新型自動氣象站縣級觀測人員培訓

新型自動氣象站縣級氣象觀測人員綜合素質培訓班廣西區(qū)新型站建設情況

2012年建設31個新型國家級自動氣象站9要素（7要素＋能見度＋蒸發(fā)） 南寧、靈山、防城區(qū)、巴馬、雁山、柳州、 68要素（7要素＋蒸發(fā)） 都安、桂林、梧州、潿洲島、鳳山、河池、賀州、百色、 88要素（7要素＋能見度） 那坡、東興、東蘭、陽朔、平樂、上思、岑溪、天峨、環(huán)江、田東、博白、武宣、橫縣、上林（原為南寧城區(qū)） 147要素 北海、桂平、龍州 3

2013年第一批建設13個新型國家級自動氣象站9要素（7要素＋能見度＋蒸發(fā)） 融安、靖西、玉林、蒙山 48要素（7要素＋能見度） 資源、三江、忻城、寧明、田林、昭平、鐘山、陸川、防城港 91、新型自動氣象站的設計原則和設計依據(jù)新型自動氣象站是按照統(tǒng)一標準、統(tǒng)一功能、統(tǒng)一結構、統(tǒng)一方法、統(tǒng)一規(guī)范的設計思路，做到各部件或模塊互換的自適應，形成統(tǒng)一型號的第二代自動氣象站，達到滿足現(xiàn)有氣象觀測站的氣候觀測、天氣觀測和區(qū)域觀測業(yè)務的需要。新型自動氣象站是按照統(tǒng)一的功能規(guī)格書為標準，組織設計、研發(fā)，由中國氣象局組織統(tǒng)一考核，考核通過，并經(jīng)過定性可進入列裝。1、新型自動氣象站的設計原則和設計依據(jù)

新型自動氣象站的主要設計依據(jù)包括：⑴中國氣象局關于發(fā)展現(xiàn)代氣象業(yè)務的意見；⑵綜合氣象觀測系統(tǒng)業(yè)務發(fā)展指導意見；⑶WMOCIMO《氣象儀器和觀測方法指南（第六版）》；⑷中國氣象局《地面氣象觀測規(guī)范》（2003年）；⑸自動氣象站質量控制程序指南（ETAWS-4,FINALREPORT,Annex3.WMO.CBS）⑹NOAAAutomatedSurfaceObservingSystem（ASOS）User’sGuide1998.32、新型自動氣象站的原理和結構

新型自動氣象站采用了當今成熟的、穩(wěn)定的、先進的電子測量、數(shù)據(jù)傳輸和控制系統(tǒng)技術，設計基于現(xiàn)代總線技術和嵌入式系統(tǒng)技術構建的自動氣象站，滿足地面氣象觀測全要素自動觀測。新型自動氣象站實現(xiàn)了高精度、高穩(wěn)定、易維護、低功耗、易擴展和實時遠程監(jiān)控的能力。整套系統(tǒng)按照“主采集器+外部總線+分采集器+傳感器+外圍設備”的結構設計，對主/分采集器、總線結構、傳感器、外圍設備、軟件、現(xiàn)場標校設備的各個部分，從功能、結構、通訊協(xié)議、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計算處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)質量控制、數(shù)據(jù)傳輸、電氣接口標準、生產(chǎn)工藝全面進行規(guī)定。新型自動氣象站采用了標準化、開放式的技術路線進行規(guī)劃設計，從原則意義上講采集器和傳感器的接入處理部件等都遵循了統(tǒng)一設計、統(tǒng)一標準的原則，因此不同廠家的產(chǎn)品是可以進行互換的。2.1結構設計1.新型自動氣象站采用了最先進的嵌入式系統(tǒng)技術和外部現(xiàn)場總線技術，采用的是“主采集器+外部總線+分采集器+傳感器+外圍設備”的結構設計方式。2.新型自動氣象站的硬件部分，包括：采集器（1個主采集器和若干個分采集器）、外部總線、傳感器、外圍設備四部分；其結構如圖四所示。3.在新型自動氣象站中的主、分采集器之間的數(shù)據(jù)通訊采用的是CAN（ControllerAreaNetwork，控制器區(qū)域網(wǎng)）總線技術。所涉及到的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層的標準定義按照國際標準CANopen協(xié)議進行設計，以此凡是滿足功能規(guī)格書需求的主/分采集器具備統(tǒng)一的物理接口和應用接口，從而達到兼容、互換的目的。2.2主采集器-HY3000數(shù)據(jù)采集器1.新型自動氣象站的主采集器是整個系統(tǒng)的核心控制單元集。整個的系統(tǒng)控制流程、數(shù)據(jù)處理處理全部主采集器負責完成。2.主采集器的處理器采用目前先進的ARM9架構的32位CPU，型號Atmel9263。另外配加其他外部電路包括：SDRAM、CF卡控器、以太網(wǎng)控制器、IDE控制器、USB控制器、CAN總線控制器、串口以及擴展串口控制器等2.2主采集器-HY3000數(shù)據(jù)采集器3.主采集器內部還增加了一個對常規(guī)氣象要素進行數(shù)據(jù)探測的數(shù)據(jù)采集單元。在主采集器的氣象要素數(shù)據(jù)采集單元中，可以完成對10米的風速、風向、空氣溫度、相對濕度、降水（0.1mm的翻斗式雨量）、氣壓、蒸發(fā)、總輻射以及能見度氣象要素的觀測數(shù)據(jù)采集。從而進一步擴展了主采集器的功能，可以使主采集器能夠獨立成為一個高性能的氣象數(shù)據(jù)采集器，構建基本的氣象探測系統(tǒng)。2.3分采集器的結構設計1.氣候觀測分采集器 2.輻射觀測分采集器 3.地溫觀測分采集器 4.土壤水分觀測分采集器 5.海洋觀測分采集器 6.其它只能智能傳感器 7.溫濕度分采集器 2.3.1地溫觀測分采集器1.地溫分采集器主要應用于與地溫觀測相關氣象要素的數(shù)據(jù)采集，觀測要素包括：地表溫度、草地溫度、5cm地溫、10cm地溫、15cm地溫、20cm地溫、40m地溫、80cm地溫、160cm地溫、320地溫。2.地溫分采集器的測量通道包括12個帶2mA恒流源的差分測量通道，其中10個用于Pt100地溫測量。2.3.2溫濕度分采集器1.在最新完成的新型自動氣象站的設計方案中，采用了一個獨立的溫、濕度分采集器作為空氣溫度和相對濕度的觀測。溫、濕度分采集器和其它分采集器一樣通過CAN總線把觀測采樣數(shù)據(jù)傳送給主采集器，取代了直接接入主采集器的溫濕度觀測數(shù)據(jù)。2.目的主要是為了使對溫濕度觀測的計量檢定能夠與主采集器完全脫離開，可以進行獨立檢定。2.3.2溫濕度分采集器3.溫濕分采集器相對比較小巧，在對溫濕度傳感器進行檢定時，可以連同溫濕分采集器一起進行檢定，并對檢測誤差直接在溫濕分采集器中進行修正。由溫濕分采集器在向主采集器進行數(shù)據(jù)傳輸時，因為采用的數(shù)字量，因此是不會再產(chǎn)生附加的誤差。4.這樣做的結果，一是提高的溫濕度觀測的測量精度；二是大大提高溫、濕度計量檢定的功效。2.3.3其它智能傳感器1.通過串口RS232或RS485方式輸出相關的探測數(shù)據(jù)，觀測要素包括：云傳感器、天氣現(xiàn)場傳感器、地下水位、積雪、電線積冰、閃電頻率等。2.目前的智能傳感器還沒有正式定型的產(chǎn)品。2.4其他技術要求指標（1）系統(tǒng)配接GPS授時器，能夠確保系統(tǒng)時鐘的準確性；（2）系統(tǒng)具有以太網(wǎng)絡RJ45的接口，可以通過網(wǎng)口對采集系統(tǒng)進行訪問；支持WEB訪問、telnet、FTP等網(wǎng)絡功能。（3）支持大容量CF卡，可以大量存儲觀測數(shù)據(jù)文件，至少能夠存儲6個月全要素分鐘數(shù)據(jù)和小時，數(shù)據(jù)文件采用標準的FAT結構方式。2.4其他技術要求指標（4）與終端計算機的通訊采用串口直接連接方式，或遠程無線傳輸方式。（5）系統(tǒng)運行環(huán)境方面，-要滿足-40～80℃溫度環(huán)境和0～100%的相對濕度環(huán)境下，系統(tǒng)工作運行良好。（6）電源供電采用+12VDC方式，可采用交流、太陽能或風能充電方式，補充電能。交流電源電壓：AC220V±10%；采集器供電：DC7～15V；主采集器功耗：<2W；分采集器功耗：<0.5W；電源供電系統(tǒng)滿足5天無日照連續(xù)工作3、新型站硬件結構

