自動氣象站采集器通道誤差的修正

張磊　武向娟　左湘文　沈元德

摘 要 在實際運行過程中，自動氣象站采集器各通道極易出現誤差，總結了自動氣象站采集器通道誤差校準方法、操作步驟及誤差修正。進行誤差修正時，首先要增加輔助修正參數，然后針對采集程序計算參數進行調整，最后將調整后的程序上傳至采集器。這種修正方法保留了計算參數的原始性，更換傳感器或采集器用于其他自動氣象站時采集器通道誤差修正結果仍有效。

關鍵詞 自動氣象站；采集器；通道誤差；校準；修正

中圖分類號：P415.12 文獻標志碼：B 文章編號：1673-890X（2016）01--02

自動氣象站采集器通道誤差影響自動氣象站觀測數據準確性，因此要對其進行校準和修正，確保自動氣象站正常運行。《自動氣象站檢定規程第8部分：數據采集器現場校準》中規定，檢定和校準自動氣象站各要素傳感器、采集器時，如果傳感器和采集器誤差合成超出系統測量準確度指標，必須訂正自動氣象站采集數據。2013年，中國區縣局《綜合氣象觀測系統發展規劃（2014-2020）》中對氣象計量工作做出了明確要求，要求建立、完善直接觀測氣象要素的計量檢定和現場校準方法，嚴格要求計量檢定程序和技術，配備先進的計量標準器具和檢定、校準裝置，提升地面氣象觀測裝備計量水平，通過檢定和修正采集數據，使各類觀測數據達到準確、完整[1]。《自動氣象站檢定規程（報批稿）》提供的對采集器通道及傳感器合成誤差修正的方法，是在利用計算機監控軟件設置數據修正參數，根據計算機軟件修正讀取數據，然后將修正過的存至數據庫中，而采集器通常會不經過監控軟件參數修正就直接引用極值數據，因此仍會出現數據錯誤現象。本文探討了采集器自身通道誤差修正方法，以達到以降低采集器觀測數據誤差，提高地面觀測質量。

1 自動氣象站數據采集器及其采集數據誤差

寧夏氣象臺采用CAWS600自動氣象站，該自動站分為B型和SE型兩類，B類型可完成對氣溫、濕度、氣壓、地溫及風向風速氣象要素的自動觀測，SE類型較B類型觀測要素增加了蒸發、輻射等的自動觀測，因此數據采集器使用的通道口數據也就較多，所以本文以SE型自動氣象站作為研究對象進行采集器數據通道誤差調整分析。采集器包括30個模擬單端通道、4個數字通道和3個計數器通道等，電壓、電流、電阻和頻率信號的采集采用模擬通道，可通過數字通道采集到數字量和開關量等，計數通道則實現對數字累計量進行采集，或是作為計數脈沖輸出，各種通道組合起來完成了各種類型傳感器信號的采集。

自動氣象站數據采集器采集程序采用Yn型參數進行數學運算，經運算后，得出各個通道采集的原始模擬或數字信號的觀測目標數值，Yn運算公式為：

其中x代表采集的信號讀數；kn代表各次方的系數；Yn=k0，k1，k2，k3，k4，k5。

對于自動氣象站采集程序參數部分，原程序中參數采用Y1～Y8來表示，風速、氣溫、相對濕度、風向和蒸發等通道的誤差增設的輔助修正參數分別為Y11、Y12、Y13、Y15、Y16。Y3是由電壓信號轉換為氣壓信號的運算參數，參照Y3和Y4氣壓參數，可創建輔助參數，同時增加Y4對結果數值進行調整，這樣就不會改變電壓與氣壓原始轉換參數。采集處理氣壓通道運算參數及信號的原始語句為：

Y3=5000，2.4→氣壓與氣壓轉換參數

Y4=0，1.0→氣壓輔助修正參數

3V（W，U，Y3，AV，=83CV）→采集電壓換算成氣壓

84CV（FF0，Y4，=84CV）=83CV→將氣壓值修正后重新輸出

采集程序中增加了系列參數后卻沒有添加變量，因此必須復制新參數運算結果，把新參數結果寫入原變量中，這種方法增加了輔助參數的操作，影響不到采集數據的保存和被引用。相對濕度（0～100%RH）或風向（0～360°）的取值有一定的范圍限制，修改其通道參數時，增加的輔助修正參數行要標注在原程序限制行前面，防止讀數超出限定范圍而出錯。

2 采集器通道誤差修正

在修正采集器通道誤差時，不采用通常的修改計算機監控軟件讀數值方法，而是采集器各個通道通過標準信號源進行校準后得到各通道誤差值，然后根據得出的誤差值，對自動氣象站采取機器程序進行修改，最后將改好的新程序重新寫入采集器中[2]。這種采用采集器通道自身完成通道誤差修正的方法修正效果不依附于某一特定監控軟件。

2.1 對采集器進行校準

按照數據采集器現場校準規范規定，對采集器進行校準，得出采集器通道誤差，當采集器通道誤差大于規定的范圍時，就要修正采集程序參數。

2.2 修改各通道參數

利用Detranfer或Delogger軟件直接編輯生成可修改的原始程序，文件格式為CMD格式，通過編輯方式或使用記事本打開文件，參照各個參數代表的觀測要素值的實際誤差分別進行數據修正。

各通道采集到的信號要作數學運算，出現了運算結果中數值與其代表的觀測量數量級不一致的現象時，如氣壓參數K1值變化1后產生的氣壓變化為0.1hPa，可就這種不一致情況針進行反復的實驗，通過實驗得出各參數與其代表的物理量之間的參數量級關系，然后利用標準信號源輸入各通道的穩定信號，再經過分別多次對采集參數進行修改，然后利用自動氣象站監控軟件中的Detranfer或Delogger軟件，分別讀取數值并作驗證，最后將各觀測要素參數修正對照關系進行總結（見表1）。

2.3 轉換程序格式

由于.CMD格式文件不能直接寫入CAWS600SE類型自動氣象站采集器，在寫入前要先轉化為.sre格式。zh.bat或ob jcopy.exe、ROMCVT.exe、srecfix.exe等批處理文件轉換工具轉換為.CMD文件格式。

2.4 向采集器寫入程序

向采集器寫入程序時，應使用RS232串口線和DeTransfer軟件連接計算機及采集器，成功寫入新的采集程序后，可再次采用標準信號源對采集器進行校準，確認各通道讀數誤差都處于規定范圍內并達到合格，這樣可確保采集器通道誤差調整正確，采集器采集運行達到正常。

參考文獻

[1]韓廣魯，孫嫣，任燕，等.自動氣象站數據采集器校準方法[J].山東氣象，2015（1）.

[2]韓廣魯，孫嫣，邊文超，等.CAWS600型自動氣象站采集器通道誤差的修正[J].氣象科技，2012（5）.

（責任編輯：趙中正）