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摘要:本文对AG2.0型超声波蒸发器的系统结构、工作原理、使用及其日常维护过程中所需注意的事项,进行了较为详细的介绍和阐述。结合在实际工作运行中遇到的故障,提出了合理的保障维护方法和处理思路。以保证仪器观测的精确度,提供准确的观测数据。
关键词:AG 2.0型超声波蒸发器;仪器维护;数据异常;处理方法
引言
在气象学中蒸发量是指在一定时间间隔内,蒸发器中蒸发水层的深度,通常以毫米为单位,常用的蒸发器有小型蒸发器以及 E-601B 型蒸发器。近几年来,气象科技水平不断发展,测量仪器自动化程度不断提高,右玉国家基本站 2014 年5月1日正式运行AG2.0型超声波蒸发器,每年在5月1日-9月30日启用。AG2.0型超声波蒸发传感器的使用,实现了蒸发量观测的自动监测,同时为气象服务提供了较为客观、连续的蒸发量观测数据。本文通过右玉站近4a的使用,对AG2.0型超声波蒸发器清洗维护、故障现象以及异常数据处理做了总结和分析,希望能为台站应用提供一些参考。
1仪器系统结构及工作原理
AG2.0型超声波蒸发器由超声波蒸发传感器、不锈钢测量圆筒、E-601B 型蒸发桶、连通管、水圈、百叶箱等配套件组成。蒸发桶和不锈钢测量筒之间采用铝塑管和管件等连接,组成一个连通器。
根据超声波测距原理,选用高精度超声波探头,对标准蒸发皿内水面高度变化进行检测,转换成电信号输出,电信号传到采集器后转换为数字信号,业务人员就可以通过软件看到每个小时的蒸发量和1日( 20-20 时) 的蒸发量。并且配置了PT-100温度校正部分,以保证在使用温度范围内的测量精度。
AG 2.0 型超声波蒸发传感器的测量范围是 0-100mm ,分辨率 0.1mm ,在0-50℃时 ,测量精度为±1.5%。
2蒸发器的日常维护
2.1蒸发器的用水
一是应尽可能用代表当地自然水体(江、河、湖、水库)的水。 在取自然水有困难的地区,也可使用饮用水(井水、自来水),本站使用自来水为蒸发器用水。器内水要保持清洁,水面无漂浮物,水中无小虫及悬浮污物,无青苔,水色无显著改变。一般每月换一次水。换水时应清洗蒸发桶,换入水的温度应与原有水的温度相接近。
2.2蒸发器的清洗及设备维护
在非结冰期台站重新启用蒸发传感器时,应提前几天测试蒸发传感器性能并观察其稳定性,如性能不稳定可及时采取应对措施,避免因仪器故障造成蒸发数据缺测。在日常使用和維护蒸发传感器时应注意以下几点:
(1)清洗维护蒸发传感器一般应避开正点前后10分钟及避开降水时段和水温相差较大的时段,最好是上午进行,维护时间尽量短。清洗前首先在ISOS业务软件“设备管理”主菜单点击“设备维护”中的“维护”操作后(输入操作人姓名、及维护内容)再进行清洗,清洗过程中要从蒸发室内灌水冲洗连通管道内杂物(蒸发传感器卸下,横放在一边。)。蒸发桶和管道清洗干净后往蒸发桶内加水,待水位淹没连通管口时,从蒸发室内加水,并观察连通管口有无气泡排出,确定无气泡后,将蒸发传感器放置归位,继续沿蒸发桶桶壁缓慢加水,避免因水面波动过大而造成连通管内气泡产生。加水至溢流口以下2cm左右时停止加水,等水位稳定后将蒸发传感器连接到主采集器。
(2)水位太低,小于所设置的最低蒸发水位时应及时加水;水位太高,且预报近期有大的降水过程,建议取水降低蒸发水位。
(3)每月月初以及沙尘天气过后及时清洗维护蒸发传感器。
(4)冬季结冰期停止蒸发自动观测期间,首先在ISOS业务软件“设备管理”主菜单进行设备停用操作,抽干蒸发桶及管道内的水,防止结冰涨破管道。
2.3蒸发器的定检
(1) 每年汛期前后应各检查1次蒸发器的渗漏情况等,发现问题及时进行处理。
(2) 定期检查蒸发器的安装情况,若发现高度不准、不水平等,要及时予以纠正。
(3) 每2年对蒸发传感器进行1次现场检查校准,校准方法严格按照中国气象局规定的自动气象站现场校准方法进行。
3蒸发数据异常的一般检测方法
