长沙市综合气象观测仪器试验考核过程及建议

宋伟++潘江萍

摘要 长沙综合气象观测试验基地在2014年5月29日至2015年6月21日对云外场和雨滴谱仪器首次维护考核，对仪器工作原理、仪器核心结构、文件数据格式有新的认识和了解。在考核期间，遇到了供电、仪器、软件、终端系统等故障，暴露出考核中存在的不少问题。通过对基地考核评估的探索，建议建立相应的制度，使考核工作更加顺利。

关键词 气象观测仪器；试验；考核；云；雨滴谱仪；湖南长沙

中图分类号 P414 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）01-0208-02

Process and Suggestions of Comprehensive Meteorological Observation Instrument Test in Changsha City

SONG Wei PAN Jiang-ping

（Changsha Meteorological Bureau of Hu′nan Province，Changsha Hu′nan 410205）

Abstract The maintenance and assessment of cloud field and rain spectrum instrument was conducted at Changsha Comprehensive Meteorological Observation Test Base from May 29，2014 to June 21，2015 for the first time. There was a new understanding about the instrument work principles，instrument core structure and file data format. During the examination，failures of power supply，equipment，software，and terminal system came out，which exposed the problems in test. Through the exploration of the evaluation and assessment of the base，the corresponding system was proposed to develop，in order to make the assessment work more smoothly.

Key words meteorological observation instrument；test；assessment；cloud；raindrop spectrometer；Changsha Hunan

地面观测的信息和数据是为天气预报预警、气候预测预估、气象服务、防灾感灾、气象科学研究提供第一手观测资料，随着科学技术的进步和气象观测项目的扩充，气象观测将基础理论与现代科学技术相结合，利用光电声学的原理和信号的变化逐步取代传统的地面气象仪器。地面气象观测总体上将朝遥感遥测、自动化、高精度、高时空、高分辨率方向发展[1]。长沙综合气象观测实验基地（以下简称基地）是中国气象局确立的南方仪器实验考核评估基地，基地任务是评估高端精密观测设备的性能状态、考核试验数据信息对比分析、担负仪器日常维护、异常故障处理等。本文通过对2014年5月29日至2015年6月21日在基地进行的云外场和雨滴谱考核过程以及过程中发生的问题进行探讨，以便今后更好地完成考核任務。

1 仪器试验考核概况

1.1 云外场

从2014年5月29 日至2015年1月7日安徽蓝盾光电子有限公司、华云气象科技有限公司、洛阳凯迈电子有限公司等8家公司进行云高、云量的考核，并与标准云仪器、人工观测进行对比。

1.2 雨滴谱

从2014年7月1日至2015年6月21日有无锡无线电科研所浙江大立科技有限公司、北京维天信气象设备有限公司、陕西中天火箭技术股份有限公司等8家公司进行降水起始时间、速率和强度的考核，并与标准校准仪、人工观测、自动站数据进行对比。

2 仪器试验考核过程

2.1 标准云仪器数据整理与自动数据、人工观测

标准云仪器主要是对高、中、低3层云的高度，每1 h查看45～54分10 min的数据，填写此10 min出现的云高最多的高度，以百米位数据对比、千位照实、十位与个位用“0”补充。如果各占平均，则填写“复杂”，不需填写具体高度；云量则从自动图片中读取，云量可记为“10-”或“10”时，标准云量中直接记录占天空的100%；如果从自动图片中显示无云，则直接在标准云量中记录占天空的0%；其他云量，通过自动图片与人工勾画云量并结合公式计算占天空的百分比。在同一时间进行人工观测云高、云量和云状与考核厂家数据比较，并填入云观测记录表，同时填入自动站相对湿度、天气现象、能见度[2-3]。

2.2 雨滴谱考核仪器与自动站数据人工观测整理

雨滴谱标准器主要是对降水现象自动观测，每1 min产生1个图片并记录降水起始时间，以0：00为日界。每日20：00查看图片统计降水起始时段、过程累计时间、分钟降水量累计值、计算雨强并与人工观测数据比较，填入降水加密观测记录表[4-5]。

