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[摘 要]我国地面气象观测运行的基础是地面气象观测设备能否正常稳定运行，对设备运行状态检测技术的应用，可以有效弥补地面观测设备监控设计的缺陷，以提升气象检测工作的规范化水平。基于此，本文重点分析地面观测设备运行状态检测技术，仅供相关部门进行参考借鉴。
[关键词]地面气象观测 设备 运行状态 检测技术
中图分类号：TP473 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0094-01
引言
地面觀测是综合气象观测的重要组成部分，综合气象业务的深入改革给地面气象观测工作带来了一定的影响，改变了地面气象观测的机制。随着新型自动气象站在各级气象部门的建成并投入使用，气象部门的地面气象工作基本实现了自动化观测。气象部门中的地面气象观测仪器设备大都是精密元件，因外界因素或自身损耗的综合作用很容易出现故障问题，严重阻碍着地面气象观测工作的顺利开展。因此，工作人员应对地面观测设备运行状态进行检测，并对相关技术加强研究，以及时发现观测设备问题，以进一步促进地面气象观测工作可以稳定健康发展。基于此，本文重点探讨地面观测设备运行状态检测技术，以期为地面气象观测设备运行和发展奠定坚实的基础。
1、地面气象观测设备概况
通常情况下，地面气象观测设备主要是指常规地面自动气象站，为了方便观测工作的正常开展，设备范围不断扩大。例如，为了满足各个行业及社会大众对气象服务的需求，气象部门引入了降水量、风向风速、温度等观测设备和气象服务观测设备。当前，我国的地面自动气象站实现了两次更新换代。随着科学技术水平的快速发展，地面气象观测设备功能会不断完善，相关技术水平的应用也会逐渐向世界前列靠拢。在二代地面自动气象站中，主要将嵌入式软件和业务软件进行结合，在降低测报人员工作强度的同时，还增强了地面气象测报质量，促进了气象服务工作的顺利开展。
2、检测点设计
2.1采集器
在对主采集器检测点进行设计时主要包括有主板温度、电源、交流供电、机箱门等15个检测点，这些检测点都十分重要。若主采集器上显示的温度、气压、降水量在正常范围内，则会有“正常”显示，若数据准确性不高，则会显示偏高/偏低，若是数据比正常测量范围的上下限还要高，则会显示“超上/下限”，若显示“没检查”，则很难判断主采集器当前的运行情况。在主采集器模块中，观测设备的工作、故障情况可以通过“正常”/“故障”替代，如果没有相应的配置，则会有“未配置”的文字提示。为了满足实际观测需要，在对分采集器检测点设计时应涵盖有主板温度、工作电压、通信电缆等21个检测点。
2.2观测模块
地面气象观测模块主要有温湿度传感器、能见度观测仪器、供电系统观测等。其中在对温湿度传感器状态检测技术进行设计时主要有信号电压、信号电阻、工作电流、信号线等；通过检测气压传感器的电压和电流值，可以第一时间对气压传感器的工作情况进行了解；传感器的工作状态可以通过信号电流、频率值、电压等形式体现出来；能见度观测散射仪主要有三部分组成，传感器、采集器和外围设备缺一不可，为了判断传感器能否正常工作、窗口是否发生污染，应逐一检查电压、频率值、采集器通信模块状态、接收器等的工作状态，一旦发射器、接收器出现故障或镜头表面被污染，会导致观测到的能见度数据比实际值偏高。在设计供电系统观测模块的检测点时主要包括有充电器、电源开关、蓄电池、防雷模块等，应对这些检测点一一检测。
3、检测信息编码设计
3.1组成结构单元编码
地面观测设备的种类较多，包含的编码也有很多，测报人员工作的重点就是对这些编码进行清楚分辨。在对检测信息编码进行设计的过程中，应始终确保地面气象观测设备编码同现有业务地面上数据文件格式的编码保持一致，确保工作人员可以对其进行清晰分辨。对于状态类的编码不能超过3位英文字母，对于不足3位英语字母的编码可以选用空格键替代。对信息编码设计的检测主要有采集器、地温采集器、气压观察模块，对应的编码分别为ZMC、ZDC、ZPP。
3.2状态结构中各组成单元编码
在状态结构类中，不同编码都有组成自己的单元编码与之对应，其中字母和数字的组合是最常用的单元编码。人们习惯将不同状态结构类的同一状态名选择相同的编码表示，以保证编码的有序性水平，例如主采集器供电电压和气候分采集器供电电压的编码相同。主采集器中包含的传感器，为了方便分析，直接在英文字母后添加数字。
3.3各检测设备状态值定义