采集箱內安裝數(shù)據(jù)采集器、電源控制器、空氣開關、保險管、防雷接口、接線端子排等相關設備。采集箱分為主采集箱和分采集箱。主采集箱用于安裝基本觀測氣象要素的主采集器；分采集箱可以安裝任意一只分采集器，各分采集器機箱外形尺寸相同，箱內部件布置位置基本相似。

3.1機箱結構采集器機箱內部的傳感器信號線、電源輸入線、通訊線等部分的接線連接一律采用插座式接線端子插頭。接線端子插頭選擇兩種型號： 電源輸入線采用端子間距為5.08mm的端子，保證電源供電的穩(wěn)定；其他信號線接線端子選擇端子間距為3.81mm的端子。3.1機箱結構

電源、通信、傳感器等電纜線以接插件的方式（航空頭）連接到機箱上。機箱底板和電纜上分別預先安裝配套的插頭、插座，方便現(xiàn)場安裝維護。主采集箱的底板上應安裝以下插座：溫濕分采、風速風向、溫濕度、分采電源、電池、交流、總輻射（預留）、翻斗雨量、稱重雨量、蒸發(fā)、主采CAN、能見度、電源輸入、CAN總線(出)、本地通信。底板上還有一個GPS天線的穿線孔，一個，放置靜壓管的孔，一個交流電源線孔以及一個接地線柱。3.1主采機箱內部結構3.2串口功能配置①RS232-1：通用通信口波特率96008N1，可接入TG04(M)、直連上位機軟件②RS232-2：輔助通信口/稱重雨量波特率96008N1，可通過RS232-1發(fā)送命令設定RS232-2的工作模式：模式0：輔助通信口；模式1：稱重雨量接入口③RS232-3： GPS接入 波特率96008N1，④RS232-4： 能見度接入 波特率96007E1，默認接入PWD10/20/50，需要將能見度參數(shù)設置為9600E71，自動60秒輸出。⑤RS232-5：氣壓接入 可接入PTB220/210，能夠自動解析氣壓傳感器多種輸出格式，也可通過RS232-1發(fā)送命令指定RS232-5初始波特率及工作模式。3.3FL-01防雷板信號線通過機箱底部航空頭進入防雷板的依次有：溫、濕度（模擬信號），雨量，風向風速，分采CAN總線，蒸發(fā)。能見度、氣壓、通信線路沒有經(jīng)過防雷板。3.4供電線路圖3.5GPS授時器接線3.6風接線圖3.7氣壓接線圖3.8能見度接線圖3.9溫濕度分采接線圖3.10雨量接線圖3.11蒸發(fā)接線圖3.12通信線3.13線纜1條200米直連通訊線、2條50cmDB25轉DB9串口線、2個GC-25T串口隔離器、1條30米雨量線、1條25米能見度線、1條25米溫濕分采CAN線、1條HMP155傳感器線、1條40米地溫分采CAN線、1條40米地溫分采供電線、1條5米交流電源線（沒有用到）。3.14HY-V35能見度傳感器3.15AG2型超聲波蒸發(fā)傳感器AG2超聲波蒸發(fā)器與E-601B型蒸發(fā)桶、水圈等配套使用小百葉箱內放置不銹鋼測量筒。蒸發(fā)桶和不銹鋼測量筒的水位和不銹鋼測量筒之間用鋁塑管和管件等聯(lián)接，組成一個聯(lián)通器，蒸發(fā)桶的水位和不銹鋼測量筒的水位是一致的，不銹鋼測量筒上放置超聲波傳感器。不銹鋼測量筒上測量的蒸發(fā)量等同于蒸發(fā)桶上的蒸發(fā)量。由于超聲波傳感器放置在百葉箱內，避免了高溫暴曬，測量環(huán)境有了很大改善，較大幅度提高了測量精度，不銹鋼測量筒的水位是通過鋁塑管連接到蒸發(fā)桶，由風引起水位波動有了很大改善，同樣也提高了測量精度。3.16新型自動氣象站與現(xiàn)行自動氣象站主要差異1、主數(shù)據(jù)采集器使用HY3000,現(xiàn)行站使用DT50。2、使用外部總線+分采集器的方式，可以靈活接入其他氣象要素的采集。3、使用航空頭的接線方式。4、增加溫濕度分采集器。5、為以后增加云、能、天氣象要素采集提供了可能性。6、采用了新型號的傳感器，如溫濕度傳感器使用了HMP155替代了HMP45D,氣壓傳感器使用PTB210替代了PTB220,使用了HY-V35能見度傳感器，風傳感器使用5V供電，風向為7位格雷碼輸出。4.安裝及日常維護

