàn)代化先進的氣象觀測儀器開始被廣泛應(yīng)用于各級氣象臺站?，F(xiàn)代氣象觀測儀器的技術(shù)保障工作已經(jīng)逐漸成為氣象部門的重要任務(wù)之，因此研究現(xiàn)代化觀測儀器設(shè)備的工作原理，及時進行故障分析，定期做好日常維護就顯得至關(guān)重要。

日照是指太陽在某地實際照射的時數(shù)，是地面氣象觀測業(yè)務(wù)的基本項目之一。我國原來多數(shù)地區(qū)對日照進行觀測的主要工具是暗筒式日照計，該日照計不僅操作繁瑣，而且容易受人為因素影響，無法較好地保證觀測數(shù)據(jù)的精確性。近年來，隨著氣象業(yè)務(wù)現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，山南市氣象局開始應(yīng)用HYSD-1型日照計，該日照計不僅功耗低，而且觀測精度高，能夠為農(nóng)業(yè)、林業(yè)以及旅游業(yè)等相關(guān)行業(yè)提供精確的日照時數(shù)信息。

1 HYSD-1型日照計工作原理以及主要結(jié)構(gòu)

HYSD-1型日照計是基于總輻射—散射輻射測量原理，不用機械轉(zhuǎn)動的自動日照計，以高性能嵌入式微控制器為核心，設(shè)計集光電信號采集、處理、存儲、通信、實時時鐘為一體的數(shù)字日照觀測設(shè)備。HYSD-1型日照計具備實用性強，既能夠當(dāng)作單一系統(tǒng)使用，還可根據(jù)需求來選擇是否外接自動氣象站采集器；光電式感應(yīng)，快速響應(yīng)；無機械轉(zhuǎn)動裝置；高精度數(shù)據(jù)測量；具有1W和10W兩檔加熱模式；性能穩(wěn)定、可長時間獨立運行；安裝方便、操作簡單、易于維護等優(yōu)勢。

HYSD-1型日照計主要涵蓋3個部分：數(shù)字日照傳感器、安裝支架以及供電系統(tǒng)。數(shù)字日照傳感器配有3個光電感應(yīng)器件，其中1個用來測量總輻射，其他的 2個因為遮光罩特殊的全分天空方式，無法一起在陽光下呈現(xiàn)，主要用來測量散射輻射。測量結(jié)果以RS-232通信方式進行輸出。光電感應(yīng)器件在光筒中裝設(shè)，光筒底部有數(shù)據(jù)采集處理單元電路板可以對數(shù)字信號進行輸出，且配置有1W與10W的加熱器，可以在低溫天氣時自動進行加熱。感應(yīng)部件外部配備了石英玻璃筒，能夠透出270nm～3200nm波長的敷設(shè)，且可以避免內(nèi)部感應(yīng)部件被灰塵所污染。光筒安裝支架主要對傳感器、供電箱進行固定，其中固定傳感器支座盤帶有緯度調(diào)節(jié)、南北向刻度線以及水平調(diào)節(jié)裝置。供電系統(tǒng)主要為自動日照計提供運行所需的電力，由空氣開關(guān)、電源控制器、防雷器、蓄電池等組成，采用外部交流市電。交流市電與電源箱連接的時先要通過空氣開關(guān)與交流浪涌SPD，避免電源線引雷對供電系統(tǒng)帶來損壞。電源控制器通過 13.8V/3A朝陽電源，完成交流市電轉(zhuǎn)換直流電的任務(wù)，并且配置12V/38Ah鉛酸電池[2-3]。

2 HYSD-1型日照計的常見故障分析

2.1 玻璃罩長期起霧或者結(jié)霜

2.1.1 自動加熱功能失效

對于此類故障，可以先用“HEATCTRL↙”命令查看自動加熱功能是否被禁用，若返回值為“＜0，6＞↙”，那么就意味著自動加熱功能沒有開啟，通過“HEATCTRL，1，6↙”命令將自動加熱功能打開，亦或通過“HEATCTRL，0，3↙”命令將10W加熱功能強制開啟。假如自動加熱功能已經(jīng)正常開啟，運行10min依然無法除霧或除霜，則需查看供電電壓是否正常。

2.1.2 供電電壓偏低

當(dāng)供電電壓偏低，則需對機箱防雷板的9與10端子電壓進行查看。設(shè)定的停止加熱的電壓閾值通常情況下為12V，若檢測發(fā)現(xiàn)電壓值要比設(shè)定電壓閾值低，那么數(shù)字日照傳感器自動加熱功能便會停止。假如檢查發(fā)現(xiàn)電壓沒有出現(xiàn)異常，那么則可能是加熱控制元件或電路內(nèi)部溫度檢定問題，此時需要及時聯(lián)系氣象裝備技術(shù)保障人員進行維修。

2.2 無數(shù)據(jù)輸出

2.2.1 航空插頭沒有插好

如出現(xiàn)無數(shù)據(jù)輸出的故障，應(yīng)該及時對數(shù)字日照傳感器的航空插頭進行檢查，查看有無松動或者接觸不良的情況。若有，則需要及時進行緊固處理。若沒有，則需要繼續(xù)查找故障點。

