風向風速傳感器冰凍分析及預防

馬昊天 李炳昆 全美蘭 劉多文 張鵬 米雷 趙剛 李炳輝 陳晨 喬延艷

摘要? 從遼寧省撫順市清原縣國家基本氣象站（54259站）的實際工作情況出發，結合觀測風氣象要素實際，在冬季風向風速傳感器出現凍結現象后，分析發生時的天氣現象和處理方法，并提出預防風向風速傳感器冰凍的注意事項。

關鍵詞 風傳感器;故障;冰凍;預防

中圖分類號：P414.7 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3305（2018）06-103-02

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.06.048

Analysis and Prevention of Freezing Wind Direc tion and Wind Speed Sensor

MA Hao-tian? et al（Fushun Meteorological Bureau， Fushun， Liaoning 113006）

Abstract Based on the actual working status of Qingyuan national basic meteorological station（54259 station） in Fushun City of Liaoning Province， combined with the actual observation of meteorological elements， the weather phenomenon and treatment method when the wind direction and wind speed sensor froze in winter were analyzed， and the precautions against freeze of the wind direction and wind speed sensor were put forward.

Key words? ?Wind sensor; Fault; Freezing; Prevention

風的觀測主要包括風速觀測和風向觀測2種。在實際氣象測報工作中，風儀器故障在新型自動氣象站觀測儀器故障中較為常見，不管是風傳感器故障，還是線路連接異常造成整體故障，都會影響自動氣象站風向風速的數據準確性。如果測報人員沒有及時發現并處理異常情況，采集器就會把錯誤的風向風速數據信息上傳，這樣將會對氣象服務和氣候分析等工作造成很嚴重的影響。

在初冬和初春季節降水現象后，由于溫差較大風向風速儀上容易積冰，風向風速傳感器出現冰凍現象時，風速為靜風，不能真實地記錄當時的風向風速，造成觀測數據缺測。為確保觀測數據的連續性和完整性，筆者對風傳感器故障維修的方法進行了探討，提出風向風速傳感器維護注意事項、容易發生的天氣情況、相關解決方法以及預防措施。

1 風傳感器結冰的現象判斷

當冬季或冷空氣出現的過程中，降水容易使風傳感器被凍住或被積雪覆蓋。若只是被積雪覆蓋，搖晃風桿的拉線，把積雪抖掉即可。而凍雨天氣則不同，它容易把傳感器風標和風杯的一些軸承處冰凍，使其無法正常轉動或無法轉動，這會使得風速降低或測得風速為0，風向也沒有變化，與實際情況不符，無法準確記錄外界的風向風速，從而造成記錄的中斷，此時可以確定是風速傳感器故障。由于風桿距離地面10～12 m，要想進行融冰處理只能將風桿放倒后拆卸，但進行融冰處理后，仍有可能出現剛放上去或者在下次凍雨發生時又被凍住的情況。雖然可以用目測記錄作發報用，卻無法得到連續的風向風速記錄。

如清原縣氣象局在2014—2017年共發生6次風傳感器結冰現象，且都發生在每年的11月初和來年3、4月的降水現象后，情況大致相同，現以2017年11月2日出現的結冰現象為例。

自10月28日寒潮強冷空氣來襲后，清原縣地區夜間溫度達到0℃以下。在11月2日15：28有降水現象發生，20：38終止，此時溫度為2.2℃。在當晚21：24后溫度達到0℃并隨之降低，在23：22風速顯示為0且風向無變化——靜風，即發生異常現象，部分瞬時 2 min、10 min 及最大、極大風記錄缺測，于次日（3日）09：40恢復正常。

由此可見，每當初冬或初春發生降水現象時，觀測員就要時刻注意溫度的實時變化。當達到0℃及以下時，就要定時查看風向風速的變化與實際情況是否有較大差異，發現異常現象應及時匯報并處理。

2 冬季風傳感器冰凍后處理和預防

2.1 凍后處理

當發現風傳感器被冰凍時，為不影響整點發報可以采取輕便風向風速表，若沒有可以使用的儀器，可以采用目測風向風力，根據炊煙或布條展開的方向按8個方位估計，根據蒲福風力等級表確定風力，以確保觀測記錄的完整。

同時，在向上級領導匯報后及時取下風速傳感器，查看軸承是否凍結，之后進行加熱融冰處理。另外，防止由于拆卸融冰所導致的進水情況發生，還要對風速傳感器的縫隙處進行一次防水處理，再重新安裝風速傳感器，確保風速數據恢復正常。

2.2 預防冰凍措施

除了每年對設備的日常維護外，也可以采取以下方法預防傳感器被冰凍：在風杯和風標的軸承處，及風向風速傳感器與風桿的連接處，均使用保溫棉進行包裹，以避免冰凍，也可以涂抹防凍油或防凍液，防止傳感器凍結。此外，可添加風橫臂加熱器。據了解幾年前遼寧省曾經添加過風橫臂加熱器，通過加熱器使溫度能保持在一定范圍內，起到保溫的作用，使風向風速傳感器不致被凍結，能正常運轉。由于風橫臂加熱器容易損壞價格高，還要變壓器接220 V電源等問題，所以此方法僅推薦易接電源的區域使用。

3 結論

測報人員要檢查風向風速傳感器轉動情況，及時查看傳感器能否正常工作;特別在初冬和初春的季節，在降水過后要特別注意夜間風傳感器的情況，如果發生異常及時進行處理。新型自動氣象站的使用，減輕了測報人員的工作壓力，提升了工作效率，為地面測報工作提供了有利的條件。但設備在工作的過程中仍然離不開人工操作，并且需要進行定期的日常維護工作。與此同時，地面觀測人員不僅要做好本職工作，在及時發現并解決異常情況后也要進行分析和預防工作，確保自動氣象站可以準確且穩定地提供數據。

參考文獻

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