4.1風桿和風傳感器的安裝風桿總長度為10m，共分三節(jié)，第一節(jié)風桿直徑為55mm用來固定風橫臂和風傳感器，第二節(jié)直徑為75mm，第三節(jié)直徑為108mm。1.安裝底座（1）在水泥基礎上擰上水平調節(jié)螺母；（2）調節(jié)風桿底座南北，使底座倒下時方向與南北方向垂直；（3）使用水平尺調節(jié)底座水平調節(jié)螺母，使底座南北方向和東西方向保持水平，擰緊固定螺母，固定底座。4.1風傳感器的安裝2.安裝風向風速傳感器（1）將風橫臂安裝在風桿上且風向傳感器正對北方,風速傳感器正對南方；（2）緊固風橫臂抱箍螺栓，固定風橫臂，用羅盤矯正風橫臂指向南北方向；（3）風向：將風向傳感器安裝好風標，再安裝在風橫臂的北邊，安裝時將風向傳感器的兩條風向指示線上下對齊，“N”標記指向北方，將風標桿與風橫臂平行，緊固風向傳感器上的螺栓使之固定在風橫臂上即可；4.1風傳感器的安裝3.安裝拉線4.將拉線固定在各節(jié)風桿上，上部拉線抱箍固定在距地9.5米左右，下部拉線抱箍固定在距地6.4米左右。5.豎立風桿并固定拉線（1）豎立風桿并擰緊固定螺母；（2）套上拉線保護管，將拉線與拉線基礎連接并通過調節(jié)螺桿旋緊拉線。六根鋼拉索套上PVC保護管后與三個固定環(huán)連接，并用收緊裝置。在拉索收緊過程中，應在至少二個不同的方向目測風桿是否垂直于地面，利用拉線調整好風桿垂直度。4.2雨量傳感器的安裝1.安裝雨量桶（1）首先要先取下雨量桶外的固定螺絲，將雨量桶不銹鋼外筒取下；（2）將雨量線從雨量桶底部的穿線孔穿上來；（3）將雨量線固定在雨量桶上固定螺絲上，屏蔽接在雨量桶底部的螺絲上；（4）最后根據(jù)雨量器上的水平泡調節(jié)水平。在三個地腳螺絲上先分別擰上一個M8螺母，這三個螺母實際上起到調節(jié)雨量筒水平的作用。把雨量傳感器底盤的三個安裝孔分別套入這三個螺絲然后分別調節(jié)下面的三個螺母使雨量傳感器底座呈水平狀態(tài)，即水平泡在中心圓圈內，然后在三個螺絲上再分別擰上一個M8螺母并旋緊。4.2雨量傳感器的安裝(5)建議用剪刀把固定翻斗用的橡皮筋剪斷并拿走，輕輕撥動各翻斗外壁以檢查其能否靈活翻轉。最理想的方法是緩慢地在承水漏斗處加適量的水，檢查各層翻斗是否靈活翻轉。同時可用萬用表電阻檔在兩個接線柱上檢查干簧管是否工作正常，計數(shù)翻斗每翻動一次，萬用表應檢測到一次通斷過程。(6)套上不銹鋼外筒，并旋緊外筒殼緊固螺釘。(7)用接地線把雨量筒外殼（可選某個地腳螺絲）與地網(wǎng)連接好。4.3溫濕度傳感器的安裝在百葉箱底近東北角約20-30mm處的下層底板鑿一圓孔，大小以能同時穿過傳感器的電纜線插頭和另一條電纜線為宜，電纜線經(jīng)此孔引入百葉箱內，沿百葉箱走線槽向上至百葉箱頂板，向后方向沿百葉箱內邊(即百葉箱內緊靠東側箱壁)引至百葉箱前內頂板的后側，再沿百葉箱前內頂板后側向百葉箱頂板的兩個有機玻璃專用支架方向布線。百葉箱內電纜線盡可能隱蔽，電纜線過長部分放在百葉箱底座內，電纜線插頭必須放置在百葉箱內(藏在百葉箱走線槽)。4.3溫濕度傳感器的安裝兩套自動氣象站的溫濕度傳感器安裝在同一大百葉箱內的兩個有機玻璃專用支架上。先將兩個支架的頂部緊挨在一起，分別固定在百葉箱中心點南北中心線的東西兩側,使固定溫濕度傳感器的支架部分呈南北向。南北中心線東側支架用于安裝備用新型（或現(xiàn)用）自動氣象站溫濕傳感器，西側支架用于安裝新型（或主用新型）自動氣象站溫濕傳感器。兩套溫濕度傳感器分別安裝在兩個支架的外側，并使溫濕度傳感器自然下垂，感應器中點距地面1500mm。4.4地溫傳感器的安裝新型自動站地面溫度傳感器及淺層地溫傳感器安裝在淺層地溫場的南北中軸線上偏西一側，距地溫場東西中心線200mm處。備用新型自動站（或現(xiàn)用自動站）地面溫度傳感器及淺層地溫傳感器安裝在淺層地溫場的南北中軸線上偏東一側，距地溫場東西中心線200mm處。自動站地面溫度傳感器與50mm、100mm、150mm、200mm淺層地溫傳感器采用同一個支架安裝；自動站地面溫度傳感器安裝在淺層地溫傳感器支架板的頂端安裝孔，傳感器的頭部朝向正南，自動站地面溫度傳感器保持與淺層地溫場地面平齊的半裸露狀態(tài)。4.5草溫傳感器的安裝在淺層地溫場西側劃定一個面積為1000mm×1000mm的草地作為草面溫度觀測區(qū)，見圖12，在草面溫度觀測區(qū)四個邊角立塑料棒并拉線繩作為草面溫度觀測區(qū)標識，避免因人員不注意踩踏草溫傳感器。