浅议自动气象站数据采集器校准方法

赵永丽　达娃多吉尼玛卓玛

摘要：总结了数据采集器校准实践工作的多年经验，给出了自动气象站采集器的校准方法、操作步骤及注意事项。并以使用JJQ1型信号模拟器校准DT50采集器为例，介绍了示值校准方法和流程，同时列举了选用其他型号信号模拟器作为标准器的校准方法，以及校准新型自动气象站数据采集器、校准正在使用中的采集器等的注意事项，并给出了示值误差的计算方法。

关键词：自动气象站；数据采集器；信号模拟器；校准方法

前言

自动观测站是我国气象局重要的组成部分，其承担着基层气象数据记录的重要使命。周期性的采集数据并对数据进行完善处理是自动观测站的重要使命。近年来，我国气象服务行业不断发展并取得了一系列的成果，气象观测站为我国气象事业作出了巨大贡献。自动观测站的气象采集器中的模拟通道其校准结果往往偏差较大，较大的偏差也进一步限制了气象数据采集的准确性。现有的自动站的气象采集偏差往往超出了相对应传感器的允许误差。新的《综合气象观测系统发展规划（2014—2020年）》对气象数据的准确性提出了明确的要求，要不断完善气象要素的计量核定以及现场校准准则，对程序和技术都不断提出了新的要求，健全现有的计量方法尽全力保证数据的准确真实性。上述相关法规政策也对气象部门提出了很高的要求，基层气象部门也要做出相应的对策以便满足相关法规的要求。

在当前的数据信息采集过程中缺乏一套完善，科学并操作性能稍强的采集器校准方法，因此有必要开发一套科学行之有效且对实验结果稳定的现场校准自动气象站或者数据采集标准法则。

1.校准原則

数据的采集是在自动站的传感器上进行，在自动站的内部设置了微处理器，这些微处理器会按照规定的运算法则将采集的数据进行运算和控制，进而生产气象要素所需的观察值，最后自动站会按照一定的参考格式将上述数据存储到硬盘中。上述过程是整个数据采集的简略过程，笼统地说可以分为数据的采集，数据的传输以及数据的存储。三个过程缺一不可，这三个过程同时构成了自动站的采集过程。采集器通道那作为采集器向下一个环节输出信号的通道，在自动站中占有一席之地，通道可以分为数字量采集通道和模拟量采集通道。校准数据采集器通道的示意差值模拟信号。信号传递通道对信号的传输来说至关重要，他可以影响信号的强弱，例如温度通道可以选择高精度的固定无源电阻器作为标准器，但作为标准器的信号模拟器的准确度等级要高于被校准采集器。

2.校准方法

2.1校准顺序

在进行数据采集器的校准时首先进行外观检查，若是外观出现问题将会直接影响数据的准确性，外观校准合格够才能进行下一步的校准-示意误差校准。一般在进行外观检查校准时首先要进行型号，出厂编号，成产厂家等一些列的校准。外观结构应该没有瑕疵，不影响视觉检查。外边的涂层不应该气泡，皲裂等。塑料和金属钢管应该没有凹痕。

2.2示值校准方法

校准工作要在满足数据采集器和信号模拟器使用条件的环境中进行。以使用JJQ1型信号模拟器校准DT50采集器为例，介绍示值校准流程和方法。在开机前，将信号模拟器、采集器与校准用电脑同时接地，校准时，信号模拟器通常使用内部电池供电，开机后根据需要预热20min。校准时，用通信线将采集器与电脑连接。在信号模拟器的电脑控制软件中新建被校采集器信息，设置通信参数，实现信号模拟器、采集器与管理系统软件之间的通信连接。

在校准点的选择中，各地也可根据所处的地理位置、海拔高度和气象要素年极值等条件选择相应的校准点。风向校准点是根据7位格雷码的全“0”状态和全“1”状态确定的，解决了角度区间的缺测问题[7]。使用其他类型如没有配套管理软件、只有单项或部分要素的信号模拟器校准采集器时，可以使用信号模拟器的调节旋钮或操作面板按钮设定相应的校准点，充分稳定后，使用采集器监控软件或采集器面板显示器读取通道示值结果，后将数据记录到数据记录表中。每个校准点连续读取3次数据（降水数据仅记录每分钟的变化量），读数时间间隔不小于1min。对于新型自动站采集器，如DZZ4型自动气象站，由于其采集系统是由主采集器、温湿分采、地温分采、辐射分采等组成的，且它们分散布置在观测场中不同位置，因此，校准时就要采用对主采集器和分采集器进行分别校准的方法。对于可修改系统时间的采集器（如DT50），建议先修改其系统日期至距当前时间1a以上的某一日。

3.结语

气象自动站的建立是我国气象信息建设的基础，气象信息的收集必须准确无误。此文提出的采集器校准操作方法及其注意事项适用于实验室或现场校准，是多年的采集器校准实践工作的经验总结，可为数据采集器计量校准工作提供技术参考，保证气象探测数据的准确性。

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