3 仪器故障及处理

（1）查数据发现软件出现故障。云高仪软件无故卡死，重启电脑，恢复正常，并重新下载数据。

（2）激光测云仪软件停止工作。因两厂家采集软件共用一台电脑，厂家远程查看数据时关闭另一厂家采集软件，观测人员疏忽仪器的巡视，造成记录缺测，发现问题重启软件，即时数据恢复正常，重新下载历史数据不成功。

（3）云高云量仪无云图。巡检仪器，终端系统和采集软件正常，发现集成电路板显示灯不亮，重启空气开关，更换保险，故障没有排除，后更换电路集成板，云图恢复正常。电路板故障时段数据缺测，故障产生原因为雷击所致。

（4）云高云量仪数据存盘异常。检查时终端系统、采集软件、仪器运行正常。重启电脑和仪器数据也无法存盘，重建文件夹，将数据剪切另存，重启电脑数据存盘恢复正常。故障原因是数据存盘已满。

（5）软件经常无故卡死，数据无法下载。采集软件升级维护，卡死故障排除。

（6）显示器无数据。采集软件无数据，所有系统正常，原因不明，发现数据线布局不规范，数据线易松动。重新布局数据线，固定串口，故障排除，数据恢复正常。

（7）所有厂家无数据。采集软件，终端系统正常，巡检场外仪器发现无发射近红外光脉冲信号。判断电路故障，检查电源，发现场外电源箱无电源进入。修复进电电源，仪器故障排除，数据恢复正常。

（8）部分数据缺测。查询数据缺测时间，分析原因为整改升级影响。

4 建议

在考核期间，遇到了供电、仪器雷击、终端系统等故障以及人工对比观测中等不少问题，在考核评估过程总结了一些经验。为此，从基地考核的管理工作的几个方面进行总结，为以后更好地开展试验工作奠定基础。规章制度是应该遵守的，用来规范行为的规则、条文，它能够保证良好的秩序，是各项事业成功的重要前提。建立科学的制度，能降低“风险”、坚持“勤政”、促进“发展”。

4.1 学习培训

由于考核的厂家多，属于前端高精密仪器，数据存盘位置不同，仪器结构复杂，维护要求严格，产生的各类问题较多，观测员应在考核开始之前接受系统的培训。培训的主要着重点在于提高思想认识，制定培训手册；明确考核任务，细化各项考核制度；统一填写方法，学习各類表格故障的填写；数据和各类表格定时归档整理；各厂家制定仪器说明书必须认真学习，掌握仪器基本原理。通过培训考核人员应学会仪器日常维护、简单的仪器故障排除以及资料的运用。

4.2 考核业务流程

业务流程主要规范日常业务工作的运行，保障仪器数据工作正常的前提。主要规定每日必须有固定巡检的时间、填写值班日志，做到当面交接班。巡检内容：①终端系统巡检视：检查各考核厂家终端与电脑、设备供电的通讯状态、文件数据记录的完整性、终端运行时钟的准确性。出现问题及时记入《故障维修表》。②仪器巡检：认真检查观测仪器的供电状态、运行状态运，出现问题及时维护，记录并按规定通知相关部门；降水发生、强风沙尘、冻结和停电来电时要重点检查和处理事项。③供电设备巡检：检查UPS电源；每月定时启动应急供电设备1次；停电后及时巡检终端系统、仪器巡视及UPS供电设备。来电后及时巡检终端系统和仪器巡视查看文件数据是否完整，出现问题及时记入《故障维修表》。④其他注意事项：注意巡检因降水引起的脏污、遮蔽，确认仪器是否清洁，及时清理并记录；强风是否导致仪器松动、变形和观测窗损坏；冰冻发生是否导致仪器观测窗遮蔽、观测仪器转动部分卡滞。可简单维护的须及时处理，否则及时报告并记录。

