自動(dòng)氣象站標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)量檢定工作探析

蘇雪燕 索朗多布杰

摘要：自動(dòng)氣象站的觀測(cè)儀器計(jì)量檢定工作具有科學(xué)性強(qiáng)、標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格、準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)，因?yàn)橐蕾囉谧詣?dòng)儀器觀測(cè)所取得的氣象資料關(guān)系到本地生產(chǎn)、生活各方面的安排。如何實(shí)現(xiàn)計(jì)量檢定工作的流程標(biāo)準(zhǔn)化，提高氣象服務(wù)能力氣象技術(shù)和保障部門(mén)首先所要考慮的問(wèn)題。本文旨在通過(guò)探討日常氣象站儀器檢定工作的細(xì)節(jié)，針對(duì)尚未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化的問(wèn)題進(jìn)行分析，具體提出一套改進(jìn)方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)氣象站;計(jì)量檢定;標(biāo)準(zhǔn)化;對(duì)策

引言

全國(guó)各地基本已經(jīng)普及不同類型自動(dòng)氣象站，西藏自治區(qū)也引進(jìn)大量自動(dòng)氣象站以滿足本省氣象觀測(cè)自動(dòng)化需要。但是隨著自動(dòng)氣象站運(yùn)行經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，對(duì)其進(jìn)行必要校準(zhǔn)、檢定、維護(hù)工作不可忽視。對(duì)新型自動(dòng)站溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向風(fēng)速、地溫和雨量傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)檢定，為氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、有效提供有力保障。檢定應(yīng)該按照標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)量檢定要求，充分應(yīng)用氣象計(jì)量業(yè)務(wù)系統(tǒng)及氣象動(dòng)態(tài)裝備系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)檢測(cè)分析，深度排查儀器故障隱患并及時(shí)處置，能有效提高自動(dòng)氣象站運(yùn)行穩(wěn)定性，同時(shí)也可就儀器檢定后備份自動(dòng)站數(shù)據(jù)和觀測(cè)數(shù)據(jù)比較分析。通過(guò)檢定提升業(yè)務(wù)人員自動(dòng)站儀器使用和維護(hù)能力。

1 自動(dòng)氣象站儀器檢定校準(zhǔn)工作

1.1 氣壓標(biāo)準(zhǔn)器

利用準(zhǔn)確度高于0.3的振筒壓力儀器，布設(shè)密閉測(cè)量裝置并用人工控制調(diào)壓器。調(diào)壓裝置要用管道連接成為一密閉系統(tǒng)，可以滿足不同升降壓要求。首先打開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)器開(kāi)關(guān)，預(yù)測(cè)約40min左右進(jìn)行調(diào)壓校準(zhǔn)，允許誤差±0.3pha。取測(cè)站年平均氣壓（取整）為校準(zhǔn)點(diǎn)，從低（高）到校準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定，再?gòu)男?zhǔn)點(diǎn)到高（低），往返10次，調(diào)壓速率保持適當(dāng)范圍內(nèi)，分別讀取示值，然后求取差值平均做為校準(zhǔn)值。

在實(shí)際操作中，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)器在動(dòng)態(tài)變化條件下容易出現(xiàn)附加誤差，即當(dāng)周圍溫度≥30℃時(shí)，或降溫幅度達(dá)8℃以上時(shí)，氣壓標(biāo)準(zhǔn)器會(huì)出現(xiàn)數(shù)值正向偏差，約0.2pha。為預(yù)防此種情況，檢校開(kāi)始前應(yīng)該將兩臺(tái)氣壓標(biāo)準(zhǔn)器放于觀測(cè)室內(nèi)，并保持開(kāi)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)長(zhǎng)達(dá)4h以上，觀察兩臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)器顯示值修正后差值穩(wěn)定在0.1pha內(nèi)時(shí)，將其中一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)器置于觀測(cè)場(chǎng)室外（注意避免大風(fēng)降溫天氣下進(jìn)行），進(jìn)行校準(zhǔn)。完畢后在和觀測(cè)室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，這時(shí)若前后變化幅度在0.05pha范圍內(nèi)，則可判定檢校過(guò)程沒(méi)有附加誤差影響。

