地面气象观测仪器故障及维修维护

地面气象观测仪器故障及维修维护

买丽英姑 ·玉买尔

新疆克州乌恰县气象局 新疆克州乌恰县 845450

摘要：三月二十三日是第六十个世界气象日，从四月一日起，地面气象观测自动化改从全国试运营切换调整为正式业务运行。我国气象观测实现全面自动化。气象部门将对标“监测精密”要求，，持续推进观测业务体制改革、创新观测技术，进一步优化调整观测项目和管理权限、引导台站业务人员转型发展，促进气象事业高质量发展，加快建设气象强国。

关键词：地面气候观测；故障排除；日常维护

引言：地面气象观测仪器是地面气象观测所使用的各种仪器，包括感应元件、转换系统（机械传递或电子转换线路）和显示记录仪表。我国气象观测实现全面自动化，地面观测做为最基本的业务，全球所有的地面气象观测站要在同一时间，按照统一的技术要求，做同样的观测项目，然后按照统一的数据格式，提供全球交换的基本气象要素直接观测资料。地面气象观测仪器出现故障，小则影响观测数据的准确，大则影响气象和地球相关业务与科研，地面气象观测在气象防灾减灾、应对气候变化和生态文明建设中占有重要地位。因此，地卖弄气象观测仪器的故障检测和维修至关重要。

1. 常见的气象观测

1.1云的观测

激光云高仪：采用激光束照射云体的方法，测量激光发射到接收间的时间，从而计算云中反射点的距离，通过对时间积分的方式确定云量。

微脉冲激光雷达(MPL）：可测量云底、多层云时空分布监测，边界层时空分布监测，气溶胶垂直分布和时空演变。

1.2能见度观测

前向散射能见度仪：发射器与接收器在成一定角度和一定距离的两处。接收器接收大气的前向散射光。通过测量散射光强度，得出散射系数，从而估算出消光系数。

透射式能见度仪：通过测量发射器和接收器之间水平空气柱的平均消光系数而算出能见度。

1.3天气现象观测

天气现象仪：是一种智能型多变量传感器，由一个散射能见度仪，一个降水监测系统传感器以及温度、湿度、风向、风速等传感器组成。通过对这些数据变量的逻辑分析来判定天气现象。

闪电定位仪：利用闪电辐射的声、光、电磁场特性来遥测闪电放电参数，并把经过预处理的闪电数据实时地通过通讯系统发送到中心数据处理站实时进行交汇处理，可记录雷电发生的时间、位置、强度和极性等指标。

1.4气压观测

硅膜盒电容式压力传感器：利用单晶硅薄膜片制成真空膜盒，通过膜盒上下膜片变形，造成电容极板位移而改变电容量，再通过测电容量的变化来测量气压。目前，我国自动气象站普遍使用的气压传感器是智能型全补偿式数字气压传感器，其感应元件是硅电容。气压传感器安装在采集器机箱内，通过静压压力连通管与外界大气相通

1.5温度观测

铂电阻温度传感器：铂电阻的阻值随温度变化而变化，通过测量其电阻值推算出被测物体的温度。常见的Pt100感温元件有陶瓷元件、玻璃元件、云母元件，它们是由铂丝分别绕在陶瓷骨架、玻璃骨架、云母骨架上再经过复杂的工艺加工而成。气象观测站中的空气温度、草面温度、浅层土壤温度、深层土壤温度都采用此类型传感器。^[1]

1.6风的观测

风杯风速传感器：采用三杯式感应器，当风杯转动时，带动同轴的多齿截光盘转动，得到与风杯转速成正比的脉冲信号，由计数器计数换算后就能得出实际风速值。

1.7降水观测

农业气象自动观测系统是对农作物及其赖以生存的外界环境（农田、土壤）进行实时观测，根据业务需求主要对农田小气候数据、土壤数据、作物长势参数和图像及实景监控视频进行采集，整套系统可采用农电/太阳能/风能等多种供电方式进行供电，可通过光纤/3G/WiFi/微波等多种通信方式与上位机软件进行数据交互。配套的农业气象观测自动采集及综合处理平台具有观测数据的整理和入库、台站参数设置、设备运行状态监控、日志管理、气象观测数据查询与显示、作物灾害分析与预警、作物长势显示、数据上传等功能。　　

