南槽东自动站能见度传感器故障的诊断

李子木，李建成

（1.呼中区气象局，黑龙江大兴安岭165036；2.闵行区气象局，上海201100）

南槽东自动站能见度传感器故障的诊断

李子木1，李建成2

（1.呼中区气象局，黑龙江大兴安岭165036；2.闵行区气象局，上海201100）

1　引言

南槽东海上自动气象站是上海中心气象台在上海市沿海海面上建立的第一个自动站，站点位于30° 59′50″N，122°06′02″E，距市中心东南偏东约75 km。这是一套从芬兰VAISALA公司引进的Milos301型7要素自动气象站。该站的建成取代了引水船上持续了四十多年十分艰苦的人工气象观测，担当了上海市防汛防台最前沿气象观测哨的重任。

南槽东自动气象站2004年3月10日建成后，工作状态良好，除偶尔因通信问题收不到记录外，仅在建成后的初期出现过2次能见度传感器的故障。一次是在自动站工作了仅仅17 d后，另一次是在排除故障后不到2个月，每次都是在出现大风后。在随后的检修中发现，能见度传感器有一个镜面被泥浆水严重污浊，造成了能见度记录缺失。根据故障现象，初步判断是受飞沫的影响，本文从“飞沫”和大风风向频率2方面进行分析，找到了解决问题的方法，对今后海上自动站的建设有一定的借鉴意义。

2　海上“飞沫”对传感器的影响

海上“飞沫”是海洋气象观测中比较常见的一种特有现象，当海面上的风力＞6级时，风把破碎的浪花刮离海面，在近海面的空气中形成如同毛毛雨般的水滴。飞沫的强度和能够达到的高度同风力的大小相关，也同海上有无障碍物有关，观测经验表明，当船顶着大风航行时，激起的飞沫达到十几米的高度南槽东自动气象站是建在海上一个水文观测站的建筑上。这是一座直径约4 m，距海面高11 m的圆柱型建筑。顶柱的平台上还有一个高约5 m的钢结构天线塔。站点四周目力所及无障碍物，此处海的深度仅4-5 m，海水呈泥浆状。在这种地理环境下，当出现≥8级大风时，飞沫的高度能超越建筑物的顶部。由于能见度传感器的2个镜面上都有楔状防雨罩，雨水不可能淋到镜面，因此形成镜面泥浆状污浊的最可能的原因是海水飞沫。

3　大风风向频率与能见度传感器安装方向的关系

在海上由于气流受到的摩擦力很小，因此，年大风天数远远多于陆地。了解海上大风（≥8级）的特点，与最多风向出现频率非常重要。南槽东自动站临近的气象站有：引水船观测站（122°22′E，31°16′N）；小洋山气象站（122°03′E，30°38′N）。引水船位置在南槽东30°方向约35 km处，而小洋山在其240°方向约37 km处。比较而言引水船由于流动作业的特点，及在大风情况下进港避风等因素，资料的稳定性不及小洋山。因此选用小洋山气象站2000-2004年≥8级的大风的资料，分析并统计出各个风向出现的次数及其频率（见表1）。

由表1可知2000-2004年小洋山气象站记录的大风共出现297 d，年平均大风59.4 d（2005年大风有63 d），远远多于陆地站。

表1　小洋山2000—2004年≥8级大风各风向次数统计表

表22000　-2004小洋山大风各风向的次数和频率表

由表2统计数据不难发现小洋山大风各风向发生的规律是：大风的风向主要集中在南，北2个方向上。当进一步统计这5 a逐月大风各风向出现的次数后，更了解到从当年9月到次年的3月，大风风向以偏北为多，4-8月以偏南为主。在45°-120°，和190°-270°2个方向上大风出现的概率很小这样一个特点（见表3）。

由于南槽东自动气象站是本市在海上建设的第一站，缺少在海上建站的经验，加上塔顶安装的空间狭小，有利的安装位置也已被其他占用，而原来对能见度传感器安装的朝向没有考虑到大风的风向对它的影响，安装在方位角约20°角的墙上，使散射接收镜面正好处于大风最多风向的下风方，是造成该镜面2次受到海水飞沫污浊的原因。

表3　小洋山2000-2004年逐月大风风向出现次数表

通过对海上由大风引起的飞沫，≥8级大风风向频率的分析，2004年8月2日对南槽东自动站的能见度传感器安装方位和位置进行了调整，由原来20°角转到80°角，并由平台的边缘向内挪。在采取了以上措施后，能见度传感器镜面被海水飞沫污浊的问题得到了根本的解决。

4　结论

（1）海上由大风引起的飞沫现象是海上建设自动气象站时必须考虑的因素，飞沫的危害不仅表现为对传感器的污浊，而且海水中的盐分对传感器的电子元器件亦有很强的腐蚀作用。研究避免和减轻其危害的方法很有必要。自动站不安装在建筑物的边缘，避免安装在大风最多风向出现的方位上，是避免和减轻海上飞沫影响的有效办法。

（2）海上大风发生的概率高，每次过程持续的时间长。统计显示，从当年9月到来年3月大风风向以偏北为多，4-8月以偏南为主。在45°-120°，和190°-270°2个方向上大风出现的概率很小。根据这个特点，对自动站安装时传感器安装的位置应该根据趋利避害的原则，以保证自动站能够可靠的运行。

1002-252X（2016）03-0039-01是十分平常的。

2016-6-1

李子木（1988-），男，黑龙江省呼中区人，绥化学院，本科生，助理工程师.