在觀測自動化前國家基本氣象站、一般氣象站的新型自動站、現(xiàn)用自動站草溫傳感器分別安裝在距地溫場西側邊緣525mm、475mm處。4.6能見度儀安裝接收器和發(fā)射器的支架成南北向，接收器在南側，發(fā)射器在北側，采樣區(qū)中心高度2.8m(±0.1m)。避免光學系統(tǒng)朝向強光源，和朝向諸如雪或沙之類的反射表面，高緯度地區(qū)要加遮光罩。4.7采集器安裝安裝高度：機箱內氣壓傳感器距離地面水準點1.2米。門朝向：東面的采集機箱朝西，西面的采集機箱朝東。線纜穿管：所有信號線穿過75mm管，電源線單獨穿過50mm管。5.常規(guī)維護常規(guī)維護是設備管理、使用、維修等各項工作的基礎，也是臺站觀測技術人員的主要職責之一，是保證自動氣象站設備處于正常工作狀態(tài)的重要手段，是一項積極的確保設備正常運行的預防工作。實踐證明，設備運行的好壞在很大程度上取決于常規(guī)維護的力度。因此，必須加強對設備的常規(guī)維護，并嚴格督促檢查，強調“預防為主、養(yǎng)為基礎”。5.1供電系統(tǒng)維護1.市電的維護（1）每月查看臺站配電箱一次，發(fā)現(xiàn)隱患并及時排除；（2）每周檢查室內給采集器供電的空氣開關是否正常，電線是否有發(fā)熱現(xiàn)象；（3）每周檢查采集器供電電源是否正常；（4）臺站安裝新的設備時，要請專業(yè)的電工進行電源連接，嚴禁私拉亂接。5.1供電系統(tǒng)維護2.UPS維護（1）安全注意事項UPS的電池組電壓雖然不高，但短路電流很大，一把大螺絲刀可在瞬間燒斷，對人體存在一定的燒傷危險，所以在裝卸導電連接條和輸出線時一定要小心，采用的工具應絕緣，特別是輸出接點更應該有防止觸電的設置。5.1供電系統(tǒng)維護（2）使用環(huán)境；UPS的使用環(huán)境要求清潔、少塵、干燥，灰塵和潮濕的環(huán)境會引起UPS工作不正常。UPS標準使用溫度為25℃，平時最好不要超出15℃～30℃這個范圍。溫度超出范圍不但會減小電池組的容量，還會進一步影響UPS的使用壽命。UPS的防磁能力也不是很好。所以不應把強磁性物體放在UPS上，否則會導致UPS工作不正?；驌p壞機器。5.1供電系統(tǒng)維護（3）開關機順序；為了避免負載在啟動瞬間產(chǎn)生的沖擊電流對UPS造成損壞，在使用時應首先給UPS供電，使其處于旁路工作狀態(tài)，然后再逐個打開負載，這樣就避免了負載電流對UPS的沖擊，使UPS的使用壽命得以延長。關機順序可以看做是開機順序的逆過程，首先逐個關閉負載，再將UPS關閉。5.1供電系統(tǒng)維護（5）電池維護；蓄電池的維護常被人們所遺忘。大氣監(jiān)測自動化系統(tǒng)的自動氣象站使用免維護閥控式鉛酸蓄電池，“免維護”并非是在使用過程中不需要維護和保養(yǎng)，其意義僅是相對于開口電池而言，開口電池需要加水和調節(jié)酸密度，而閥控式鉛酸蓄電池不需要，即免維護。要延長蓄電池的使用壽命，由于在市電質量高的地區(qū)，臺站的蓄電池幾乎沒有放電機會，這會使電池極板硫化，引起內阻增大、容量減少、負載能力下降。所以，每隔2～3個月，人為地放一次電是必要的，人為放電過程應嚴格按照UPS操作手冊進行。5.2采集器維護為保證自動氣象站能良好的運行,應定期對采集器進行維護檢查,一般每月進行一次。如遇災害性天氣，應及時檢查采集器，隨時了解運行狀態(tài)，以便維修?！癖３植杉鞯恼麧?，上面無覆蓋物；●不要隨意搬動機箱，以免拉松后面板上的接線；●不要隨意操作機箱內的電源空氣開關、橙色刀片開關和前面保險管旋鈕，以免形成誤操作；●每天都要察看采集器狀態(tài)燈顯示是否正常，發(fā)現(xiàn)問題，要及時處理；5.2采集器維護●保證計算機時間準確，發(fā)現(xiàn)采集器數(shù)據(jù)異常應及時對采集器復位，如果復位不能解決問題，應對采集器內存進行清除；●每周將數(shù)據(jù)采集軟件和計算機關閉一次；●不要帶電插拔各種接線端子，不要帶電撤換或安裝傳感器?！衩磕甏杭緫凑铡蹲詣託庀笳緢鍪曳览准夹g規(guī)范》（QX30—2004）對場室防雷設施進行全面檢查，對采集器接地電阻進行復測；●每兩年對自動氣象站整機進行1次現(xiàn)場檢查、校準，校準方法嚴格按照中國氣象局自動氣象站校準方法進行。

