DZZ5新型自动气象站数据异常分析及维护

马联丽

摘 要：气象数据是天气和气候预测预报的依据，获取精准的气象数据，是开展精细化预报、应对气候变化、提高能防灾减灾能力的一个重要环节。甘洛县位处于四川省西南部，属中亚热带高原季风气候区，冬干夏湿，干旱、暴雨、冰雹、雷暴、大风等气象灾害频发，所以这一地区的气象监测就显得十分重要，而在气象数据收集和传输现代化的今天，气象数据的准确率又主要依靠于自动气象站设备的正常运行和值班人员对气象数据的处理能力。本文主要研究分析了DZZ5新型自动气象站使用时常出现的数据异常现象，根据DZZ5新型自动气象站的结构对DZZ5新型自动气象站的日常维护提出了几点建议。

关键词：DZZ5新型自动气象站；数据异常；异常分析；日常维护

中图分类号：P415.12 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）16-0235-02

本文首先介绍了DZZ5新型自动气象站的主要特点和甘洛县的地理气候原因，其次总结和分析了自动气象站运行过程中出现的数据异常和相应应对手段，最后是介绍了自动气象站的许多维护方法，希望DZZ5新型自动气象站能够得到较好的投入和使用。

1 DZZ5新型自动气象站和甘洛县地理要素简介

DZZ5新型自动气象站是一种多功能综合气象观测系统，设备系统主要由主采集器和分采集器、传感器、外围线路和设备、电力系统组成，自动站采用双站运行模式，具有数据收集全面、储存方便、传输快捷、自动运行和易于维护的优点[1]。

甘洛县位于四川凉山，属于亚热带季风气候区域，夏季高温多雨，冬季温和少雨。DZZ5新型气象站主要是对这一地区的温度湿度、降雨量、风向风速值和气压等气象数据进行监测。

2 DZZ5新型自动气象站可能出现的数据异常及原因

目前国家级自动气象站以双站监测为主，出现数据异常主要就是两站数据有异常差异。主要有：温度湿度数据异常、地温数据异常、风力值数据异常、数据日极值异常四方面[2]。

DZZ5新型自动站出现数据异常，主要是由其自身的设备故障引起，除了对数据的分析与处理外，还要定时定期对设备进行维护，保障自动气象站正常运行。DZZ5自动气象站的维护主要包括：采集器维护，传感器维护、电力系统维护、传输系统维护。其中，传感器维护包括：降水量传感器维护、大气压力传感器维护、温湿度传感器维护这三方面的维护。

3 DZZ5新型自动气象站观测数据异常的分析处理

这一章笔者主要阐述了实地工作使用DZ55新型自动气象站监测时发现的四方面数据异常，分析这些异常的数据以及给出一些相应的处理建议。

3.1 温湿度方面

温湿度数据异常主要表现为数据缺测和数据异常，其中，两站日均温湿度对比差值超过差值允许的最大误差，则温湿度数据监测存在异常。自动气象站每5分钟自动传输一次监测数据，如果遇到暴雨、冰雹、大风等的极端天气，DZZ5的采集器和传感器受雨水浸湿和风力破坏，会导致数据缺测。两站日均气温值对比差值的平均数超过±0.2℃，湿度差值平均值超过±5%，则就是两站温湿度值超过允许的最大误差，存在数据异常。

3.2 地温数据方面

地温数据包括浅层地温和深层地温，确定监测地温数据是否异常主要也是通过两站地温差值对比来进行数据分析。

其中，浅层地温0cm日均气温最大允许误差为±0.2℃，5cm-15cm日均地温最大允许误差为±0.3℃，深层地温15cm-320cm日均温最大允许误差为±0.3℃，温度差在允许误差范围内则判定为数据正常，两站温度差超过以上值就判定为地温数据异常，需要重新分析数据进行记录。

此外，還可以通过计算偏差率来判断地温数据是否异常。分别记录两站数据，统计记录的样本数，计算出超过最大允许误差的次数为超差数，计算公式为：地温偏差率=地温超差次数/记录样本总数×100%。两站偏差率较高的数据则多异常，补录时应采用偏差率较低的数据。

3.3 风力值数据方面

自动气象站监测的风速数据两站2min平均风速误差超过±0.5m/s，就是风力值数据异常。但其中，分钟风力值数据异常，没有对该小时以及本日总的风力值数据造成影响，则不作为异常处理。风力值数据有异常的，应及时对比分析双站数据，及时补录备份数据，而不能插入使用前一小时段和后一小时段的风力值数据。

3.4 日均气压数据方面

分析日均气压数据时，先计算DZZ5新型站数据均值，再计算备份站平均气压，对比两者的差值，误差范围在±0.3hPa之间则为数据正常，超过这一范围为数据异常。并且计算两站气压数据偏差率，采用偏差波动较小的站的数据进行记录。

