時間:2019年03月23日 分類:科學技術論文 次數:
摘要:自動氣象站的應用已經普遍,它取代了人工對地面氣象要素的采集讀取,提高了效率,節省了人力,數據也更加精準。設備在運作時會出現許多異常問題,臺站值班人員需要對其進行及時而準確的處理。本文對本臺站自動站設備更換時遇到的疑難問題進行了剖析,并總結了處理和解決的方式,可為其他臺站工作人員提供參考。
關鍵詞:自動氣象站,地面測報,裝備保障
隨著信息技術的發展,目前我國已經普及了自動氣象站,用來實時探測地面各種氣象要素。人工觀測的項目越來越少。也正因如此,對傳感器等設備的要求越來越高。傳感器安裝之后需要定期送往上級進行標定檢查,這就要求每個臺站每年至少更換一次傳感器。臺站的計算機一年365天中,每分鐘都處于工作狀態,壽命消耗很快。在更換這些設備時,會對臺站的數據產生影響。本文對更換設備遇到的幾個問題進行了歸納說明。
1更換傳感器
傳感器的更換通常只影響單個要素的數據,然而本站近兩年大幅度更換過傳感器,所有傳感器在同一時期到了送檢時間。更換過程持續了一天。
1.1更換時的注意事項
在更換傳感器時,需要保證在室內將傳感器斷開,即切換到維護狀態,使采集器不再采集數據。更換完成后,室內延長維護時間,讓傳感器穩定一段時間再結束維護,這樣可以減少異常數據的產生。尤其是地溫的更換,地溫最好在陰天進行更換,這樣地表的溫度變化小,后期也少有異常數據產生。
若必須在晴天烈日進行更換,最好選在日落前。傳感器更換是為了更準確地采集數據,因此更換時也要盡可能少的影響正常數據。在更換傳感器的過程中,尤其要注意溫度、濕度和地溫,盡量過了日極值產生的時間再進行更換。本站更換時避開了日極值產生的時間,未對日極值產生影響。因此在更換和維護設備時,一定要盡可能讓數據受影響的程度降低。
1.2更換后的異常數據處理
1.2.1雨量傳感器
本次更換翻斗式雨量傳感器時,因翻斗式雨量筒已經停用,所以切換成稱重式雨量,對數據沒有影響。假設是在使用過程中進行了雨量傳感器的更換,則盡量不要在降水的時間段進行更換。若堅持在降水的時間段更換傳感器,則中斷的時間必須盡可能縮短,盡可能減少缺測的時間,缺測時段的降水量需用備份站代替;無降水的時間段更換傳感器時,需要在更換完成后檢查數據,處理缺測時的數據,并查看是否有野值,并將其刪除。
1.2.2氣壓、溫度、濕度、風向和風速
以上幾個傳感器進行更換時,本站所需時間大致為:氣壓傳感器20分鐘;溫度、濕度傳感器30分鐘;風向、風速傳感器40分鐘。在更換設備時,需要在軟件中找到相應的要素,如氣壓,選中氣壓,點擊右鍵選擇維護,時間可以選擇長一些(40分鐘以上最為保險),在更換結束后,再選擇真正的結束時間即可,若不選擇結束時間,則在設定好的時間之后結束,以防出現野值。確定軟件已經不再讀取相應要素后,開始進行更換。
更換完畢后,稍等3分鐘左右再恢復傳感器的使用,以防傳感器更換完畢時不穩定,出現錯誤數值。這些錯誤數值一旦被讀取,手動無法刪除,只能在小時報文中檢查是否受其影響,并作出修改。雖然在更換的過程中盡可能避免出現野值,但還是會出現錯誤數值,甚至會出現并不存在的數據。
分鐘要素無法手動修改,以上傳感器進行更換時,分鐘要素缺測要按缺測處理,盡量在更換過程中做到不影響小時報文,避開小時發報,這樣小時極值可從實有數據中自動挑取,然而這不代表不會出現問題。如果突然出現一個不存在的數值成為了小時極值,就需要手動將其修改,在真實數據中挑取極值。這需要值班員細心檢查數據,與備份站做比較,盡早發現異常數據,并進行處理。修改后的極值等數據會在之后的小時報文的詳細內容中顯示為紅色,預留,這屬于正常情況。
1.3地溫
地溫傳感器的更換是最不易的,因為需要挖開地溫場,地溫受影響較大,數據不易恢復。盡量選擇日照不強烈的時間段進行更換,更換后需要穩定一段時間再啟用。本站在更換時由于是陰天,地溫變化小,因此更換后穩定了1個小時后將其啟用。若選擇在晴朗的日子進行更換,則需要穩定更久,否則發現數據可疑時,要用備份站代替。在更換期間,分鐘數據按缺測處理,因地溫場更換時間久、跨小時,小時數據的處理需要注意以下內容:小時數值用備份站代替,小時極值需從實有分鐘數據和小時記錄中挑取。