5.3傳感器維護我國氣象系統(tǒng)目前廣泛使用HMP45D溫濕度傳感器實時測量空氣溫度和相對濕度要素探測數(shù)據(jù)。我國氣象系統(tǒng)目前廣泛使用EC9-1、EL15和ZQZ-TDF這3種測風傳感器實時測量風向和風速要素探測數(shù)據(jù)。這3種風向、風速傳感器的維護方法基本相同。我國氣象系統(tǒng)目前廣泛使用SL3-1、SL2-1和RG13/RG13H這3種雨量傳感器實時測量雨量要素探測數(shù)據(jù)。這3種雨量傳感器的維護方法基本相同。5.3.1能見度儀維護前向散射能見度儀投入運行后，應做好日常巡視、維護等工作?，F(xiàn)場維護操作中，觀測員切忌長時間直視發(fā)射端鏡頭，避免損傷眼睛。（注：前向散射能見度儀在運行中，發(fā)射端鏡頭沿鏡筒方向連續(xù)發(fā)射激光光束，長時間連續(xù)直射眼睛會損傷眼睛健康，應盡量避免長時間連續(xù)直視發(fā)射端鏡頭。）5.3.1能見度儀維護

1.守班期間，每個正點前10分鐘應查看能見度自動觀測數(shù)據(jù)。發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤或異常應及時處理，啟動維護或維修程序。2.每日日出后和日落前巡視能見度儀，發(fā)現(xiàn)能見度儀（尤其是采樣區(qū)）有蜘蛛網(wǎng)、鳥窩、灰塵、樹枝、樹葉等影響數(shù)據(jù)采集的雜物，應及時清理（可在基座、支架管內放置硫磺，預防蜘蛛）。及時清除太陽能板上的灰塵、積雪等。切忌長時間直視發(fā)射端鏡頭。3.一般每兩個月定期清潔傳感器透鏡，可根據(jù)設備附近環(huán)境的情況，延長或縮短擦拭鏡頭的時間間隔（遇沙塵、降雪等影響能見度天氣現(xiàn)象時，應及時清潔）。切忌長時間直視發(fā)射端鏡頭。定期檢查、維護的情況應記入值班日志中。對能見度自動觀測數(shù)據(jù)有影響的還要摘入備注欄。檢查時應盡量避免用手電筒等光源照射能見度觀測設備。5.4防雷設施維護（1）每年雨季前要用地阻儀對觀測場、觀測室地阻進行檢測，若大于4Ω，應查明原因，若因地網(wǎng)腐蝕嚴重的，應更換地網(wǎng)；（2）每年雨季前，應對電源避雷器、信號避雷針進行一次檢查，發(fā)現(xiàn)老化變性的應及時更換；（3）每年雨季前，應詳細檢查采集器、雨量傳感器、地溫轉接盒的接地端子是否生銹，如有生銹則應仔細除銹，用瀝青或防水膠帶將接地端子密封好并埋入土中；（4）觀測場、值班室內新增儀器設備，應對金屬外殼進行接地，接地線并入統(tǒng)一地網(wǎng)，并入時若用電焊焊接，則焊接前應斷掉觀測場、值班室內所有儀器的接地線，焊接后，恢復所有斷開的接地線。6.故障檢測基本方法對設備的檢測首先從檢查電源開始，使用萬用表測試直流12V供電系統(tǒng)是否正常，包括：220V交流電是否正常；充電電源控制器是否正常；蓄電池是否正常，能否正常充上電的等電源正常方可進行其他方面的檢測。6.故障檢測基本方法在系統(tǒng)上電運行后，檢查各采集器的狀態(tài)指示燈，查看各采集器是否能夠正常工作。（1）主采集狀態(tài)指示燈說明主采集器配置了2個狀態(tài)燈，如下圖所示：

