摘　要：為了更好地利用降水觀測(cè)數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮新型觀測(cè)設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，本文通過(guò)對(duì)黃岡地面觀測(cè)站的兩種觀測(cè)儀器 (DSC3型稱重式降水傳感器、SL3-1型翻斗式雨量傳感器)觀測(cè)得到的降水?dāng)?shù)據(jù)對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)存在其偏差，總結(jié)出為了使降水量出現(xiàn)的偏差、人工觀測(cè)的弊端盡量縮小、減少，日常維護(hù)觀測(cè)儀器就顯得尤為重要，從而提高觀測(cè)工作質(zhì)量，完善無(wú)人自動(dòng)化觀測(cè)能力。

　　關(guān)鍵詞：DSC3型稱重式降水傳感器 SL3-1型翻斗式雨量傳感器 降水量 對(duì)比分析 日常維護(hù)

　　降水觀測(cè)是地面氣象觀測(cè)的主要項(xiàng)目之一，是水資源的最重要的基礎(chǔ)資料之一，對(duì)于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水利開(kāi)發(fā)、江河防洪和工程管理等方面作用很大。為氣象防災(zāi)減災(zāi)、天氣預(yù)報(bào)、氣候分析和科學(xué)研究提供了重要的基礎(chǔ)資料。

　　降水觀測(cè)包括降水量和降水強(qiáng)度的觀測(cè)"。目前，黃岡站常用測(cè)量降水量的儀器有人工雨量器，SL.3-1型翻斗式雨量傳感器，DSC3型稱重式降水傳感器。非結(jié)冰期，降水觀測(cè)記錄以翻斗式雨量傳感器數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，稱重式降水傳感器數(shù)據(jù)為備份;結(jié)冰期，降水觀測(cè)記錄以稱重式降水傳感器數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，人工雨量器記錄為備份。

　　1傳感器組成及工作原理

　　1.1 DSC3型稱重式降水傳感器組成及工作原理

　　稱重式降水傳感器是由載荷元件、數(shù)據(jù)處理單元、降水發(fā)生探測(cè)器(OPD)外圍組件(收集容器、承水口、保護(hù)外殼、底盤(pán)與基座、防風(fēng)圈)組成。降水傳感器口高度為(120±3)em，承水口形狀為內(nèi)徑200mm的正圓;測(cè)量范圍0-400mm，最大測(cè)量誤差±0.4mm(s10mm)，±4%(>10mm);分辨率為0.1mm;輸出為脈沖輸出和RS-232;供電為直流12V。

　　稱重式降水傳感器的核心是一種基于電阻應(yīng)變技術(shù)載荷元件，通過(guò)對(duì)重量變化的快速響應(yīng)測(cè)量和計(jì)算出降水量。主板上的處理器(MCU)通過(guò)OPD判斷是否有降水發(fā)生，OPD只有判斷有降水發(fā)生，才會(huì)使判斷有降水發(fā)生過(guò)程時(shí)載荷元件測(cè)量的重量信號(hào)進(jìn)行輸出，同時(shí)結(jié)合溫度、風(fēng)等環(huán)境干擾要素的過(guò)濾與修正，得到準(zhǔn)確的降水量值。傳感器通過(guò)溫度修正、對(duì)風(fēng)和其它因素引起的擾動(dòng)進(jìn)行判斷平滑以及一系列的綜合運(yùn)算和處理得到準(zhǔn)確的降水量。

　　1.2 SL3-1型翻斗式降水傳感器組成及工作原理

　　SL3-1型翻斗式降水傳感器由承水器、上翻斗、計(jì)量翻斗、計(jì)數(shù)翻斗等組成。承水口為內(nèi)徑200mm的正圓;最大允許誤差±0.4mm(s10mm)，±4%(210mm);分辨率為0.1mm;降水強(qiáng)度為0-4mm/min。

　　雨水由承水口匯集，進(jìn)入上翻斗。上翻斗的作用是使降水強(qiáng)度近似大降水強(qiáng)度，然后進(jìn)入計(jì)量翻斗計(jì)量，計(jì)量翻斗翻動(dòng)一次記為0.1mm降水量。隨之雨水由計(jì)量翻斗倒入計(jì)數(shù)翻斗。在計(jì)數(shù)翻斗的中部裝有一塊小磁鋼，磁鋼的上面裝有干簧開(kāi)關(guān)，計(jì)數(shù)翻斗翻轉(zhuǎn)一次，則開(kāi)關(guān)閉合-次，由于開(kāi)關(guān)的閉合送出一個(gè)信號(hào)。輸出信號(hào)有紅黑接線柱引出。

　　2稱重式降水傳感器與翻斗式雨量傳感器的降水量對(duì)比分析

　　對(duì)比分析數(shù)據(jù)挑選了2017年8月11-14日降水過(guò)程的降水量(對(duì)比圖如圖1)，2018年1月24-28日雨雪過(guò)程的降水量。不同季節(jié)，不同觀測(cè)儀器，同時(shí)觀測(cè)出的降水量數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析。