1.8交通气象观测

交通气象观测站能够精确、及时地监测道路环境状况，并且能够与交通管理部门的其它监控子系统相结合，实现智能化的交通保障网络系统，能够对雾、路面结冰、积雪等高速公路所需的各种监测要素进行实时监测。

1.9新一代C波段多普勒天气雷达观测

CINRAD/CC型天气雷达是中国气象局用于国内气象业务组网探测的新一代C波段全相参多普勒天气雷达。该雷达能够监测400公里范围内的热带气旋、暴雨等大范围强降水目标，有效监测和识别距离大于200公里的龙卷、雹云、冰雹等中小尺度强天气现象，径向风速测量的范围达到±36米/秒。　

2．气象观测相关仪器的要求

气象观测仪器必须满足以下要求：①仪器需满足规定的时间响应速率（仪器时间常数）、测量范围、测量精确度和灵敏度。②仪器性能需长期保持稳定。仪器标尺或其关系曲线的年变率应低于允许的测量误差。③仪器在不同气候区和不同海拔高度都能保持性能良好。如在高温、严寒、雨雹、阴湿、干旱和风沙等天气条件下均能正常工作。④仪器的结构合理，单一响应性好：对所测要素响应灵敏，而对其他要素响应微小，并能从结构上加以补偿，以避免繁琐的订正。⑤价格便宜，使用（读数、维修）简便。

3.地面气象观测仪器常见故障

3.1风速风向传感器

风速传感器由壳体、风杯和电路模块组成。 外型小巧轻便，便于携带和组装，可以有效获得外部环境信息。具有良好的防腐、防侵蚀等特点，能够保证仪器长期使用不起锈，同时配合内部顺滑的轴承系统，确保了信息采集的精确性。风速传感器体积小巧，携带、安装方便快捷、外观精美，测量精度高，量程宽，稳定性能好，低功耗，数据信息性度好，信号传输距离长，抗外界干扰能力强，信号输出形式多。风速风向传感器容易受到恶劣天气的影响，工作人员需要定期监测，保证风向板，风杯等不出现变形，及时检查传感器，一旦传感器出现损坏要及时更换，如果出现转动不流畅，要及时对轴承进行清洗维修，清理灰尘和杂物。工作人员也需要经常检查电路模块，保证传感器监测稳定。

3.2气压传感器

气压传感器具有结构坚固、使用寿命长、测量精度高、稳定性好，传输距离长、抗外界干扰能力强的特点。气压传感器及其组件安装在采集器内。其感应部位与台站水银气压表的感应部位高度一致，如果无法调整到一致，则要重新测定拔海高度。安装或更换传感器时应在切断电源的条件下进行。气压传感器应避免阳光的直接照射和风的直接吹拂查通气孔，及时更换干燥剂。膜盒式电容气压传感器安装在采集器内，其高度要求与振筒式气压传感器相同。安装或更换传感器时应在切断电源的情况下进行。安装好的传感器要保持静压气孔口畅通，以便正确感应外界大气压力。膜盒式电容气压传感器需要定期检查气孔口。^[2]

3.3雨量传感器

雨量传感器常见的故障是堵塞造成的，工作人员要及时检测，保持雨量器清洁，每次巡视仪器时，注意清除承水器、储水瓶内的昆虫、尘土、树叶等杂物。定期检查雨量器的高度、水平，发现不符合要求时应及时纠正；如外筒有漏水现象，应及时修理或撤换。承水器的刀刃口要保持正圆，避免碰撞变形。^[3]

4.结语

地面气象观测的目的是为了获取具有代表性、准确性、比较性的各个气象要素观测数 据。现阶段气象的获取主要是通过仪器测定和目测两种方法, 其中大部分观测数据均来自地 面气象观测仪器, 气象观测数据是否准确可靠, 对观测仪器的性能来说至关重要。工作人员要及时查看地面气象仪器的精确度和准确度，保证仪器性能的长期稳定，确保仪器在不同地域不同气候不同海拔条件下都能保持良好的性能。

参考文献：

[1] 娄桂杰. 自动站日月地面数据维护和处理浅谈[ J] . 江西气象科技, 2004, 27( 1) : 46-47

[2]徐静.浅谈地面气象观测工作中存在问题及应对措施[J].农业灾害研究,2019,9(02):101-102.

作者简介：买丽英姑•玉买尔（1987-）女，维吾尔族，新疆阿图什市人，本科学历，助理工程师，从事综合业务员工作。