(1)首先通过命令OBSAMPLE MAIN从主采集器查看采样数据,采样数据是否正确,如果采样数据有,分钟数据无,可能是计算机软件或采集器设置问题,如果没有,需要对蒸发传感器进行检查。
(2)查看传感器的供电是否正常(供电电压为10-15V),若正常,再查看传感器到采集器之间的线缆插头是否插好,将插头插好后,用万用表的电流表测量其信号输出端和信号地之间的电流;蒸发传感器输出的输出信号为电流输出,量程范围为0-100mm,当处于最高水位时端输出电流为4mA,当水位处于最低水位时输出电流为20mA;输出电流和蒸发水位呈现出线性关系,依据测量值来判断传感器的好坏及精确度。
(3)另外如果传感器的不锈钢圆筒或管道内有异物或气泡,也会影响其测量精度。基本维护操作方法:将不锈钢底座整个取出,将底部的管进行拉直,然后放回,有助于水流畅通;用导线对水管进行疏通,从水池往里疏通或从不锈钢底座穿线往外疏通。
4蒸发数据异常的处理方法
正常情况下,蒸发传感器自动测量蒸发桶内水面高度的连续变化,采集器自动计算出1h和1d(20 :00至翌日 20 :00)的蒸发量,采集器自动把同一时间内的降水量减去。如果数据出现异常,处理方法如下:
(1)当 1 h 的蒸发量出现异常或缺测时,用前后2 h数据内插来代替。
(2)当连续2 h或以上蒸发量不正常,则按缺测处理,日蒸发量按缺测处理。
(3)当自动蒸发量日合计缺测时,如果有备份自动站记录的,用备份站记录代替;无备份自动站记录的,用人工站记录代替,人工蒸发量输入19-20时小时栏,其他时次空白。无人工记录的,全天蒸发量缺测,并及时启动人工观测。
5结语
以上是对AG2.0型超声波蒸发传感器运行过程进行了总结, 在此提出和大家进行探讨。在实际工作中 ,我们还会遇到和发现一些新问题 ,还需每个业务人员不断地进行探索和总结。
参考文献
[1]中国气象局.地面气象观测规范 [M].北京:气象出版社, 2011.
[2]中国华云技术开发公司研发中心.CAWS3000(DZZ5)型自动气象站技术手册.北京.2011.
[3]中国气象局综合观测司.气象装备技术保障手册 一自动气象站[M].北 京:气象出版社.2011.
作者简介:梁艳(1978-)女,汉族,山西右玉人,本科学历,副研级高级工程师,主要从事县级综合气象业务研究。
关键词:AG 2.0型超声波蒸发器;仪器维护;数据异常;处理方法
引言
在气象学中蒸发量是指在一定时间间隔内,蒸发器中蒸发水层的深度,通常以毫米为单位,常用的蒸发器有小型蒸发器以及 E-601B 型蒸发器。近几年来,气象科技水平不断发展,测量仪器自动化程度不断提高,右玉国家基本站 2014 年5月1日正式运行AG2.0型超声波蒸发器,每年在5月1日-9月30日启用。AG2.0型超声波蒸发传感器的使用,实现了蒸发量观测的自动监测,同时为气象服务提供了较为客观、连续的蒸发量观测数据。本文通过右玉站近4a的使用,对AG2.0型超声波蒸发器清洗维护、故障现象以及异常数据处理做了总结和分析,希望能为台站应用提供一些参考。
1仪器系统结构及工作原理
AG2.0型超声波蒸发器由超声波蒸发传感器、不锈钢测量圆筒、E-601B 型蒸发桶、连通管、水圈、百叶箱等配套件组成。蒸发桶和不锈钢测量筒之间采用铝塑管和管件等连接,组成一个连通器。
根据超声波测距原理,选用高精度超声波探头,对标准蒸发皿内水面高度变化进行检测,转换成电信号输出,电信号传到采集器后转换为数字信号,业务人员就可以通过软件看到每个小时的蒸发量和1日( 20-20 时) 的蒸发量。并且配置了PT-100温度校正部分,以保证在使用温度范围内的测量精度。
AG 2.0 型超声波蒸发传感器的测量范围是 0-100mm ,分辨率 0.1mm ,在0-50℃时 ,测量精度为±1.5%。
2蒸发器的日常维护
2.1蒸发器的用水
一是应尽可能用代表当地自然水体(江、河、湖、水库)的水。 在取自然水有困难的地区,也可使用饮用水(井水、自来水),本站使用自来水为蒸发器用水。器内水要保持清洁,水面无漂浮物,水中无小虫及悬浮污物,无青苔,水色无显著改变。一般每月换一次水。换水时应清洗蒸发桶,换入水的温度应与原有水的温度相接近。