可以使用数字0～9和英文字母N来表示不同状态名的对应状态值。不同的地面观测设备都对应着很多检测点，状态名共有四种类型，每类状态需要进行统一编码，且不同观测仪器设备的编码不尽相同。第一类为主采集器、分采集器及不同种类传感器等设备运行状态，该类设备运行状态正常、故障可以用户数字编码“0”、“2”、“9”表示无检查，“N”则代表无设备，将这四个编码分别排序，其适用性较为普遍，数字“3～8”则分别表示其他运行情况。对于同一运行状态来说，设备编码值具有不同的含义，例如“3”可以分别表示湿敏电容传感器饱和失效、温度传感器铂丝断裂、风传感器被卡死或冻住。第二类是主采集器与分采集器电源电压、主板温度传感器信号电压和电流检测点，数字“0”表示处于正常的运行状态，“2”表示未检测到信号，“3”和“4”分别代表采样数值高于实际值、采样值低于实际值，“5”和“6”分别代表采样值超过测量范围上限与下限，“9”则表示没有进行检查。第三类主要是猪采集器、分采集器、传感器连接电缆和传感器信号线运行情况，数字“0”表示其正常，“2”代表电缆受损，“3”表示没有连接，“4”和“5”分别代表接触不良、短路，“9”代表未检查。第四类主要有主采集器、分采集器的供电类型、CF卡余量等，该类型具有特殊性水平，每个检测点都对应不同的编码方式。以供电类型为例，“0”表示交流供电，“1”则代表直流供电。这种编码方式方便了工作人员对设备运行状态的检测，同时还会增强工作效率。
4结论
当前，我国的地面气象工作实现了自动化观测，但是对观测设备运行状态的检测技术却没有得到气象部门的关注，不利于气象观测设备的正常运行。气象部门应加强与设备生产厂家的沟通交流，加强对观测设备技术的创新和完善，不断提升地面观测设备运行状态检测技术，确保气象服务工作的顺利开展。
参考文献
[1]中国气象局气象探测中心.全国区域自动气象站运行监控月报[R].北京：中国气象局，2014.
[2]李峰，秦世广，周薇，等.综合气象观测运行监控业务及系统升级设计[J].气象科技，2014（4）：539-544.
[3]李雁，周青，李峰，等.地面自动气象观测设备运行状态信息检测技术[J].气象科技，2015（6）：1030-1039.
[4]毛世杰，杨柳，付杰.地面自动气象观测设备运行状态信息检测技术的思考[J].农业与技术，2018，38（14）.
[5]王立，冯海霞，胡宪林，等.自动气象站与人工观测数据差异的原因分析[J].成都信息工程学院学报，2006，21（4）：567-570.
作者简介
热则耶·玉苏普（1990-）女，维吾尔族，新疆哈密市人，本科学历，助理工程师，从事地面气象观测工作。
[关键词]地面气象观测 设备 运行状态 检测技术
中图分类号：TP473 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0094-01
引言
地面觀测是综合气象观测的重要组成部分，综合气象业务的深入改革给地面气象观测工作带来了一定的影响，改变了地面气象观测的机制。随着新型自动气象站在各级气象部门的建成并投入使用，气象部门的地面气象工作基本实现了自动化观测。气象部门中的地面气象观测仪器设备大都是精密元件，因外界因素或自身损耗的综合作用很容易出现故障问题，严重阻碍着地面气象观测工作的顺利开展。因此，工作人员应对地面观测设备运行状态进行检测，并对相关技术加强研究，以及时发现观测设备问题，以进一步促进地面气象观测工作可以稳定健康发展。基于此，本文重点探讨地面观测设备运行状态检测技术，以期为地面气象观测设备运行和发展奠定坚实的基础。
1、地面气象观测设备概况
通常情况下，地面气象观测设备主要是指常规地面自动气象站，为了方便观测工作的正常开展，设备范围不断扩大。例如，为了满足各个行业及社会大众对气象服务的需求，气象部门引入了降水量、风向风速、温度等观测设备和气象服务观测设备。当前，我国的地面自动气象站实现了两次更新换代。随着科学技术水平的快速发展，地面气象观测设备功能会不断完善，相关技术水平的应用也会逐渐向世界前列靠拢。在二代地面自动气象站中，主要将嵌入式软件和业务软件进行结合，在降低测报人员工作强度的同时，还增强了地面气象测报质量，促进了气象服务工作的顺利开展。
2、检测点设计
2.1采集器
在对主采集器检测点进行设计时主要包括有主板温度、电源、交流供电、机箱门等15个检测点，这些检测点都十分重要。若主采集器上显示的温度、气压、降水量在正常范围内，则会有“正常”显示，若数据准确性不高，则会显示偏高/偏低，若是数据比正常测量范围的上下限还要高，则会显示“超上/下限”，若显示“没检查”，则很难判断主采集器当前的运行情况。在主采集器模块中，观测设备的工作、故障情况可以通过“正常”/“故障”替代，如果没有相应的配置，则会有“未配置”的文字提示。为了满足实际观测需要，在对分采集器检测点设计时应涵盖有主板温度、工作电压、通信电缆等21个检测点。