2.2.2 通訊線連接故障

當(dāng)出現(xiàn)通訊線連接故障時，應(yīng)著重檢查日照傳感器RS-232通訊線，電源盒的防雷接線板，通訊轉(zhuǎn)換、防雷接線板，查看輸出通訊線與綜合集成硬件控制器亦或者業(yè)務(wù)終端計算機的連接是否正常。

2.2.3 供電故障

可以借助于萬用表對電源盒的電源進行檢查，觀察有無異常。首先需要對外殼防雷板(FL-03)的端子9與10的電壓進行檢查，查看是否處于9～15V正常標(biāo)準范圍內(nèi)。如果電壓值為0，那么保險絲可能已燒斷，或者電源控制器從刀片DC開關(guān)到端子塊的連接已松動；如果電壓值不超過10V，那么可能是電池電量不充分，應(yīng)及時查看蓄電池是否存在問題或者出現(xiàn)市電斷電故障。

2.2.4 數(shù)字日照傳感器故障

假如上述檢查均處于正常狀態(tài)，則需要將日照計計算機上的串口助手(波特率和日照計設(shè)定相同，默認900，8，N，1)打開，斷電重新啟動日照計，觀察有無輸出啟動信息，假如存在，則意味著數(shù)字日照傳感器通信處于正常狀態(tài)。若沒有，那么就意味著數(shù)字日照傳感器存在故障，需要聯(lián)系技術(shù)人員進行維修。

2.3 日照測量存在較大誤差

2.3.1 輻照傳感器安裝不合理

查看日照傳感器安裝的南北方向與緯度角有無錯誤。若安裝不合理，則會影響日照測量的精度。

2.3.2 玻璃罩有灰塵

需要查看傳感器的玻璃罩有無灰塵。若存在，則應(yīng)使用軟布擦拭干凈。

2.3.3 緯度和經(jīng)度設(shè)定錯誤

需要借助于LONG與LAT命令對緯度、經(jīng)度信息進行檢查，以確保該緯度和經(jīng)度設(shè)定準確。

2.3.4 采集電路的溫度漂移嚴重或光電傳感設(shè)備老化

對于此故障，應(yīng)及時進行維修維護；若有必要，則需要換取新的元器件。

2.4 參數(shù)設(shè)定問題

由于部分臺站關(guān)于參數(shù)設(shè)定存在誤區(qū)，在氣象觀測業(yè)務(wù)軟件ISOS上掛接日照傳感器時，應(yīng)該準確設(shè)定好對應(yīng)的com口，對日照傳感器發(fā)送命令設(shè)定參數(shù)(能在業(yè)務(wù)軟件的維護終端，對日照傳感器直接發(fā)送命令加以設(shè)定)[4]。

3 HYSD-1型日照計日常維護方法

在氣象臺站氣象觀測業(yè)務(wù)開展過程中，對HYSD-1型日照計以及其他儀器應(yīng)定時進行巡檢，尤其是在雷電、強降雨、大風(fēng)等復(fù)雜天氣條件下需要適當(dāng)增加現(xiàn)場次數(shù)。在檢查過程中，需要注意檢查HYSD-1型日照計的石英玻璃蓋以及周圍區(qū)域有無對輻射數(shù)據(jù)采集造成影響的異物雜質(zhì)，例如蜘蛛網(wǎng)和鳥糞等。若有雜質(zhì)存在，則需使用軟布及時清理。假如污垢很難清除，可用酒精或水進行清潔后，再用柔軟的干布擦干。在清潔污漬的過程中，不能使用腐蝕性溶液和硬布，避免將玻璃蓋刮壞，從而影響日照觀測精度。此外，需要做好日照計供電系統(tǒng)的維護工作，定期檢查儀器的蓄電池，查看是否存在液體流出或接線柱硫化的情況，假如發(fā)現(xiàn)問題則應(yīng)該立即更換新電池[5-8]。一般而言，應(yīng)每季度對蓄電池充放電1次。當(dāng)電池自行供電時，應(yīng)控制放電時間?？梢圆扇UTOCHECK命令檢查光電模塊的電壓，以確保電壓值不少于12 V，以免由于過度放電而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)缺測。再者，需要注意定期對日照計防雷裝置與設(shè)施進行接地檢測，確保觀測儀器防雷系統(tǒng)的可靠性，避免儀器因遭受雷擊而受到損壞。

4 結(jié)語

隨著氣象業(yè)務(wù)現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快，各類現(xiàn)代化自動觀測儀器的應(yīng)用愈發(fā)廣泛。HYSD-1型日照計因其具備性能穩(wěn)定、測量精度高、安裝方便、操作簡單、易于維護等優(yōu)勢，深受各級氣象部門的青睞。但HYSD-1型日照計作為一類新型儀器，在操作過程難免會發(fā)生故障。在日常工作中針對日照計出現(xiàn)的常見故障和問題應(yīng)及時進行分析處理，還應(yīng)注重儀器的定期維護管理，確保儀器始終處于穩(wěn)定運行狀態(tài)，從而提升日照觀測數(shù)據(jù)的準確性和完整性。