DZZ5新型自動氣象站數據異常分析及維護

馬聯麗

摘 要：氣象數據是天氣和氣候預測預報的依據，獲取精準的氣象數據，是開展精細化預報、應對氣候變化、提高能防災減災能力的一個重要環節。甘洛縣位處于四川省西南部，屬中亞熱帶高原季風氣候區，冬干夏濕，干旱、暴雨、冰雹、雷暴、大風等氣象災害頻發，所以這一地區的氣象監測就顯得十分重要，而在氣象數據收集和傳輸現代化的今天，氣象數據的準確率又主要依靠于自動氣象站設備的正常運行和值班人員對氣象數據的處理能力。本文主要研究分析了DZZ5新型自動氣象站使用時常出現的數據異常現象，根據DZZ5新型自動氣象站的結構對DZZ5新型自動氣象站的日常維護提出了幾點建議。

關鍵詞：DZZ5新型自動氣象站；數據異常；異常分析；日常維護

中圖分類號：P415.12 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）16-0235-02

本文首先介紹了DZZ5新型自動氣象站的主要特點和甘洛縣的地理氣候原因，其次總結和分析了自動氣象站運行過程中出現的數據異常和相應應對手段，最后是介紹了自動氣象站的許多維護方法，希望DZZ5新型自動氣象站能夠得到較好的投入和使用。

1 DZZ5新型自動氣象站和甘洛縣地理要素簡介

DZZ5新型自動氣象站是一種多功能綜合氣象觀測系統，設備系統主要由主采集器和分采集器、傳感器、外圍線路和設備、電力系統組成，自動站采用雙站運行模式，具有數據收集全面、儲存方便、傳輸快捷、自動運行和易于維護的優點[1]。

甘洛縣位于四川涼山，屬于亞熱帶季風氣候區域，夏季高溫多雨，冬季溫和少雨。DZZ5新型氣象站主要是對這一地區的溫度濕度、降雨量、風向風速值和氣壓等氣象數據進行監測。

2 DZZ5新型自動氣象站可能出現的數據異常及原因

目前國家級自動氣象站以雙站監測為主，出現數據異常主要就是兩站數據有異常差異。主要有：溫度濕度數據異常、地溫數據異常、風力值數據異常、數據日極值異常四方面[2]。

DZZ5新型自動站出現數據異常，主要是由其自身的設備故障引起，除了對數據的分析與處理外，還要定時定期對設備進行維護，保障自動氣象站正常運行。DZZ5自動氣象站的維護主要包括：采集器維護，傳感器維護、電力系統維護、傳輸系統維護。其中，傳感器維護包括：降水量傳感器維護、大氣壓力傳感器維護、溫濕度傳感器維護這三方面的維護。

3 DZZ5新型自動氣象站觀測數據異常的分析處理

這一章筆者主要闡述了實地工作使用DZ55新型自動氣象站監測時發現的四方面數據異常，分析這些異常的數據以及給出一些相應的處理建議。

3.1 溫濕度方面

溫濕度數據異常主要表現為數據缺測和數據異常，其中，兩站日均溫濕度對比差值超過差值允許的最大誤差，則溫濕度數據監測存在異常。自動氣象站每5分鐘自動傳輸一次監測數據，如果遇到暴雨、冰雹、大風等的極端天氣，DZZ5的采集器和傳感器受雨水浸濕和風力破壞，會導致數據缺測。兩站日均氣溫值對比差值的平均數超過±0.2℃，濕度差值平均值超過±5%，則就是兩站溫濕度值超過允許的最大誤差，存在數據異常。

3.2 地溫數據方面

地溫數據包括淺層地溫和深層地溫，確定監測地溫數據是否異常主要也是通過兩站地溫差值對比來進行數據分析。

其中，淺層地溫0cm日均氣溫最大允許誤差為±0.2℃，5cm-15cm日均地溫最大允許誤差為±0.3℃，深層地溫15cm-320cm日均溫最大允許誤差為±0.3℃，溫度差在允許誤差范圍內則判定為數據正常，兩站溫度差超過以上值就判定為地溫數據異常，需要重新分析數據進行記錄。

此外，還可以通過計算偏差率來判斷地溫數據是否異常。分別記錄兩站數據，統計記錄的樣本數，計算出超過最大允許誤差的次數為超差數，計算公式為：地溫偏差率=地溫超差次數/記錄樣本總數×100%。兩站偏差率較高的數據則多異常，補錄時應采用偏差率較低的數據。

3.3 風力值數據方面

自動氣象站監測的風速數據兩站2min平均風速誤差超過±0.5m/s，就是風力值數據異常。但其中，分鐘風力值數據異常，沒有對該小時以及本日總的風力值數據造成影響，則不作為異常處理。風力值數據有異常的，應及時對比分析雙站數據，及時補錄備份數據，而不能插入使用前一小時段和后一小時段的風力值數據。

3.4 日均氣壓數據方面

分析日均氣壓數據時，先計算DZZ5新型站數據均值，再計算備份站平均氣壓，對比兩者的差值，誤差范圍在±0.3hPa之間則為數據正常，超過這一范圍為數據異常。并且計算兩站氣壓數據偏差率，采用偏差波動較小的站的數據進行記錄。