2.2观测模块
地面气象观测模块主要有温湿度传感器、能见度观测仪器、供电系统观测等。其中在对温湿度传感器状态检测技术进行设计时主要有信号电压、信号电阻、工作电流、信号线等；通过检测气压传感器的电压和电流值，可以第一时间对气压传感器的工作情况进行了解；传感器的工作状态可以通过信号电流、频率值、电压等形式体现出来；能见度观测散射仪主要有三部分组成，传感器、采集器和外围设备缺一不可，为了判断传感器能否正常工作、窗口是否发生污染，应逐一检查电压、频率值、采集器通信模块状态、接收器等的工作状态，一旦发射器、接收器出现故障或镜头表面被污染，会导致观测到的能见度数据比实际值偏高。在设计供电系统观测模块的检测点时主要包括有充电器、电源开关、蓄电池、防雷模块等，应对这些检测点一一检测。
3、检测信息编码设计
3.1组成结构单元编码
地面观测设备的种类较多，包含的编码也有很多，测报人员工作的重点就是对这些编码进行清楚分辨。在对检测信息编码进行设计的过程中，应始终确保地面气象观测设备编码同现有业务地面上数据文件格式的编码保持一致，确保工作人员可以对其进行清晰分辨。对于状态类的编码不能超过3位英文字母，对于不足3位英语字母的编码可以选用空格键替代。对信息编码设计的检测主要有采集器、地温采集器、气压观察模块，对应的编码分别为ZMC、ZDC、ZPP。
3.2状态结构中各组成单元编码
在状态结构类中，不同编码都有组成自己的单元编码与之对应，其中字母和数字的组合是最常用的单元编码。人们习惯将不同状态结构类的同一状态名选择相同的编码表示，以保证编码的有序性水平，例如主采集器供电电压和气候分采集器供电电压的编码相同。主采集器中包含的传感器，为了方便分析，直接在英文字母后添加数字。
3.3各检测设备状态值定义
可以使用数字0～9和英文字母N来表示不同状态名的对应状态值。不同的地面观测设备都对应着很多检测点，状态名共有四种类型，每类状态需要进行统一编码，且不同观测仪器设备的编码不尽相同。第一类为主采集器、分采集器及不同种类传感器等设备运行状态，该类设备运行状态正常、故障可以用户数字编码“0”、“2”、“9”表示无检查，“N”则代表无设备，将这四个编码分别排序，其适用性较为普遍，数字“3～8”则分别表示其他运行情况。对于同一运行状态来说，设备编码值具有不同的含义，例如“3”可以分别表示湿敏电容传感器饱和失效、温度传感器铂丝断裂、风传感器被卡死或冻住。第二类是主采集器与分采集器电源电压、主板温度传感器信号电压和电流检测点，数字“0”表示处于正常的运行状态，“2”表示未检测到信号，“3”和“4”分别代表采样数值高于实际值、采样值低于实际值，“5”和“6”分别代表采样值超过测量范围上限与下限，“9”则表示没有进行检查。第三类主要是猪采集器、分采集器、传感器连接电缆和传感器信号线运行情况，数字“0”表示其正常，“2”代表电缆受损，“3”表示没有连接，“4”和“5”分别代表接触不良、短路，“9”代表未检查。第四类主要有主采集器、分采集器的供电类型、CF卡余量等，该类型具有特殊性水平，每个检测点都对应不同的编码方式。以供电类型为例，“0”表示交流供电，“1”则代表直流供电。这种编码方式方便了工作人员对设备运行状态的检测，同时还会增强工作效率。
4结论
当前，我国的地面气象工作实现了自动化观测，但是对观测设备运行状态的检测技术却没有得到气象部门的关注，不利于气象观测设备的正常运行。气象部门应加强与设备生产厂家的沟通交流，加强对观测设备技术的创新和完善，不断提升地面观测设备运行状态检测技术，确保气象服务工作的顺利开展。
参考文献
[1]中国气象局气象探测中心.全国区域自动气象站运行监控月报[R].北京：中国气象局，2014.
[2]李峰，秦世广，周薇，等.综合气象观测运行监控业务及系统升级设计[J].气象科技，2014（4）：539-544.
[3]李雁，周青，李峰，等.地面自动气象观测设备运行状态信息检测技术[J].气象科技，2015（6）：1030-1039.
[4]毛世杰，杨柳，付杰.地面自动气象观测设备运行状态信息检测技术的思考[J].农业与技术，2018，38（14）.
[5]王立，冯海霞，胡宪林，等.自动气象站与人工观测数据差异的原因分析[J].成都信息工程学院学报，2006，21（4）：567-570.
作者简介
热则耶·玉苏普（1990-）女，维吾尔族，新疆哈密市人，本科学历，助理工程师，从事地面气象观测工作。