DSG3型降水現象儀常見故障診斷方法與日常維護

袁曉東 貴強

摘?要：本文基于會寧國家氣象觀測站DSG3型降水現象儀業務運行實例，概述了DSG3型降水現象儀設備工作原理，重點分析了DSG3型降水現象儀業務運行中常見故障判斷，針對性地給出了處理對策及日常維護方法。

關鍵詞：DSG3;降水現象儀;常見故障;維護方法

The?Common?fault?diagnosis?method

and?daily?maintenance?of?DSG3?Precipitation?Phenomenon?Instrument

Yuan?Xiaodong*?Gui?Qiang

HuiningMeteorological?Office?in?Gansu?Province?GansuBaiying?730700

Abstract：In?this?paper，based?on?the?operation?example?of?DSG3?precipitation?phenomenon?instrument?in?Huining?national?meteorological?observation?station，the?working?principle?of?DSG3?precipitation?phenomenon?instrument?is?summarized，the?common?fault?judgment?of?DSG3?precipitation?phenomenon?instrument?in?operation?was?mostly?analyzed，and?the?countermeasures?and?routine?maintenance?methods?are?introduced?at?one?time.

Key?words：DSG3;precipitation?phenomenon?instrument;Common?faults;maintenance?methods

降水現象觀測作為常規地面觀測項目之一天氣現象觀測的重要組成部分，具有全天候、連續、多變、工作量繁重等人工觀測特點，利用光學觀測設備實現降水現象自動化觀測將有效提高降水現象觀測自動監測能力。會寧縣氣象局按照上級統一部署，業務選用天津中環天儀器氣象有限公司生產的DSG3型降水現象觀測儀進行降水天氣現象自動觀測。基于雨滴譜測量原理的DSG3型降水現象儀業務運行豐富了現有降水現象觀測方法，大幅提升了現代氣象觀測數據質量，在滿足氣象業務、氣象服務和科學研究需求的同時，增強了會寧縣氣象局基層防災減災能力和氣象為農服務水平。

DSG3型降水天氣現象儀業務運行過程中難免會出現故障問題。因此，有必要分析總結出DSG3型降水天氣現象儀在業務使用中出現的常見故障及解決方法。本文將從DSG3型降水現象儀設備結構與原理入手，分析總結出業務運行中常見故障，進一步分析歸納相應解決方法及日常維護措施，做好降水天氣現象儀裝備保障工作，以提高降水現象自動化觀測數據準確性和自動化觀測水平。

1?DSG3型降水現象儀設備結構與原理

DSG3型降水現象儀由激光降水傳感器、控制機箱（包括智能數據模塊、供電系統）、安裝支架等部分組成。降水傳感器包括激光發射和接收裝置、控制處理裝置、溫控裝置等，是DSG3型降水現象儀的測量單元;智能數據模塊是DSG3型降水現象儀的數據轉換及傳輸單元，主要負責將激光降水傳感器測量輸出的數據轉換為ISOS可識別的數據格式[1]。所采用的供電系統有AC220V、DC12V兩種可選，由現場安裝情況決定，會寧縣國家氣象觀測站采用交流220V供電。

降水粒子特性是大氣運動與云內微物理過程的綜合結果，在云降水物理及人工影響天氣領域有著重要的意義。雨滴譜測量原理的DSG3降水現象儀根據降水粒子對激光信號的衰減影響程度，自動檢測出降水粒子的直徑和下落末速度，確定降水粒子的圖譜分布，進一步判斷輸出相應的降水現象類型，同時可以輸出降水粒子尺度譜、速度譜以及相應的粒子數量。DSG3降水現象儀的降水現象識別類型有毛毛雨、雨、雪、雨夾雪、冰雹5種，降水現象類型識別準確率高（降水強度>0.1mm/h的降水類型，識別準確率≥90%）。

2?降水現象儀常見故障判斷及處理

DSG3型降水天氣現象儀常見的故障主要為數據異常（如降水類型錯報、漏報）或缺測等。根據故障具體特征進行針對性判斷，初步分析儀器故障點所在部位，快速找出故障原因，采取合理措施進行維護維修。

2.1?供電系統及線纜故障

電源及線纜正常是DSG3型降水天氣現象儀穩定運行的前提，降水現象儀數據異常或缺測時應重視供電系統和線纜故障。檢查交流輸入電壓，正常應為AC220V左右;空氣開關閉合后，出入端都應為AC220V左右，反之說明空氣開關故障或負載有短路;降水傳感器電源電壓和開關電源輸入電壓為AC220V，開關電源輸出直流供電電壓12V左右，說明開關電源正常，若輸出異常，說明電源開關異常[2];DPZ2智能數據采集模塊直流供電電壓在12V左右，偏差太大可能電壓輸入異常，應當倒查線排線纜等是否異常;保險燈亮，說明保險管損壞;線纜接線松動接觸不良，造成線路短路、斷路等。這類故障問題只需準確判斷出故障點位置，更換損壞儀器部件或者重新連接線纜即可得到解決。此外，電源地線安裝有誤可能影響防雷裝置作用，信號傳輸地線會影響降水傳感器通信及上位機信號線通信，應當在實際業務中重點關注。