2.2蒸发器的清洗及设备维护
在非结冰期台站重新启用蒸发传感器时,应提前几天测试蒸发传感器性能并观察其稳定性,如性能不稳定可及时采取应对措施,避免因仪器故障造成蒸发数据缺测。在日常使用和維护蒸发传感器时应注意以下几点:
(1)清洗维护蒸发传感器一般应避开正点前后10分钟及避开降水时段和水温相差较大的时段,最好是上午进行,维护时间尽量短。清洗前首先在ISOS业务软件“设备管理”主菜单点击“设备维护”中的“维护”操作后(输入操作人姓名、及维护内容)再进行清洗,清洗过程中要从蒸发室内灌水冲洗连通管道内杂物(蒸发传感器卸下,横放在一边。)。蒸发桶和管道清洗干净后往蒸发桶内加水,待水位淹没连通管口时,从蒸发室内加水,并观察连通管口有无气泡排出,确定无气泡后,将蒸发传感器放置归位,继续沿蒸发桶桶壁缓慢加水,避免因水面波动过大而造成连通管内气泡产生。加水至溢流口以下2cm左右时停止加水,等水位稳定后将蒸发传感器连接到主采集器。
(2)水位太低,小于所设置的最低蒸发水位时应及时加水;水位太高,且预报近期有大的降水过程,建议取水降低蒸发水位。
(3)每月月初以及沙尘天气过后及时清洗维护蒸发传感器。
(4)冬季结冰期停止蒸发自动观测期间,首先在ISOS业务软件“设备管理”主菜单进行设备停用操作,抽干蒸发桶及管道内的水,防止结冰涨破管道。
2.3蒸发器的定检
(1) 每年汛期前后应各检查1次蒸发器的渗漏情况等,发现问题及时进行处理。
(2) 定期检查蒸发器的安装情况,若发现高度不准、不水平等,要及时予以纠正。
(3) 每2年对蒸发传感器进行1次现场检查校准,校准方法严格按照中国气象局规定的自动气象站现场校准方法进行。
3蒸发数据异常的一般检测方法
(1)首先通过命令OBSAMPLE MAIN从主采集器查看采样数据,采样数据是否正确,如果采样数据有,分钟数据无,可能是计算机软件或采集器设置问题,如果没有,需要对蒸发传感器进行检查。
(2)查看传感器的供电是否正常(供电电压为10-15V),若正常,再查看传感器到采集器之间的线缆插头是否插好,将插头插好后,用万用表的电流表测量其信号输出端和信号地之间的电流;蒸发传感器输出的输出信号为电流输出,量程范围为0-100mm,当处于最高水位时端输出电流为4mA,当水位处于最低水位时输出电流为20mA;输出电流和蒸发水位呈现出线性关系,依据测量值来判断传感器的好坏及精确度。
(3)另外如果传感器的不锈钢圆筒或管道内有异物或气泡,也会影响其测量精度。基本维护操作方法:将不锈钢底座整个取出,将底部的管进行拉直,然后放回,有助于水流畅通;用导线对水管进行疏通,从水池往里疏通或从不锈钢底座穿线往外疏通。
4蒸发数据异常的处理方法
正常情况下,蒸发传感器自动测量蒸发桶内水面高度的连续变化,采集器自动计算出1h和1d(20 :00至翌日 20 :00)的蒸发量,采集器自动把同一时间内的降水量减去。如果数据出现异常,处理方法如下:
(1)当 1 h 的蒸发量出现异常或缺测时,用前后2 h数据内插来代替。
(2)当连续2 h或以上蒸发量不正常,则按缺测处理,日蒸发量按缺测处理。
(3)当自动蒸发量日合计缺测时,如果有备份自动站记录的,用备份站记录代替;无备份自动站记录的,用人工站记录代替,人工蒸发量输入19-20时小时栏,其他时次空白。无人工记录的,全天蒸发量缺测,并及时启动人工观测。
5结语
以上是对AG2.0型超声波蒸发传感器运行过程进行了总结, 在此提出和大家进行探讨。在实际工作中 ,我们还会遇到和发现一些新问题 ,还需每个业务人员不断地进行探索和总结。
参考文献
[1]中国气象局.地面气象观测规范 [M].北京:气象出版社, 2011.
[2]中国华云技术开发公司研发中心.CAWS3000(DZZ5)型自动气象站技术手册.北京.2011.
[3]中国气象局综合观测司.气象装备技术保障手册 一自动气象站[M].北 京:气象出版社.2011.
作者简介:梁艳(1978-)女,汉族,山西右玉人,本科学历,副研级高级工程师,主要从事县级综合气象业务研究。