GPS/MET站工作原理及日常維護

李 倩,陳 明,蓋曉波,陳洪利

（1.大連旅順口區(qū)氣象局,遼寧 大連 116041； 2.錦州市氣象局,遼寧 錦州 121001；3.大連市氣象局,遼寧 大連 116000；4.盤錦市氣象局,遼寧 盤錦 124011）

1 GPS/MET站工作原理

GPS衛(wèi)星發(fā)出的無線電信號在穿越大氣層時，受到對流層折射影響，傳播路徑會發(fā)生彎曲和延遲。在GPS氣象學(xué)中，正式利用大氣折射量得到大氣折射率，進而通過折射率與溫度、氣壓和水汽壓之間的函數(shù)關(guān)系，最后估算出大氣層中的可降水分；連續(xù)工作的地基GNSS遙感水汽探測系統(tǒng)可用來估算測站上空的水汽總量、廓線、電子濃度總量等。全球定位系統(tǒng)氣象觀測站（GPS/MET）由衛(wèi)星接收天線、機柜、UPS等構(gòu)成，原始觀測資料通過通信網(wǎng)絡(luò)連接到國家氣象信息中心，由國家氣象信息中心將原始資料傳至氣象探測中心處理成水汽數(shù)據(jù)并進行質(zhì)量控制，形成可用的水汽數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

1.1 電離層的延遲

最大的大氣信號延遲來自電離層，距地面大約為50-500公里，這個層面含有大量的電離子；由于電離層折射與信號頻率直接相關(guān)，利用雙頻信號的線性組合即可消除其影響。這就是為什么GPS發(fā)射雙頻信號的一個主要原因，也是為什么在高端應(yīng)用中要采用雙頻接收機的主要原因。

1.2 對流層的延遲

距地面高度50公里以下的被稱為中性大氣，在該區(qū)域發(fā)生的信號延遲主要是由于氣溫、氣壓和水汽的不斷變化所引起的；中性大氣所引起的延遲最主要來自于9-16公里以下的對流層中的水汽在含量與分布上的變化；由于對流層的延遲與信號頻率有關(guān)，并且是高精度GPS衛(wèi)星大地測量與地球動力學(xué)的主要誤差源之一，因此，在GPS大地測量與地球動力學(xué)的精密計算中都需要把對流層的延遲作為誤差參數(shù)來進行解算和分離。

2 GPS/MET站日常維護一般安全預(yù)防措施

各臺站根據(jù)《關(guān)于印發(fā)全球定位系統(tǒng)氣象觀測（GPS/MET）站觀測規(guī)范（試行）的通知》文件精神，按照《全球定位系統(tǒng)氣象觀測（GPS/MET）站觀測規(guī)范（試行）》做好GPS/MET站的監(jiān)測維護工作。

2.1 遠離通電電路

維修人員在任何時候都必須遵守所有安全條例。當電源接通時，不要在設(shè)備內(nèi)部更換元件或者做調(diào)試。在某些情況下，由于電容儲存電荷，即使電源處于關(guān)的位置時也存在危險電壓。為了避免事故發(fā)生，任何時候接觸設(shè)備之前，都必須斷開電源，把電路接地和放電。錯接電子設(shè)備會導(dǎo)致主要的設(shè)備損壞。所以在維護操作時，如果重新連，應(yīng)確保連接開關(guān)/顏色編號正確。

2.2 不要獨自檢修和調(diào)試

除非有能夠提供幫助的人員在旁邊，否則任何情況下任何人都不能獨自進入封閉的場所檢修或者調(diào)試設(shè)備。不要在外露部件附近使用金屬工具，在距離外露帶電部件的電氣設(shè)備1.5米之內(nèi)不要使用帶金屬的刷子、掃帚或者其他工具。完成有關(guān)設(shè)備維護工作后，立即將所有連鎖開關(guān)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。在沒采用相應(yīng)控制和安全措施的情況下，操控機械、移動物體或類似的檢測應(yīng)用。

2.3 使用限制

儀器對環(huán)境條件的要求與人所能適應(yīng)的環(huán)境條件相似：不適合在有腐蝕，易燃易爆的場合使用。在危險地區(qū)、與電力裝置接近的地區(qū)或類似地區(qū)工作時，儀器負責(zé)人一定要預(yù)先與當?shù)氐陌踩鞴軝C構(gòu)和安全專家取得聯(lián)系。

3 GPS/MET站日常維護注意事項

3.1 提高思想認識，做好日常維護。

室外天線外面不要增加金屬外殼，如果為了美觀可以增加玻璃鋼罩。內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)分開的站點，注意填寫網(wǎng)絡(luò)配置時不要填錯。更改頁面信息一定要做好記錄。天線與接收機的電纜接頭一定擰正擰緊。注意抻拉線纜時，不要太過用力導(dǎo)致電纜損壞。保持GPS/MET站設(shè)備處于正常連續(xù)的運行狀態(tài)，觀測人員在觀測正點10分鐘檢查觀測文件的傳輸情況，遇有接收機文件沒有生成等問題，臺站人員應(yīng)及時通知維護和保障人員。遇有網(wǎng)絡(luò)通訊異常造成的文件未及時傳輸，臺站人員應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)連通后，進行數(shù)據(jù)的補傳。GPS/MET站的終端微機安裝正版防病毒軟件，并及時更新，確保終端微機和數(shù)據(jù)文件備份載體免受病毒的影響。

3.2 加強業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)，及時總結(jié)經(jīng)驗，加強業(yè)務(wù)交流。

業(yè)務(wù)人員應(yīng)掌握觀測設(shè)備、計算機、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)幕驹恚斢^測設(shè)備等出現(xiàn)一般故障時應(yīng)能及時排除，出現(xiàn)大故障時能查找故障原因。積極參加業(yè)務(wù)主管部門組織的專項業(yè)務(wù)技術(shù)進修培訓(xùn)，不斷掌握新的觀測業(yè)務(wù)技術(shù)知識和新儀器的使用維護方法。對新增的業(yè)務(wù)組織好學(xué)習(xí)和經(jīng)驗交流，對儀器設(shè)備及運行中出現(xiàn)的各種問題及時總結(jié)，確保再次出現(xiàn)時能夠處理的及時準確。建立專用值班工作日記，當班人員認真填寫檢查處理的情況。當發(fā)現(xiàn)儀器故障時，應(yīng)在值班工作日記詳細記錄，并向下一班交待注意事項。對儀器設(shè)備包括接收機、天線的更換和檢定，業(yè)務(wù)軟件的更新或升級，應(yīng)進行詳細登記。注意觀測場周圍的環(huán)境變化，當有影響觀測環(huán)境保護的現(xiàn)象或可能影響觀測記錄的干擾源時，應(yīng)及時報告。

3.3 做好設(shè)備防雷工作。

GPS/MET站的觀測場和值班室防雷應(yīng)符合QX30—2004《自動氣象站場室防雷技術(shù)規(guī)范》的要求。GPS/MET站的雷電防護等級為一級。在觀測場盡可能安裝避雷針，使天線在設(shè)備的有效保護范圍內(nèi)。低壓配電系統(tǒng)應(yīng)安裝3級SPD進行保護。

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

[2]中國氣象局.地面氣象測報業(yè)務(wù)軟件操作手冊[M].北京:氣象出版社,2005.

[3]陳明.自動氣象站數(shù)據(jù)錯情分析與處理方法[J].遼寧氣象,2005(02):44-45.

[4]陳明,樊新宇，蓋曉波等.自動氣象站Z文件的異常處理及臺站級質(zhì)量控制[J].貴州氣象,2011(03).