1.2 氣溫標(biāo)準(zhǔn)器

氣溫傳感器校準(zhǔn)一般采取常溫單點(diǎn)比較方法，允許誤差范圍在±0.2℃以內(nèi)。首先將標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)和溫度傳感器同時(shí)且等高懸掛于百葉箱內(nèi)，保持穩(wěn)定狀態(tài)達(dá)15min，然后每隔1min讀取一次兩者顯示值，共取10對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)。并且每分鐘末時(shí)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行采樣，作為該時(shí)段氣溫瞬時(shí)值。自動(dòng)站氣溫傳感器每1分鐘采樣6次，去掉最大值和最小值后，將其余幾個(gè)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值計(jì)算所得出的數(shù)據(jù)便是該分鐘氣溫瞬時(shí)值。

同氣壓標(biāo)準(zhǔn)器一樣，溫度標(biāo)準(zhǔn)器也會(huì)在風(fēng)速大或觀測(cè)場(chǎng)溫度變化不穩(wěn)定時(shí)，其1分鐘內(nèi)顯示值變化幅度大，這時(shí)標(biāo)準(zhǔn)器和被檢校傳感器二者數(shù)值比對(duì)有不對(duì)稱，易有偏差。這時(shí)要增加標(biāo)準(zhǔn)器讀取頻率，保持10s一次頻率，和氣溫傳感器保持一致，使得校準(zhǔn)誤差被消除。

1.3 濕度標(biāo)準(zhǔn)器

啟動(dòng)恒濕鹽濕度發(fā)生器，將濕度標(biāo)準(zhǔn)器的傳感器部分和被校準(zhǔn)的氣象自動(dòng)站濕度傳感器同時(shí)安置于相對(duì)濕度為33%發(fā)生器中，保持穩(wěn)定狀態(tài)達(dá)20min左右，再進(jìn)行檢校。在該濕度對(duì)應(yīng)點(diǎn)上，每隔1min便讀取一次二者測(cè)量顯示值，取一共十組數(shù)據(jù)。校準(zhǔn)完畢后，再對(duì)相對(duì)濕度為87%點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，方法同上。進(jìn)行校準(zhǔn)實(shí)操時(shí)，可能會(huì)存在讀數(shù)不對(duì)稱問(wèn)題，也可采取使標(biāo)準(zhǔn)器傳感器和氣象站傳感器讀數(shù)頻率一致措施，消除因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)器顯示值瞬時(shí)波動(dòng)產(chǎn)生的對(duì)校對(duì)結(jié)果相對(duì)濕度1%的影響。也可采取標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)干濕表或準(zhǔn)確度優(yōu)于2%通風(fēng)干濕表，在百葉箱內(nèi)直接與濕度傳感器比對(duì)。同樣取十組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)讀取間隔不超過(guò)30s，最后綜合計(jì)算其平均差值作為校準(zhǔn)值。

1.4 地溫和蒸發(fā)傳感器校準(zhǔn)

將數(shù)字式鉑電阻溫度計(jì)與自動(dòng)站地溫傳感器儀器插入到液體恒溫槽同等深度位置，首先進(jìn)行-20℃溫度點(diǎn)校準(zhǔn)，接下來(lái)依次是0℃點(diǎn)和30℃點(diǎn)校準(zhǔn)，誤差范圍保持在±0.5℃內(nèi)。

進(jìn)行蒸發(fā)傳感器校準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)保持其處于水平放置狀態(tài)，先將72mm模塊放入傳感器桶內(nèi)，讀取零位值，然后和其他模塊分別組成20mm、40mm、60mm、80mm、100mm高度標(biāo)準(zhǔn)模擬值，并進(jìn)行數(shù)值校準(zhǔn)。出現(xiàn)某次校準(zhǔn)偏差較大時(shí)，要慢慢旋轉(zhuǎn)模塊進(jìn)行調(diào)試，找到誤差最小點(diǎn)。

1.5 雨量傳感器

按照《自動(dòng)氣象站現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法》模擬1mm/min和4mm/min的降水強(qiáng)度，用兩點(diǎn)法校準(zhǔn)。先模擬在1mm/min降水強(qiáng)度下雨量傳感器工作狀態(tài)，用標(biāo)準(zhǔn)雨量杯盛滿10.0mm清水，并注入校準(zhǔn)孔內(nèi)，同時(shí)記錄采集器雨量顯示數(shù)據(jù)資料，往復(fù)三次左右為宜。然后以同樣手段模擬在4mm/min降水強(qiáng)度下雨量傳感器工作狀態(tài)，往復(fù)三次，最大允許誤差在±0.4mm范圍內(nèi)。在檢定單翻斗式雨量傳感器在4mm/min降水強(qiáng)度狀態(tài)時(shí)，這種不穩(wěn)定性可能會(huì)引致較大誤差，進(jìn)而出現(xiàn)誤判。此時(shí)要直接向被檢定雨量傳感器注水，進(jìn)行讀秒，根據(jù)時(shí)間和翻斗翻轉(zhuǎn)次數(shù)，慢慢調(diào)試流量控制器，使其達(dá)到校準(zhǔn)低降水強(qiáng)度時(shí)每6秒翻一斗，高降水強(qiáng)度時(shí)達(dá)到每1.5秒至2秒翻一斗，保持在整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)再進(jìn)行檢定。

