自动气象站更换时计算机遇到的疑难问题及解决

时间:2019-09-27

　　摘要：自动气象站的应用已经普遍, 它取代了人工对地面气象要素的采集读取, 提高了效率, 节省了人力, 数据也更加精准。设备在运作时会出现许多异常问题, 台站值班人员需要对其进行及时而准确的处理。本文对本台站自动站设备更换时遇到的疑难问题进行了剖析, 并总结了处理和解决的方式, 可为其他台站工作人员提供参考。

　　关键词：自动气象站; 地面测报; 装备保障;

　　Talking About the Replacement of Sensors in Automatic Weather Stations and the Problems Encountered by Computers

　　GAO Yajie SHI Dashan LI Ge

　　Jinan Zhangqiu Meteorological Bureau Liaocheng Meteorological Bureau

　　Abstract：

　　Automatic weather station has been widely used, it replaces the manual acquisition and reading of meteorological elements on the ground, improves efficiency, saves manpower, and makes the data more accurate. Many abnormal problems will occur when the equipment is in operation, and the station staff on duty need to deal with them timely and accurately. This paper analyzes the difficult problems encountered in the equipment replacement of the automatic station, and summarizes the treatment and solutions, which can provide reference for other station staff.

　　Keyword：

　　automatic weather station; ground forecasting; equipment support;

　　0 引言

　　随着信息技术的发展, 目前我国已经普及了自动气象站, 用来实时探测地面各种气象要素。人工观测的项目越来越少。也正因如此, 对传感器等设备的要求越来越高。传感器安装之后需要定期送往上级进行标定检查, 这就要求每个台站每年至少更换一次传感器。台站的计算机一年365天中, 每分钟都处于工作状态, 寿命消耗很快。在更换这些设备时, 会对台站的数据产生影响。本文对更换设备遇到的几个问题进行了归纳说明。

　　1 更换传感器

　　传感器的更换通常只影响单个要素的数据, 然而本站近两年大幅度更换过传感器, 所有传感器在同一时期到了送检时间。更换过程持续了一天。

　　1.1 更换时的注意事项

　　在更换传感器时, 需要保证在室内将传感器断开, 即切换到维护状态, 使采集器不再采集数据。更换完成后, 室内延长维护时间, 让传感器稳定一段时间再结束维护, 这样可以减少异常数据的产生。尤其是地温的更换, 地温最好在阴天进行更换, 这样地表的温度变化小, 后期也少有异常数据产生。若必须在晴天烈日进行更换, 最好选在日落前。传感器更换是为了更准确地采集数据, 因此更换时也要尽可能少的影响正常数据。在更换传感器的过程中, 尤其要注意温度、湿度和地温, 尽量过了日极值产生的时间再进行更换。本站更换时避开了日极值产生的时间, 未对日极值产生影响。因此在更换和维护设备时, 一定要尽可能让数据受影响的程度降低。

　　1.2 更换后的异常数据处理

　　1.2.1 雨量传感器

　　本次更换翻斗式雨量传感器时, 因翻斗式雨量筒已经停用, 所以切换成称重式雨量, 对数据没有影响。假设是在使用过程中进行了雨量传感器的更换, 则尽量不要在降水的时间段进行更换。若坚持在降水的时间段更换传感器, 则中断的时间必须尽可能缩短, 尽可能减少缺测的时间, 缺测时段的降水量需用备份站代替;无降水的时间段更换传感器时, 需要在更换完成后检查数据, 处理缺测时的数据, 并查看是否有野值, 并将其删除。

　　1.2.2 气压、温度、湿度、风向和风速

　　以上几个传感器进行更换时, 本站所需时间大致为:气压传感器20分钟;温度、湿度传感器30分钟;风向、风速传感器40分钟。

　　在更换设备时, 需要在软件中找到相应的要素, 如气压, 选中气压, 点击右键选择维护, 时间可以选择长一些 (40分钟以上最为保险) , 在更换结束后, 再选择真正的结束时间即可, 若不选择结束时间, 则在设定好的时间之后结束, 以防出现野值。

　　确定软件已经不再读取相应要素后, 开始进行更换。更换完毕后, 稍等3分钟左右再恢复传感器的使用, 以防传感器更换完毕时不稳定, 出现错误数值。

　　这些错误数值一旦被读取, 手动无法删除, 只能在小时报文中检查是否受其影响, 并作出修改。虽然在更换的过程中尽可能避免出现野值, 但还是会出现错误数值, 甚至会出现并不存在的数据。分钟要素无法手动修改, 以上传感器进行更换时, 分钟要素缺测要按缺测处理, 尽量在更换过程中做到不影响小时报文, 避开小时发报, 这样小时极值可从实有数据中自动挑取, 然而这不代表不会出现问题。如果突然出现一个不存在的数值成为了小时极值, 就需要手动将其修改, 在真实数据中挑取极值。这需要值班员细心检查数据, 与备份站做比较, 尽早发现异常数据, 并进行处理。修改后的极值等数据会在之后的小时报文的详细内容中显示为红色, 预留, 这属于正常情况。