6.故障檢測基本方法

其中：第一個燈”RUN”，為系統(tǒng)運行指示燈，當采集程序正常執(zhí)行后，”RUN”指示燈秒閃。第二個燈”CF”，為CF卡的狀態(tài)燈，個CF卡讀寫正常，此燈長亮，當CF卡不存在或者是CF卡空閑，CF卡燈常滅狀態(tài)。6.1電阻測量通道檢測（1）測量通道檢測方法：使用電阻箱設定標準溫度對應的電阻值，或直接使用88.22Ω、100Ω、119.40Ω標準電阻接入采集器的測量通道，檢查采集器輸出的測量數(shù)據(jù)應該分別為：-30℃、0℃、50℃。（2）傳感器的檢測方法：直接使用萬用表測量鉑電阻溫度傳感器的輸出，其輸出的電阻值根據(jù)傳感器當時所處的溫度環(huán)境，應該在80～120Ω之間。6.2電流測量通道檢測（1）測量通道檢測方法：使用信號模擬器輸出模擬4～20mA的電流，檢查采集器輸出的測量水位數(shù)據(jù)應該為：0～100mm。（2）傳感器的檢測方法：直接使用萬用表測量蒸發(fā)傳感器的輸出，其輸出的電流阻值根據(jù)傳感器中的水位，應該在4～20mA之間。蒸發(fā)水位與測量電流的轉換公式：（電流毫安值-4）/（20-4）×100；測量數(shù)據(jù)單位：mm。6.3電壓測量通道檢測（1）測量通道檢測方法：使用信號模擬器輸出模擬0～1V的電壓，檢查采集器輸出的濕度測量值應該為：0～100%。（2）傳感器的檢測方法：直接使用萬用表測量濕度傳感器的輸出，其輸出的電壓阻值根據(jù)傳感器中的濕度環(huán)境，應該在0～1V之間。濕度與測量電壓的轉換公式：電壓值×100；測量數(shù)據(jù)單位：%。6.4脈沖頻率測量（1）測量通道檢測方法：把脈沖信號發(fā)生器接入采集器的測量通道進行檢測，調整信號發(fā)生器的輸出頻率。檢查采集器輸出值應該一致。（2）傳感器的檢測方法：使用示波器或頻率計檢測傳感器的輸出信號是否有正常的脈沖信號輸出。風速傳感器輸出脈沖頻率為0～2kHz之間，風速與測量頻率的轉換公式：V=0.2315+0.0495f；計算數(shù)據(jù)單位：m/s6.5通斷計數(shù)測量（1）測量通道檢測方法：直接搭碰采集器測量通道的信號輸入，檢查采集器輸出值。對于雨量測量搭碰一次，則記錄一個翻斗數(shù)，對于0.1mm的翻斗雨量的測量增加0.1mm；對于0.5mm的翻斗雨量的測量增加0.5mm；對于主采集機箱門開關狀態(tài)檢測為改變門的開關狀態(tài)。6.6通斷計數(shù)測量

（2）傳感器的檢測方法：使用標準雨量筒的標準量杯，倒入標準雨量，檢測翻斗雨量傳感器的翻斗次數(shù)是否正常。10mm的標準雨量量杯到倒入0.1mm雨量傳感器，標準輸出為10mm，即：翻斗翻100次，輸出100個通斷信號。6.7數(shù)字電平測量（1）測量通道檢測方法：直接用萬用表檢測采集器測量通道的各個電平信號，通過格雷碼轉換表查看風向值，并檢查采集器輸出值檢查是否一致。（2）傳感器的檢測方法：同樣直接用萬用表檢測傳感器各信號線的輸出電平，通過格雷碼轉換表查看風向值，檢查與風向標的實際指向是否一致。6.8主采集器程序更新

將主采集器采集器程序（文件名：hy_aws）拷貝到CF卡根目錄，插入采集器，系統(tǒng)重新上電，自動更新程序。注：更新程序后，CF卡里的hy_aws文件將被刪除。6.8測試命令在系統(tǒng)能夠正常運行的狀態(tài)下，把終端主通訊端口與計算機的RS232串口相連接，通過發(fā)送測試命令檢查系統(tǒng)以及各分子系統(tǒng)的工作運行狀態(tài)，包括：（1）通過讀取各分采集器當前的實時采樣數(shù)據(jù)命令，檢查各分采集器的測量數(shù)據(jù)是否正常。（2）通過開啟串口調試功能命令，檢查各輸出串口數(shù)據(jù)的傳感器（智能傳感器）是否工作正常。（3）通過修改相關傳感器的參數(shù)修正測量數(shù)據(jù)的準確性。6.8測試命令

命令符：VERSION返回值：HARDVERSION:V1.00SOFTVSERION:V2.01FILEVERSION:V1.00注：目前基于新型自動站的雙套站版本號，硬件版本V1.00,軟件版本：V2.01,文件存儲版本V1.00?？梢酝ㄟ^此命令來查看采集器是否為最新版本程序。如不是最新版本，請參照主采集器程序更新方法更新程序。讀取各分采集器當前的實時采樣數(shù)據(jù)。命令格式：OBSAMPLExxx命令符：OBSAMPLE參數(shù)：xxx為分采集器的標識XXX對應采集器MAIN主采集器CLIM氣候分采RADI輻射分采EATH地溫分采SOIL土壤水分分采XXX………6.8測試命令6.8測試命令

示例：讀取主采集器的實時觀測數(shù)據(jù)，發(fā)送OBSAMPLEMAIN命令。則返回數(shù)據(jù)格式如下：17:56:04P:1001.2T0:-0.09U:20WD:320WS:0.9LE:12.34RAT:0.3VI:11211DOOR:1MBTEMP:27.7POWER:11.56.8測試命令序號 要素 格式單位 注釋1 時間 HH:MM:SS 2 氣壓 P:1001.2hPa 若傳感器異常,用////表示3 溫度 T0:-0.09攝氏度 若傳感器異常,用////表示4 濕度 U:20% 若傳感器異常,用////表示5 風向 WD:320度 若傳感器異常,用////表示6 風速 WS:0.9m/s 若傳感器異常,用////表示7 蒸發(fā)水位 LE:12.34mm 若傳感器異常,用////表示8 翻斗雨量 RAT:0.3mm 若傳感器異常,用////表示9 能見度 VI:11211米 若傳感器異常,用////表示10 機箱門狀態(tài) DOOR:11標示閉合0標示打開 若傳感器異常,用////表示11 主板溫度 MBTEMP:27.7攝氏度 若傳感器異常,用////表示12 電源電壓 POWER:11.5V 若傳感器異常,用////表示6.8測試命令