3.5 数据日极值方面

气象数据的日极值是气象分析的重要手段。而日极值的挑选，则很容易受到当日某时间段极值的影响。

如果某时间段的极值出现异常，则人工分析或者使用相关计算机数据分析软件，对比分析双站数据曲线，分析监测数据是否存在缺测。

对该时间段的极值记录缺测的，分析和对比两站的气象数据记录值，分析日极值是否出现在此时间段，若两站监测数据都显示日极值出现在这一时间段，则确定日极值数据正常并且采用主站数据进行记录；若两站数据超过误差，日极值时间不一致，则人工进行两站数据曲线对比分析，发现数据缺测原因，切换双站有记录的数据进行补录。

对记录极值没有缺测的，则首先结合该时间段的其他数据极值，分析两站极值异常出现的原因，并且确定这一时间段的极值异常是否能挑选为日极值，可以挑选的直接记录为日极值，不可以的则采用上述提到的缺测数据补救方法进行补录。

4 DZZ5新型自动气象站的维护分析

定期维护自动气象站，主要从以下几方面进行：

4.1 传输系统维护

DZZ5新型自动气象站的传输系统，是气象站工作十分重要的一部分，主要承担着气象数据的传输任务。所以，要将传输系统的维护工作放在首位，定期检查传输设备如路由器、交换机等的设备工作是否正常，定期检查传输网络和计算机软件工作情况，此外，还要及时检查网络线路、光缆是否完好[4]。

4.2 采集器维护

维护DZZ5新型自动气象站的采集器，一是要定期查看采集器的各项运行指示灯，确保采集器正常运行工作；二是定期查看采集器与主机体、采集器的各个接口、以及采集器与业务计算机之间的连接状态；三是是要定期对采集器进行卫生清理工作，定期清除采集器机箱内外部的灰尘和杂物；四是在遇到极端天气，例如暴雨、冰雹、雷电等天气，要及时检查采集器是否遭到破坏。

4.3 传感器维护

自动气象站的传感器比较多，其维护手段也不一样。主要有降水量传感器维护、气压传感器维护、温湿度传感器维护、风力值传感器维护这几个方面的维护。

4.3.1 降水量传感器维护

DZZ5新型自动气象站的降水量传感器工作时是使用翻斗式雨量传感器，可监测各种形态的降水数据。

维护翻斗式雨量传感器的方法有：（1）定期对翻斗雨量计进行清理，保证干净无异物，确保对降水数据的精确监测。清洁时，要先断电停用传感器和传感器信号插头，扳动翻斗进行清理，清理完成后检查雨量计是否能正常工作，并且记录清洗工作，及时清除检查数据恢复正常工作；（2）定期检查干簧管是否正常工作，采用万用表电阻测试，及时更换损坏的干簧管；（3）定期检查翻斗雨量计的整体，检查桶身是否有变形损坏，或者过滤网是否被堵塞，出现问题及时更换桶身和清理过滤网；（4）定期检查翻斗雨量计的部件，检查其是否有不平衡以及部件卡死情况，及时进行调整承雨杯、更换雨量计等措施进行补救。

4.3.2 大气气压传感器维护

自动气象站的气压传感器位置在机箱内部，维护气压传感器就是要定期检查传感器的气孔，查看是否有被异物或灰尘堵塞。气压传感器工作或关闭维护时要注意电压的稳定，以免电压波动造成监测异常。

4.3.3 温湿度传感器维护

DZZ5新型自动气象站采用的传感器安装位置与其他机器不一样。维护其温湿度传感器时除了必要的灰尘杂物清理外，就是要定时检查温湿度传感器的位置。清洁时要保证少用手或者其他不清洁的物体接触温湿度传感器，可使用干燥抹布或者刷子进行清洁。温湿度传感器的位置要按安装规定安装，温湿度传感器不得在百叶箱外面，高度方面整体离地距离误差控制在0～1cm之内。

4.4 电力设备维护

DZZ5新型自动气象站的电力供应，主要采用市电和蓄电池设备来供电，其中，蓄电池为铅酸免维护电池。这种电池蒸馏水和点解液的消耗十分少，基本不需要补充，只需要在电池使用期间，定期对电池进行彻底放电，延长电池寿命[6]。

除了电池外，就是要定期检查电路电缆以及各部分的连接。检查各部分机器、传感器、采集器连接是否稳固；检查自动气象站整体的电路电缆是否有因各种原因受到损伤，检查电路电缆是否有老化等等。

参考文献

[1]刘伟，高林，马辉，等.DZZ5新型自动气象站工作原理及常见故障诊断[J].气象水文海洋儀器，2017，34（4）：93-97.

[2]达来木仁，国永伟，赵岳冀.DZZ5型自动气象站相对湿度异常现象及故障排查简析[J].内蒙古气象，2017，（5）：46-48.

[3]刘科.探析DZZ5新型自动气象站维护与保障管理[J].南方农业，2017，11（15）：110-111.

[4]臧海光.DZZ5型自动气象站系统概述及日常维护方法[J].现代农业科技，2016，（5）：263-264.

[5]唐春燕.新型自动站（DZZ5）与备份自动站（CAWS600）气象观测数据对比分析[J].南方农业，2018，（5）：115-116.

[6]杨树羿.自动气象站故障诊断、测试、维修系统设计与实现[J].南方农机，2017，48（4）：159-159.