　　1.3 地温

　　地温传感器的更换是最不易的, 因为需要挖开地温场, 地温受影响较大, 数据不易恢复。尽量选择日照不强烈的时间段进行更换, 更换后需要稳定一段时间再启用。本站在更换时由于是阴天, 地温变化小, 因此更换后稳定了1个小时后将其启用。若选择在晴朗的日子进行更换, 则需要稳定更久, 否则发现数据可疑时, 要用备份站代替。

　　在更换期间, 分钟数据按缺测处理, 因地温场更换时间久、跨小时, 小时数据的处理需要注意以下内容:小时数值用备份站代替, 小时极值需从实有分钟数据和小时记录中挑取。

　　2 更换计算机

　　本站2017年加入天气现象仪后, 开始使用网络通信, 不再使用原来的光纤通信盒, 改为ZQZ-PT2网络通信盒。此通信设备使用网络端口进行通信传输, 没有原来的RS-232线传输。因此, 单网卡计算机在使用时需要增加一个以太网转换器, 即将USB2.0端口转化为以太网, 即可链接到业务机上, 进行下一步操作。新计算机在将地面测报所需软件装机完毕后, 还需要安装串口服务器驱动。操作步骤如下:

　　2.1 安装驱动

　　单网卡计算机需要安装USB2.0转换以太网设备的驱动, 通常购买后有光盘驱动, 若没有, 从网上下载安装即可。安装成功后, 会出现一个新的网络链接。

　　2.2 安装NPORT串口服务器驱动

　　采集软件 (SMO) 过去用RS-232线进行数据读取, 需要COM接口来进行数据传输, 没有端口就无法传输数据。现在使用的这种通信方式无法直接读出COM接口, 它以以太网的形式进行通信传输, 需要将它们进行下一步的处理, 让以太网接口“变成”过去用的RS-232线的读数方式。因此需要进行转换。

　　2.3 串口服务器驱动的安装和配置

　　(1) PC机端安装“Npadm_Setup_Ver1.16_Build_11021514.exe”驱动软件;

　　(2) 安装好驱动后, 启动Nport管理工具“NPort Administrator”, 实现对串口服务器的相关设置, 主要设置串口服务器的IP地址、串口通讯协议、串口操作模式及串口编号等;

　　(3) 点击“Configuration”, 然后点击“Search”, 双击查找到的设备, 进入参数修改界面;

　　(4) 点击“NetWork”, 并勾选“Modify”, 修改串口服务器的IP地址, 使其和PC机对应的网卡IP地址在同一网段内;

　　(5) 点击驱动程序左边的“Com Mapping”进行端口映射, 点击“Add”将串口服务器对应的串口映射到PC机上, 记得点击“Apply”完成映射保存;

　　(6) 映射出来的串口默认都是RS-232协议, 参数为:1) 波特率:9600;2) 校验位:None;3) 数据位:8;4) 停止位:1;

　　(7) 根据ZQZ-PT2通信转换器端的具体串口分配情况, 在SMO软件进行相应的配置。默认的分配情况自动站、能见度、天气现象、辐射分别接串口服务器1、2、3、4号端口, 所以软件虚拟的串口需要与实际的连接顺序对应。例如1、2、3、4号端口分别对应COM2、COM5、COM6、COM7。

　　2.4 处理数据

　　(1) 将旧电脑中b库、c库的数据提前拷贝, 在非整点进行切换, 尽量保证b库、c库中的数据接近切换计算机的时间, 让数据缺失量尽可能减少 (因为历史数据下载非常慢) , 之后下载缺测数据。MOI中, 在数据维护-常规要素中补调小时数据, 分钟要素中 (J文件) 补调分钟数据, 此时b库保存完;

　　(2) ISOS中进行历史数据下载, 补全原始数据库;

　　(3) 人工质控的时次需要进行仔细检查。因为人工质控时次 (08, 14, 20) 的24小时降水量并非按小时累加, 而是使用前一天20时或者08时的12时的降水量进行累加, 若前一天20时无12时降水量, 则会在后续相应时次缺测24小时降水量。

　　3 结论

　　本文对工作中遇到的难点问题进行了总结, 在值班的过程中会遇到许多问题, 作为基层值班员, 需要具备许多优秀的素质来应对随时可能发生的异常问题。平时要多学习, 多积累经验, 这样在实战中才能稳住阵脚, 冷静应对突发状况。

　　参考文献
　　[1]中国气象局气象探测中心.地面气象观测业务技术规定实用手册[M].北京:气象出版社, 2016:19-26.
　　[2]中国气象局气象探测中心.新型自动气象站实用手册[M].北京:气象出版社, 2016:95-146.
　　[3]中国气象局气象探测中心, 中国气象局气象干部培训学院.地面综合观测业务软件用户操作手册[M].北京:气象出版社, 2017:103-115.
　　[4]中国气象局气象探测中心.台站地面综合观测业务软件 (ISOS) 用户操作手册[M].北京:气象出版社, 2014:55-90.

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