命令符：DATE參數(shù)：YYYY-MM-DD（YYYY為年，MM為月，DD為日）示例：若對數(shù)據(jù)采集器設置的日期為2006年7月21日，鍵入命令為：DATE2006-07-21↙返回值：<F>表示設置失敗，<T>表示設置成功。若數(shù)據(jù)采集器的日期為2007年10月1日，讀取數(shù)據(jù)采集器日期，直接鍵入命令：DATE↙正確返回值為<2007-10-01>。6.8測試命令

命令符：TIME參數(shù)：HH:MM:SS（HH為時，MM為分，SS為秒）示例：若對數(shù)據(jù)采集器設置的時間為12時34分00秒，鍵入命令為：TIME12:34:00↙返回值：<F>表示設置失敗，<T>表示設置成功。若數(shù)據(jù)采集器的時間為7時04分36秒，讀取數(shù)據(jù)采集器時間，直接鍵入命令：TIME↙正確返回值為<07:04:36>。6.8測試命令命令符：DMGD(下載分鐘常規(guī)觀測數(shù)據(jù))參數(shù)按如下三種方式給出：不帶參數(shù)，下載數(shù)據(jù)采集器所記錄的最新分鐘觀測記錄數(shù)據(jù)（最后一次下載結束以后的分鐘觀測記錄數(shù)據(jù)）；參數(shù)為：開始時間結束時間，下載指定時間范圍內的分鐘觀測記錄數(shù)據(jù)；參數(shù)為：開始時間n，下載指定時間開始的n條分鐘觀測記錄數(shù)據(jù)。開始時間、結束時間格式：YYYY-MM-DDHH:MM6.8測試命令

對于采用串口輸出數(shù)據(jù)的傳感器可以通過開啟串口調試方式，檢查、測試傳感器的狀態(tài)以及對其參數(shù)進行設置。例如：氣壓傳感器、能見度傳感器、GPS授時器等。（1）測試GPS授時器開啟測試GPS授時器的命令：DEBUGCOMCOM0↙關閉測試GPS授時器的命令：CLOSEDEBUGCOM0↙（2）測試能見度傳感器開啟測試能見度傳感器的命令：DEBUGCOMCOM4↙關閉測試能見度傳感器的命令：CLOSEDEBUGCOM4↙（3）測試氣壓傳感器開啟測試氣壓傳感器的命令：DEBUGCOMCOM5↙關閉測試氣壓傳感器的命令：CLOSEDEBUGCOM5↙7.1觀測場氣象儀器設施安裝布局

觀測自動化后，國家基準氣候站采取雙套新型自動氣象站“一主一備”的業(yè)務運行方式，國家基本氣象站和國家一般氣象站采取新型自動氣象站運行和便攜式自動氣象站備份的業(yè)務運行方式。觀測自動化前，國家基準氣候站采取新型自動氣象站運行和現(xiàn)行自動氣象站備份的業(yè)務運行方式，兩套風速風向傳感器安裝在位于觀測場東北角的風塔上。國家基本氣象站和國家一般氣象站采取新型自動氣象站運行和現(xiàn)行自動氣象站備份的業(yè)務運行方式，新型自動氣象站風桿位于觀測場東北角；現(xiàn)行自動氣象站風桿位于觀測場西北角。7.1觀測場氣象儀器設施安裝布局①風向風速傳感器：如果現(xiàn)行自動站風桿（及立桿）原本安裝在西北角，可保持現(xiàn)有位置不變。如果現(xiàn)行自動風桿原本安裝在東北角，則必須移至西北距離中心點7.7m(北)、9m(西)處；立桿移至距離中心點北6.9m(北)、9m處(西)。②人工雨量筒：與溫濕度百葉箱成一排，溫濕度百葉箱按儀器基礎北邊緣對齊。③大型蒸發(fā)：安裝在距離中心點5.2m(南)、7.5m(西)處。④蒸發(fā)傳感器百葉箱安裝：新型自動氣象站蒸發(fā)傳感器百葉箱安裝在蒸發(fā)桶中心正北3m的位置。⑤新型站地溫傳感器：深層地溫傳感器按新型在北、現(xiàn)行在南的位置安裝。7.1觀測場氣象儀器設施安裝布局⑥淺層地溫傳感器：按新型在西、現(xiàn)行在東的位置安裝。⑦地溫傳感器接線盒：為方便更換地溫傳感器，在淺層地溫場附近安裝一個淺層地溫傳感器接線盒，與日照儀成行。具體位置：距離中心點7.5m(南)、1.5m(西)。接線盒不必進行基礎預埋，只需預留一根φ50PVC管進入地溝。⑧電線積冰架：電線積冰架挪至觀測場外，選擇觀測場附近空曠、平整、適宜觀測的場地，按照現(xiàn)有要求架設。⑨能見度儀：安置在觀測場內，安裝位置距離中心點8.5m(北)、2.5m(西)處。7.2觀測場地溝、蓋板（小路）和線槽觀測場南北向居中的地溝與觀測場正南北中心線重合，觀測場南北向中心線東西兩側的地溝與居中的南北向地溝平行，與觀測場南北向中心線的距離均為5m，東北角獨立桿旁的地溝長2.8m、西北角獨立桿旁的地溝以風桿至第一條地溝的距離為準（若風桿從東北角遷移過來，則地溝長度為2m）。兩者與觀測場正南北向中心線的距離均為8.1m。東西向地溝共4條，從北至南的長度分別為16.5m、16m、16m、12m，東西向中心線以北的2條地溝分別距中心線5.7m、1.2m；東西向中心線以南的2條地溝分別距中心線6.8m、3.3m。7.2觀測場地溝、蓋板（小路）和線槽