4.3 故障报告制度

因天气、供电等其他原因造成仪器或终端出现故障，观测人员无法修复应及时报告和故障登记，应建立通讯联系录，方便快捷联络；巡检时仪器或终端出现故障，应及时维护并填写故障维修表，应清楚地写明故障发现时间和故障出现时间，故障排除时间、故障仪器厂家、故障原因、故障类别、故障现象描叙、故障记录截图、是否通知厂家（通知时间、结果及联系人姓名）、故障时段内数据缺测及合计缺测具体分钟数、修复结果以及故障处理人姓名。

4.4 试验数据文件和仪器故障维修表归档制度

每月试验数据归档、标准校准仪数据归档、人工观测数据整理归档，故障维修表格整理。

4.5 仪器、数据故障分析评估考核制度

每月对终端系统评估分析；每月对天气、供电以及不明原因等导致的仪器故障评估分析；每月对试验资料数据和人工观测数据、标准器数据分析应用和对比。主要比对项目：人工观测云数据、标准器与试验数据对比；天气现象开始结束时间与人工、标准器、自动站对比分析；过程降水量与自动站对比分析；过程时间与自动站对比分析；过程降水量与自动站对比分析；本月停电分钟数；本月正常观测次数率，统计出数据的缺测率、准确率和数据自动获取率。根据分析和统计数据考核评估厂家仪器的性能指标。

4.6 场地和实验室制度

仪器实验观测场是考核仪器资料数据的主要场所，必须符合《地面气象观测规范》仪器的安装要求。实验室内安放电脑，应具备有效的防雷保护措施；安装空调保持恒温，各项考核制度和职责悬挂在墙上；并配有专门的资料柜和维护工具箱。安装供电专线应严格按照供电的规范和设计要求进行合理布局，有利于用电操作，配置UPS电源和应急发电设备，空调照明线与微机设备线分开，保证场内各厂家仪器电源有独立的空气开关。

4.7 仪器安装和撤离制度

必须接到业务主管部门的安装和撤离设备的函，才能进行后续工作。由专业人员、厂家和基地工作人员共同安装和结束撤离。确定安装位置，使各仪器间互不影响，严格按照仪器的方位要求安装，例如雨滴谱接收光镜面需向北，空气开关电源线数据线贴上标签，注明厂家，最后调试仪器查看数据。撤移时避免影响其他仪器电源和数据，保证电源安全。建立仪器安装和撤离档案，包括厂家仪器名称、仪器维护工具、安装和撤离时间、人员、仪器位置照片、通讯联系方式等，最后签字交接，同时与大气探测中心联系。

4.8 数据保密制度

保证厂家之间实验仪器考核的公平、公正、透明和数据的保密。考核仪器电脑禁止联网，禁止设置远程程序，防止试验数据厂家私自更改和外泄。厂家进入考核基地，需经大气探测中心和考核人员的许可，禁止操作与本厂家无关的电脑和仪器。建立进出登记制度（登记进出时间、厂家、工作人员姓名、工作内容）。仪器实验室安装摄像头，24 h监控仪器电脑。

4.9 规范考核数据记录方法制度

因时间和统计方法不一，造成考核时评估数据有差异，以标准器时间为准，统一采集软件和采集器时间；所有数据存放路径统一；观测项目严格按照规定的要求，统一标准记录；做到旬清月结，及时整理归档。

5 结语

综合气象观测试验仪器考核在全国均属于开拓性事业，通过对基地实验仪器考核过程的探索与钻研以及规范化仪器考核制度，能够使考核更加顺利，能迅速提高基地观测人员业务水平，更进一步对后续大气探测中心的仪器考核评估有着重要的借鉴意义。把关仪器实验考核评估对我国现代化的综合气象观测系统、气象综合观测能力、气象现代化国际标准、气象行业大数据的建立有着非常重要的意义。

6 参考文献

[1] 王振会，黄兴友，马舒庆.大气探测学[M].北京：气象出版社，2011.

[2] 崔讲学，柯怡明，杨志彪.地面气象观测[M].北京：气象出版社，2011.

[3] 中国气象局.地面气象观测业务规范[M].北京：气象出版社，2003.

[4] 李黄.自动气象站实用手册[M].北京：气象出版社，2007.

[5] 中国气象局综合观测司.气象装备技术保障手册[M].北京：气象出版社，2011.