2.2?上位機軟件顯示通信異常

若上位機ISOS軟件顯示降水現象儀通訊連接異常，首先需檢查合集成硬件控制器至計算機端連接設置是否正常，包括SMOPORT通信參數設置、DPZ1型綜合集成硬件控制器驅動、模塊IP地址占用、ISOS觀測項目掛接、光電轉換模塊、線纜等;其次檢查降水現象傳感器、采集模塊是否正常，若損壞需聯系廠家維修更換;有時會出現采集數據堵塞導致設備通信異常現象，可通過重啟解決;若出現觀測數據階段性傳輸（ISOS界面天氣現象觀測成功率小于100%），在確定數據采集正常的前提下可通過ISOS軟件的“查詢與處理”“狀態查詢”功能查看天氣現象要素每日逐分鐘狀態數據，幫助快速判斷故障點。

2.3?降水現象類型判斷異常

業務運行中有時會出現降水現象類型錯誤故障問題。首先要檢查是否傳感器周圍環境影響，如蛛絲、鳥糞等干擾污染激光光路;其次檢查激光器（發射和吸收處于同一條直線，異常會出現漏報;檢查前要斷開移動設備電源，防止激光模塊破損）;若排除上述因素，觀測降水現象類型異常應考慮降水類型判別方法和儀器自身局限性導致，如降水強度較大時儀器會誤報冰雹，這類因素導致的故障問題本文不做討論。

3?降水現象儀日常維護方法

（1）降水天氣現象儀傳感器設備長時間處于室外工作環境，周圍環境變化將直接影響到數據采集質量。因此，做好設備的日常維護尤為重要。

（2）每日巡視時查看降水現象儀傳感器窗口（尤其采樣區）是否有昆蟲巢、蜘蛛網等影響數據采集的異物，避免造成鏡頭污染。

（3）DSG3降水天氣現象儀有自動污染識別技術，定義了傳感器狀態（正常、污染、嚴重污染），在值班期間，查看質控及報警信息出現狀態“污染”時，就應該及時對采樣區域進行清潔;出現狀態“嚴重污染”時，及時聯系廠家技術人員解決問題[3]。

（4）定期（大約每3個月，不同的安裝位置清潔時間）清潔一次傳感器的玻璃窗，特別是鳥糞和粉塵等沉積在儀器上的沉積物要定期清理。應選用適當的布（如眼鏡布）或脫脂棉，使用無水乙醇浸濕（如果窗口加熱功能良好，表面將很快變干）。根據附件環境情況及天氣條件，適當調整清潔周期，污染較重或遇沙塵、降雪等影響探測數據準確性的天氣現象后，應視情況及時清潔。

（5）定期對降水傳感器進行外觀檢查、降水粒子直徑和下降速度校準。每次維修儀器之后都應做校準檢查。

（6）有時需要檢查降水傳感器，可在儀器打開5分鐘后開始進行降水模擬試驗：在傳感頭之間移動一個物體通過不可見激光束，盡可能快，每分鐘至少15次。在下一分鐘，傳感器輸出降水類型“降水（未識別）”和相關的降水量。

（7）每月檢查供電設施，保證供電安全;年初春季檢查防雷設施，復測接地電阻，接地電阻應≤4Ω。

（8）定期檢查、維護的情況應記入值班日志中。對降水現象儀自動觀測數據有影響的還要記入備注欄[4]。

（9）無人值守臺站應按照相關業務規定執行。

4?結論

基于雨滴譜測量原理的DSG3型降水現象儀開展降水現象觀測和雨滴圖譜觀測，實現了全天候連續地面降水天氣現象的自動化觀測，是地面氣象觀測自動化工作的重要組成部分。對DSG3型降水現象儀的設備結構與原理地熟練掌握，有助于快速分析出業務運行中故障問題對應的儀器故障部位，進而快速解決故障問題。日常應注意做好設備維護保障工作，提高降水現象自動化觀測數據準確性和自動化觀測水平。

（1）DSG3型降水現象儀由激光降水傳感器、控制機箱、安裝支架等部分組成。降水傳感器是測量單元;智能數據模塊是數據轉換及傳輸單元。DSG3降水現象儀基于雨滴譜測量原理，根據降水粒子對激光信號的衰減影響程度，輸出相應的降水現象類型。

（2）業務運行中常見故障問題有供電系統及線纜故障、上位機軟件顯示通訊異常、降水現象類型判斷異常等，在解決相應故障的時候應當基于降水現象儀結構和工作原理，從軟件和采集器參數、線纜、儀器部件等多方面考慮，有針對性地分析判斷故障可能出現的儀器位置，采用正確的維修辦法檢測確定和排除。

（3）日常加強降水現象儀器的維護保障工作，重視每日巡視、定期清潔、特殊天氣過后清潔周期調整、定期校準等工作，降低降水天氣現象儀故障發生率，證降水現象觀測數據的真實可靠。

參考文獻：

[1]DSG3降水現象儀培訓手冊[Z].中環天儀（天津）氣象儀器有限公司.

[2]中國氣象局氣象探測中心.地面綜合觀測業務軟件常見問題解答手冊[M].北京：氣象出版社，2017.

[3]DSG1型降水天氣現象儀故障分析及維護[J].青海科技，2019，3：98-100.

[4]中國氣象局氣象探測中心.新型自動氣象站使用手冊[M].北京：氣象出版社，2016.

通訊作者：袁曉東（1981—），男，甘肅會寧人，本科，助理工程師，研究方向：大氣探測。