　　根據(jù)2017年8月11-14日統(tǒng)計(jì)出來(lái)的對(duì)比表，分析可得：

　　(1)在非結(jié)冰期間，當(dāng)降水過(guò)程發(fā)生過(guò)后，因沙塵、樹(shù)葉、昆蟲(chóng)等其他異物堵塞翻斗式降水傳感器，導(dǎo)致降水量滯后。而稱重式降水傳感器根據(jù)工作原理，不會(huì)產(chǎn)生滯后降水和無(wú)效降水，具有較強(qiáng)的時(shí)效性。(2)因溫度、風(fēng)等環(huán)境要素的干擾，使部分小時(shí)降水量出現(xiàn)偏差，致使日降水量偏差更大，但偏差值控制在正常范圍內(nèi)。(3)在結(jié)冰期間，翻斗式降水傳感器停用，人工雨量器作為備份儀器來(lái)對(duì)比。起初隨降隨化的降水?dāng)?shù)據(jù)可用，但也只能獲得定時(shí)觀測(cè)時(shí)段的數(shù)據(jù)，小時(shí)降水量無(wú)從知曉，失去它的時(shí)效性。當(dāng)雨轉(zhuǎn)為雪之后，堆積在承水器中的冰雪也人為干擾處理，不能正確的反映當(dāng)前的雨量。而稱重式降水傳感器對(duì)固態(tài)降水的觀測(cè)能夠及時(shí)反映當(dāng)前降雪過(guò)程的變化情況，準(zhǔn)確度更高。

　　為了使降水量出現(xiàn)的偏差、人工觀測(cè)的弊端盡量縮小和減少，那么自動(dòng)觀測(cè)儀器的日常維護(hù)就顯得尤為重要。

　　3觀測(cè)儀器的日常維護(hù)

　　DSC3型稱重式降水傳感器在維護(hù)過(guò)程中，一定要避免載荷元件受到外力沖擊，小心輕放收集容器至載荷元件上，否則可能造成載荷元件測(cè)量不準(zhǔn)確或故障。載荷元件是整個(gè)傳感器的核心部件，需要安裝在一個(gè)穩(wěn)定、牢固的平臺(tái)上，牢固的平臺(tái)對(duì)傳感器的觀測(cè)起到關(guān)鍵的作用。在維護(hù)過(guò)程中需檢查傳感器各個(gè)部件是否固定牢固、無(wú)晃動(dòng)，收集容器桶口與OPD無(wú)接觸。檢查收集容器在托盤(pán)上是否放入在槽內(nèi)，保護(hù)外殼的桶口底邊與收集容器桶口無(wú)連接處接觸。清空收集容器每年至少進(jìn)行2-3次維護(hù)，一次在汛期之前，一次是在入夏之前，一次是在入冬之前。在降水量多、沙塵嚴(yán)重的地區(qū)，維護(hù)次數(shù)應(yīng)適當(dāng)增加。定期取下保護(hù)外殼檢查OPD遮光管上有無(wú)蜘蛛網(wǎng)或者其他物質(zhì)懸掛，大的降雪過(guò)程后及時(shí)清除承水口口沿外的積雪、沙塵等雜物，承水口內(nèi)壁上的積雪掃入收集容器內(nèi)[3]。

　　SL3-1型翻斗式雨量傳感器在維護(hù)過(guò)程中，為防止泥沙、塵土、樹(shù)葉、昆蟲(chóng)及其他異物堵塞承水器內(nèi)安置的大防堵網(wǎng)及網(wǎng)罩時(shí)，可將大防堵網(wǎng)上異物去除，并將承水器口徑及內(nèi)表面保證出水通暢。翻斗部件的盛水斗室如有泥沙，應(yīng)用清水清洗翻斗軸兩端軸頸和寶石軸承的孔[4]。.

　　相關(guān)論文推薦：《儀表技術(shù)與傳感器》(月刊)是1964年創(chuàng)刊，是面向儀器儀表行業(yè)的專業(yè)性科技期刊，是中國(guó)儀器儀表行業(yè)最具影響力的期刊之一。本刊主要報(bào)導(dǎo)儀器儀表、敏感元件及傳感器、電子元器件、檢測(cè)設(shè)備、自動(dòng)化控制系統(tǒng)以及相關(guān)的工藝技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)等。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　通過(guò)對(duì)兩種觀測(cè)儀器的數(shù)據(jù)對(duì)比分析，總結(jié)出日常維護(hù)對(duì)觀測(cè)儀器的重要性。日常維護(hù)是對(duì)每個(gè)氣象觀測(cè)員工作的最基本的要求之一，也是加快推進(jìn)無(wú)人化管理及氣象觀測(cè)進(jìn)程的途徑。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 中國(guó)氣象局.地面氣象觀測(cè)規(guī)范[M].北京:氣象出版社,2003.

　　[2] 中國(guó)氣象局綜合觀測(cè)司.地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)技術(shù)規(guī)定 (2016版)[S].2016.

　　[3] 天津華云天儀特種氣象探測(cè)技術(shù)有限公司.DSC3型稱重式降水傳感器用戶手冊(cè)[Z].

　　[4] 上海氣象儀器廠有限公司.SL3-1型翻斗式雨量傳感器使用說(shuō)明書(shū)[Z].