降水现象仪误差及故障分析
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摘 要：该文通过对DSG4型降水现象仪数据与人工平行观测数据的对比分析，找出降水现象仪的误差因子，并分析误差因子的产生原因和误差作用程度，并简要分析DSG4型降水现象仪的日常维护及故障分析处理。
关键词：地面测报 降水现象仪 误差分析 故障排查
中图分类号：P414 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）12（b）-0065-02
随着时代的发展和城市化建设，地面观测工作也在不断地发展和进步，天气现象、能见度、日照等数据已经实现了自动化观测。天气现象观测是气象观测工作中非常重要的一项，而降水观测又是重中之重，降水现象仪的安装使用提高了降水观测的工作效率和观测精度。目前降水观测采用的是人工观测和降水现象仪平行观测的方式，自动观测使用的是DGS4型降水现象仪，该视设备能够给对多种降水类型进行区分，该文选择液态降水期的数据进行对比分析，统计相关数据的精确度。并针对气象台站日常使用中出现的故障现象，分析故障原因，介绍故障的简单处理方法。为降水现象仪的使用提供数据依据和参考。
1 降水现象仪的工作原理和优劣性
（1）工作原理。DSG5型降水现象仪主要由传感器、数据采集单元、电源控制单元及相关附件组成。传感器包括激光发射和接收装置、控制处理装置和温度控制装置等。数据采集单元负责处理采样的降水粒子大小、速度和数量等， 对采样样本进行质量控制及运算处理， 并输出降水类型、雨滴图和仪器工作状态等信息。降水现象仪采用直流12V供电， 配蓄电池。电源控制单元转换AC电源或辅助电源并为电池充电。降水现象仪附件包括安装座、立柱、基础预埋件等。
（2）优劣性。降水现象仪作为自动化遥测光感设备，具有非常优秀的观测灵敏度，能有效地替代人工观测进行长时间不间断的降水现象观测，降低了天气现象观测的工作强度，而且降水现象仪配合翻斗式雨量计或者称重式雨量计，能有非常准确地记录降水类现象，其分辨成功率高达95%以上。降水现象仪的不足支持在于其作为遥测光感设备，对环境要求较高，大雾和霾对其观测质量有一定影响，设备的维护与保养尤其是对镜头的维护和保养需要较高的频率和技巧。降水现象仪对大强度降雨的观测分辨率较低。
2 降水现象仪误差分析
（1）原理与因子分析。该文以抚顺市国家基本气象站降水现象仪为数据基础，该仪器为华云集团DSG4型，采用激光遥感测量系统。该仪器的主要误差来自于外力干扰，如灰尘、花粉、树叶和雨水等，会造成仪器测量偏差。该次对比选取抚顺国家基本气象站2019年4～7月期间液态降水数据。
（2）数据对比。2019年4～7月间人工观测共计降水46次，其中T量降水17次，0.0mm≤降水量≤1.0mm 14次，1.0mm≤降水量≤30mm 12次，降水量>30mm 3次，大风9次，大雾6次。
2019年4～7月间降水现象仪观测降水69次，其中T量降水27次，毛毛雨12次，冰雹一次。
从表1中数据的对比可以看出，差别最大的是T量降水和毛毛雨两种观测项目，其中毛毛雨在人工观测中无记录，而降水现象仪观测12次，6次发生在大雾产生阶段，6次发生在大风期间;T量降水人工观测17次，降水现象仪观测27次，原因在于降水现象仪镜头会被飞虫、灰尘等异物干扰，产生误判。
在有降水量有降水现象区间人工观测和降水现象仪观测数据大体一致，其中降水现象仪观测到一次冰雹，发生在7月21日，降水量51.2，这次降水过程属于短时强降水，降水时间短强度大，降水现象仪将连续雨滴误判为冰雹。
3 DSG4型降水现象仪的日常维护及故障分析
3.1 日常维护
降水现象仪是一种光感遥测设备，需要对镜头进行定期清洁，防止镜头污浊影响数据采集，要定期巡视，清理采集区内的杂物如蜘蛛网、树枝、树叶等杂物，防止杂物遮挡镜头影响激光的发射和接受。定期清洗防溅网，防止灰尘、鸟屎、花粉和雨水等溅入采集区影响观测。
3.2 常见故障分析及解决方法
（1）传感器故障。如果传感器不起作用， 首先确认电源是否正常：①检查电源的两极、RS-485电缆的正负连接以及传输速率。②启动PC机中任意1个软件程序（如超级终端），試着将其与Parsivel2连接。在响应“CS/[CR]”命令时， Parsivel2将发送“ok”状态消息。
（2）电源故障。设备无电源输出，检查市电是否正常，电源连接是否正常，最后确认电源模块是否损坏。
（3）数据故障。降水现象仪错误记录毛毛雨现象、雨等降水现象。检查降水现象仪镜头、数据采集区以及防溅网是否有灰尘、飞虫、树叶和花粉等异物。对采集区进行清理擦拭。
4 结语
从连续4个月的数据对比中可以看出，降水现象仪精度较人工观测较高，但是会受到干扰，大风和雾霾现象会让降水现象仪产生毛毛雨现象的误判，而灰尘、飞虫、花粉等异物会让降水现象仪产生T量降水的误判。所以，在日常业务运行中，需要不定时地进行日常巡查和维护工作。同时，有必要对人工观测数据和降水现象仪数据进行对比订正。
参考文献
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