2? 校準(zhǔn)時(shí)段選擇和數(shù)據(jù)處理

選取合適校準(zhǔn)時(shí)段是為避開(kāi)自動(dòng)氣象站日常氣象數(shù)據(jù)極值常出現(xiàn)時(shí)段，正常發(fā)報(bào)氣象電文或數(shù)據(jù)集中上傳處理時(shí)間點(diǎn)，努力將數(shù)據(jù)測(cè)量損失降到最低。在對(duì)檢校過(guò)程中，所測(cè)得虛擬氣象數(shù)據(jù)值難以避免會(huì)被進(jìn)行集中上傳，而這些虛擬數(shù)據(jù)必須有配套的修改銷毀措施?？稍谧詣?dòng)站局域網(wǎng)軟件高級(jí)設(shè)置中，在檢校開(kāi)始時(shí)將主通道啟動(dòng)時(shí)間推遲6min左右，檢校結(jié)束后立即恢復(fù)正常設(shè)置。然后在正點(diǎn)打開(kāi)定時(shí)觀測(cè)軟件，修改因校準(zhǔn)產(chǎn)生的虛擬數(shù)據(jù)，將其中小時(shí)降水量和分鐘降水量數(shù)據(jù)進(jìn)行清空，而異常情況記錄則按缺測(cè)處理再行數(shù)據(jù)計(jì)算和保存，保證數(shù)據(jù)內(nèi)容正確性。

3? 加強(qiáng)氣象站標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)量檢定工作

首先要提高檢定規(guī)程需求匹配度。在計(jì)量設(shè)備使用過(guò)程中，對(duì)氣象部門(mén)采購(gòu)和使用工具有充分的了解，引進(jìn)新設(shè)備時(shí)要考慮到其和區(qū)域氣象自動(dòng)站監(jiān)測(cè)工作適配度，短期內(nèi)無(wú)法培訓(xùn)氣象工作人員技術(shù)應(yīng)用能力時(shí)，就不能盲目引進(jìn)新科技設(shè)備，以免影響檢定工作效率。計(jì)量管理部門(mén)要和氣象自動(dòng)站工作人員時(shí)刻保持密切聯(lián)系，了解計(jì)量工具工作運(yùn)行狀態(tài)和實(shí)際問(wèn)題，聽(tīng)取一線工作人員改進(jìn)建議，使計(jì)量規(guī)程更加人性化，合理化。

設(shè)備管理系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)一體化。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)要放在第一位，各氣象站要保證計(jì)量檢定設(shè)備配置一致性，降低誤差出現(xiàn)幾率。在檢定過(guò)程中難免長(zhǎng)時(shí)間使用計(jì)量設(shè)備，會(huì)有損耗發(fā)生影響校準(zhǔn)精度。所以對(duì)那些已經(jīng)不符合檢定標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量設(shè)備及時(shí)進(jìn)行報(bào)廢和更新?lián)Q代，不可固守能用則用觀念。同時(shí)設(shè)立專門(mén)設(shè)備更換儲(chǔ)備金，以便及時(shí)補(bǔ)換新設(shè)備，保證計(jì)量檢校工作高效、快速完成。建立完善的計(jì)量設(shè)備名目情況檔案，在氣象部門(mén)內(nèi)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)檔案共享，讓設(shè)備來(lái)源可溯，現(xiàn)狀可觀，并且設(shè)立相信部門(mén)權(quán)限，信息安全防護(hù)監(jiān)控措施，以防設(shè)備數(shù)據(jù)被篡改或刪除。

參考文獻(xiàn)

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第一作者簡(jiǎn)介：蘇雪燕（1968-），女， 四川省人，本科，工程師，從事氣象計(jì)量檢定工作。