信號線放置在采用60×40mm特制不銹鋼線槽或60×60×1mm鋁合金線槽中，將鋁合金方管鋸成兩邊,槽高為60×40×1mm，上邊蓋為60×15×1mm（凈高），或使用與以上兩種接近的規(guī)格的鋁合金材料制作，線槽蓋稍大于槽2mm，安裝時兩線槽間用連接件連接，保證線槽間電氣接觸良好，同時線槽要采取措施固定在橫擔上。新型及現(xiàn)行自動站的信號線、閃電定位儀通訊線使用其中一根線槽（禁止布設除此以外的任何線纜），自動站電源線、閃電定位儀電源、實景監(jiān)控儀電源及通訊線等使用另一根線槽，且必須全程進行金屬屏蔽。7.2觀測場地溝、蓋板（小路）和線槽

地溝蓋板最好采用花崗巖材料，規(guī)格為600×400×30mm，花崗巖加工時不用拋光，以便防滑。總的要求：自然、整齊、美觀、防滑。地溝內每隔2000mm設置一根橫擔，橫擔采用40×4mm鍍鋅扁鋼。橫擔要在一個水平面上。7.3觀測場到值班室鋪設管道和檢查井

觀測場到值班室必須鋪設至少兩根Φ80的熱鍍鋅鋼管，總的要求：防雷擊、防鼠咬、防水、干擾屏蔽。其中：新型及現(xiàn)行自動站的信號線、閃電定位儀通訊線使用其中一根鋼管（管內禁止布設除此以外的任何線纜）。自動站電源線、閃電定位儀電源線、實景監(jiān)控儀電源線及通訊線等使用另一根鋼管，且要求全程使用熱鍍鋅鋼管。若管道放置在地溝內，則管道中心線距蓋板200mm。管道直線距離每隔6m及拐彎處均要設置檢查井，檢查井兩邊管道之間使用直通（或彎頭）連接。要保證電氣接觸良好，管道在檢查井斷開處也要進行電氣連接（靠值班室和觀測場的兩個檢查井除外）。7.3觀測場到值班室鋪設管道和檢查井

檢查井底部水泥漿抹平前填放100mm厚沙石便于滲水，底部留有直徑100mm的自然滲漏排水口。排水條件良好的臺站，檢查井底部放置排水用Φ50mm的PVC管,與熱鍍鋅管同一走向。檢查井中的熱鍍鋅鋼管進線和出線兩端要用小一號的PVC管連接并密封好，防止老鼠進入管道。在埋鍍鋅鋼管的同時要對所有鍍鋅鋼管口端頭內外的毛坯進行打磨光滑處理，避免拉下線時刮斷電纜線。安裝管道時，鍍鋅管口應露出檢查井壁不少于20mm，以防井壁雨水滴進管道。

7.4儀器基礎施工

澆筑儀器基礎時一律按觀測場水準點取水平。儀器設備基礎外露部分形狀應與儀器設備底座形狀保持一致（如：正圓形或正方形），并在距地表10cm左右深度的位置開始縮小橫截面面積至定位板尺寸（邊緣略大1~2cm即可）或尺寸不大于20cm×20cm。風桿基礎的鋼筋籠及拉繩基礎的加固鋼筋均由裝備中心統(tǒng)一制作下發(fā)。風桿基礎的鋼筋籠必須與地網(wǎng)相連；新型自動站及現(xiàn)行自動站雨量傳感器基座預埋件均由裝備中心統(tǒng)一制作下發(fā)。獨立桿均由臺站自行購買。7.4.1風桿及拉繩基礎施工①底座基礎應為長400mm×寬400mm×深1500mm。②用3：1的沙石水泥澆鑄，澆鑄時應加鋼筋籠。技術要求：鋼筋籠上圈距水泥基礎面約30mm；若施工地點土質較硬基礎深度允許縮短，但不應小于1000mm；熱軋圓盤條6～6.5。③澆鑄風桿底座時應將定位板一同澆鑄，并用指北針精確定位南北方向。④固定風桿底座的螺絲，同一側的兩顆螺絲應在水泥底座上方留出45-48mm，另一側的一顆螺絲應在水泥底座上方留出84mm。⑤拉線基礎應距風桿基礎5m，3個拉線基礎為等邊三角形，兩根拉線基礎與風桿基礎之間的夾角為120°7.4.2雨量傳感器基礎新型站及現(xiàn)行站雨量傳感器均安裝在離東西向中心線以北0.5m的同一排，新型站雨量位于南北向中心線以西2.5m，現(xiàn)行站雨量位于南北中心線以東2.5m?；A尺寸：直徑300mm，深300mm基礎與地面持平，基礎表面要求水平、光滑。7.4.3百葉箱基礎百葉箱基礎規(guī)格：600×600×800mm（深）（若土質夠硬可減至500mm深），基座高度與地面持平。灌注基礎前預先按定位板焊接好地腳螺栓，預埋位置見下圖。7.5直擊雷防護

直擊雷防護采用鍍鋅水管焊接的針式避雷針或多邊型的鐵塔，避雷針、鐵塔均要熱鍍鋅處理。若原避雷塔（針）在東北角，必須斷開避雷塔（針）地網(wǎng)與觀測場地網(wǎng)的連接，僅保留最西端及最南端與觀測場地網(wǎng)的連接。觀測場西北角未設置獨立避雷針的臺站，必須在現(xiàn)行自動站風桿基礎附近