3.5 數據日極值方面

氣象數據的日極值是氣象分析的重要手段。而日極值的挑選，則很容易受到當日某時間段極值的影響。

如果某時間段的極值出現異常，則人工分析或者使用相關計算機數據分析軟件，對比分析雙站數據曲線，分析監測數據是否存在缺測。

對該時間段的極值記錄缺測的，分析和對比兩站的氣象數據記錄值，分析日極值是否出現在此時間段，若兩站監測數據都顯示日極值出現在這一時間段，則確定日極值數據正常并且采用主站數據進行記錄；若兩站數據超過誤差，日極值時間不一致，則人工進行兩站數據曲線對比分析，發現數據缺測原因，切換雙站有記錄的數據進行補錄。

對記錄極值沒有缺測的，則首先結合該時間段的其他數據極值，分析兩站極值異常出現的原因，并且確定這一時間段的極值異常是否能挑選為日極值，可以挑選的直接記錄為日極值，不可以的則采用上述提到的缺測數據補救方法進行補錄。

4 DZZ5新型自動氣象站的維護分析

定期維護自動氣象站，主要從以下幾方面進行：

4.1 傳輸系統維護

DZZ5新型自動氣象站的傳輸系統，是氣象站工作十分重要的一部分，主要承擔著氣象數據的傳輸任務。所以，要將傳輸系統的維護工作放在首位，定期檢查傳輸設備如路由器、交換機等的設備工作是否正常，定期檢查傳輸網絡和計算機軟件工作情況，此外，還要及時檢查網絡線路、光纜是否完好[4]。

4.2 采集器維護

維護DZZ5新型自動氣象站的采集器，一是要定期查看采集器的各項運行指示燈，確保采集器正常運行工作；二是定期查看采集器與主機體、采集器的各個接口、以及采集器與業務計算機之間的連接狀態；三是是要定期對采集器進行衛生清理工作，定期清除采集器機箱內外部的灰塵和雜物；四是在遇到極端天氣，例如暴雨、冰雹、雷電等天氣，要及時檢查采集器是否遭到破壞。

4.3 傳感器維護

自動氣象站的傳感器比較多，其維護手段也不一樣。主要有降水量傳感器維護、氣壓傳感器維護、溫濕度傳感器維護、風力值傳感器維護這幾個方面的維護。

4.3.1 降水量傳感器維護

DZZ5新型自動氣象站的降水量傳感器工作時是使用翻斗式雨量傳感器，可監測各種形態的降水數據。

維護翻斗式雨量傳感器的方法有：（1）定期對翻斗雨量計進行清理，保證干凈無異物，確保對降水數據的精確監測。清潔時，要先斷電停用傳感器和傳感器信號插頭，扳動翻斗進行清理，清理完成后檢查雨量計是否能正常工作，并且記錄清洗工作，及時清除檢查數據恢復正常工作；（2）定期檢查干簧管是否正常工作，采用萬用表電阻測試，及時更換損壞的干簧管；（3）定期檢查翻斗雨量計的整體，檢查桶身是否有變形損壞，或者過濾網是否被堵塞，出現問題及時更換桶身和清理過濾網；（4）定期檢查翻斗雨量計的部件，檢查其是否有不平衡以及部件卡死情況，及時進行調整承雨杯、更換雨量計等措施進行補救。

4.3.2 大氣氣壓傳感器維護

自動氣象站的氣壓傳感器位置在機箱內部，維護氣壓傳感器就是要定期檢查傳感器的氣孔，查看是否有被異物或灰塵堵塞。氣壓傳感器工作或關閉維護時要注意電壓的穩定，以免電壓波動造成監測異常。

4.3.3 溫濕度傳感器維護

DZZ5新型自動氣象站采用的傳感器安裝位置與其他機器不一樣。維護其溫濕度傳感器時除了必要的灰塵雜物清理外，就是要定時檢查溫濕度傳感器的位置。清潔時要保證少用手或者其他不清潔的物體接觸溫濕度傳感器，可使用干燥抹布或者刷子進行清潔。溫濕度傳感器的位置要按安裝規定安裝，溫濕度傳感器不得在百葉箱外面，高度方面整體離地距離誤差控制在0～1cm之內。

4.4 電力設備維護

DZZ5新型自動氣象站的電力供應，主要采用市電和蓄電池設備來供電，其中，蓄電池為鉛酸免維護電池。這種電池蒸餾水和點解液的消耗十分少，基本不需要補充，只需要在電池使用期間，定期對電池進行徹底放電，延長電池壽命[6]。

除了電池外，就是要定期檢查電路電纜以及各部分的連接。檢查各部分機器、傳感器、采集器連接是否穩固；檢查自動氣象站整體的電路電纜是否有因各種原因受到損傷，檢查電路電纜是否有老化等等。

參考文獻

[1]劉偉，高林，馬輝，等.DZZ5新型自動氣象站工作原理及常見故障診斷[J].氣象水文海洋儀器，2017，34（4）：93-97.

[2]達來木仁，國永偉，趙岳冀.DZZ5型自動氣象站相對濕度異常現象及故障排查簡析[J].內蒙古氣象，2017，（5）：46-48.

[3]劉科.探析DZZ5新型自動氣象站維護與保障管理[J].南方農業，2017，11（15）：110-111.

[4]臧海光.DZZ5型自動氣象站系統概述及日常維護方法[J].現代農業科技，2016，（5）：263-264.

[5]唐春燕.新型自動站（DZZ5）與備份自動站（CAWS600）氣象觀測數據對比分析[J].南方農業，2018，（5）：115-116.

[6]楊樹羿.自動氣象站故障診斷、測試、維修系統設計與實現[J].南方農機，2017，48（4）：159-159.