2更換計算機
本站2017年加入天氣現象儀后,開始使用網絡通信,不再使用原來的光纖通信盒,改為ZQZ-PT2網絡通信盒。此通信設備使用網絡端口進行通信傳輸,沒有原來的RS232線傳輸。因此,單網卡計算機在使用時需要增加一個以太網轉換器,即將USB2.0端口轉化為以太網,即可鏈接到業務機上,進行下一步操作。新計算機在將地面測報所需軟件裝機完畢后,還需要安裝串口服務器驅動。操作步驟如下:
2.1安裝驅動
單網卡計算機需要安裝USB2.0轉換以太網設備的驅動,通常購買后有光盤驅動,若沒有,從網上下載安裝即可。安裝成功后,會出現一個新的網絡鏈接。
2.2安裝NPORT
串口服務器驅動采集軟件(SMO)過去用RS-232線進行數據讀取,需要COM接口來進行數據傳輸,沒有端口就無法傳輸數據。現在使用的這種通信方式無法直接讀出COM接口,它以以太網的形式進行通信傳輸,需要將它們進行下一步的處理,讓以太網接口“變成”過去用的RS-232線的讀數方式。因此需要進行轉換。
2.3串口服務器驅動的安裝和配置
(1)PC機端安裝“Npadm_Setup_Ver1.16_Build_11021514.exe”驅動軟件;(2)安裝好驅動后,啟動Nport管理工具“NPortAdministrator”,實現對串口服務器的相關設置,主要設置串口服務器的IP地址、串口通訊協議、串口操作模式及串口編號等;(3)點擊“Configuration”,然后點擊“Search”,雙擊查找到的設備,進入參數修改界面。
(4)點擊“NetWork”,并勾選“Modify”,修改串口服務器的IP地址,使其和PC機對應的網卡IP地址在同一網段內;(5)點擊驅動程序左邊的“ComMapping”進行端口映射,點擊“Add”將串口服務器對應的串口映射到PC機上,記得點擊“Apply”完成映射保存;(6)映射出來的串口默認都是RS-232協議,參數為:1)波特率:9600;2)校驗位:None;3)數據位:8;4)停止位:1;(7)根據ZQZ-PT2通信轉換器端的具體串口分配情況,在SMO軟件進行相應的配置。默認的分配情況自動站、能見度、天氣現象、輻射分別接串口服務器1、2、3、4號端口,所以軟件虛擬的串口需要與實際的連接順序對應。例如1、2、3、4號端口分別對應COM2、COM5、COM6、COM7。
2.4處理數據
(1)將舊電腦中b庫、c庫的數據提前拷貝,在非整點進行切換,盡量保證b庫、c庫中的數據接近切換計算機的時間,讓數據缺失量盡可能減少(因為歷史數據下載非常慢),之后下載缺測數據。MOI中,在數據維護-常規要素中補調小時數據,分鐘要素中(J文件)補調分鐘數據,此時b庫保存完;(2)ISOS中進行歷史數據下載,補全原始數據庫;(3)人工質控的時次需要進行仔細檢查。因為人工質控時次(08,14,20)的24小時降水量并非按小時累加,而是使用前一天20時或者08時的12時的降水量進行累加,若前一天20時無12時降水量,則會在后續相應時次缺測24小時降水量。
3結論
本文對工作中遇到的難點問題進行了總結,在值班的過程中會遇到許多問題,作為基層值班員,需要具備許多優秀的素質來應對隨時可能發生的異常問題。平時要多學習,多積累經驗,這樣在實戰中才能穩住陣腳,冷靜應對突發狀況。
參考文獻:
[1]中國氣象局氣象探測中心.地面氣象觀測業務技術規定實用手冊[M].北京:氣象出版社,2016:19-26.
[2]中國氣象局氣象探測中心.新型自動氣象站實用手冊[M].北京:氣象出版社,2016:95-146.
[3]中國氣象局氣象探測中心,中國氣象局氣象干部培訓學院.地面綜合觀測業務軟件用戶操作手冊[M].北京:氣象出版社,2017:103-115.
[4]中國氣象局氣象探測中心.臺站地面綜合觀測業務軟件(ISOS)用戶操作手冊[M].北京:氣象出版社,2014:55-90.
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