HYSD-1型日照计的常见故障分析及日常维护

扎西洛布

(山南市气象局，西藏 山南 856000)

近年来，随着科技的快速发展，我国气象行业也发生了日新月异的变化。综合气象观测业务开始朝着自动化、智能化方向发展，现代化先进的气象观测仪器开始被广泛应用于各级气象台站。现代气象观测仪器的技术保障工作已经逐渐成为气象部门的重要任务之，因此研究现代化观测仪器设备的工作原理，及时进行故障分析，定期做好日常维护就显得至关重要。

日照是指太阳在某地实际照射的时数，是地面气象观测业务的基本项目之一。我国原来多数地区对日照进行观测的主要工具是暗筒式日照计，该日照计不仅操作繁琐，而且容易受人为因素影响，无法较好地保证观测数据的精确性。近年来，随着气象业务现代化建设的发展，山南市气象局开始应用HYSD-1型日照计，该日照计不仅功耗低，而且观测精度高，能够为农业、林业以及旅游业等相关行业提供精确的日照时数信息。

1 HYSD-1型日照计工作原理以及主要结构

HYSD-1型日照计是基于总辐射—散射辐射测量原理，不用机械转动的自动日照计，以高性能嵌入式微控制器为核心，设计集光电信号采集、处理、存储、通信、实时时钟为一体的数字日照观测设备。HYSD-1型日照计具备实用性强，既能够当作单一系统使用，还可根据需求来选择是否外接自动气象站采集器；光电式感应，快速响应；无机械转动装置；高精度数据测量；具有1W和10W两档加热模式；性能稳定、可长时间独立运行；安装方便、操作简单、易于维护等优势。

HYSD-1型日照计主要涵盖3个部分：数字日照传感器、安装支架以及供电系统。数字日照传感器配有3个光电感应器件，其中1个用来测量总辐射，其他的 2个因为遮光罩特殊的全分天空方式，无法一起在阳光下呈现，主要用来测量散射辐射。测量结果以RS-232通信方式进行输出。光电感应器件在光筒中装设，光筒底部有数据采集处理单元电路板可以对数字信号进行输出，且配置有1W与10W的加热器，可以在低温天气时自动进行加热。感应部件外部配备了石英玻璃筒，能够透出270nm～3200nm波长的敷设，且可以避免内部感应部件被灰尘所污染。光筒安装支架主要对传感器、供电箱进行固定，其中固定传感器支座盘带有纬度调节、南北向刻度线以及水平调节装置。供电系统主要为自动日照计提供运行所需的电力，由空气开关、电源控制器、防雷器、蓄电池等组成，采用外部交流市电。交流市电与电源箱连接的时先要通过空气开关与交流浪涌SPD，避免电源线引雷对供电系统带来损坏。电源控制器通过 13.8V/3A朝阳电源，完成交流市电转换直流电的任务，并且配置12V/38Ah铅酸电池[2-3]。

2 HYSD-1型日照计的常见故障分析

2.1 玻璃罩长期起雾或者结霜

2.1.1 自动加热功能失效

对于此类故障，可以先用“HEATCTRL↙”命令查看自动加热功能是否被禁用，若返回值为“＜0，6＞↙”，那么就意味着自动加热功能没有开启，通过“HEATCTRL，1，6↙”命令将自动加热功能打开，亦或通过“HEATCTRL，0，3↙”命令将10W加热功能强制开启。假如自动加热功能已经正常开启，运行10min依然无法除雾或除霜，则需查看供电电压是否正常。

2.1.2 供电电压偏低

当供电电压偏低，则需对机箱防雷板的9与10端子电压进行查看。设定的停止加热的电压阈值通常情况下为12V，若检测发现电压值要比设定电压阈值低，那么数字日照传感器自动加热功能便会停止。假如检查发现电压没有出现异常，那么则可能是加热控制元件或电路内部温度检定问题，此时需要及时联系气象装备技术保障人员进行维修。

2.2 无数据输出

2.2.1 航空插头没有插好

如出现无数据输出的故障，应该及时对数字日照传感器的航空插头进行检查，查看有无松动或者接触不良的情况。若有，则需要及时进行紧固处理。若没有，则需要继续查找故障点。

2.2.2 通讯线连接故障

当出现通讯线连接故障时，应着重检查日照传感器RS-232通讯线，电源盒的防雷接线板，通讯转换、防雷接线板，查看输出通讯线与综合集成硬件控制器亦或者业务终端计算机的连接是否正常。

2.2.3 供电故障

可以借助于万用表对电源盒的电源进行检查，观察有无异常。首先需要对外壳防雷板(FL-03)的端子9与10的电压进行检查，查看是否处于9～15V正常标准范围内。如果电压值为0，那么保险丝可能已烧断，或者电源控制器从刀片DC开关到端子块的连接已松动；如果电压值不超过10V，那么可能是电池电量不充分，应及时查看蓄电池是否存在问题或者出现市电断电故障。

2.2.4 数字日照传感器故障

假如上述检查均处于正常状态，则需要将日照计计算机上的串口助手(波特率和日照计设定相同，默认900，8，N，1)打开，断电重新启动日照计，观察有无输出启动信息，假如存在，则意味着数字日照传感器通信处于正常状态。若没有，那么就意味着数字日照传感器存在故障，需要联系技术人员进行维修。

2.3 日照测量存在较大误差

2.3.1 辐照传感器安装不合理

查看日照传感器安装的南北方向与纬度角有无错误。若安装不合理，则会影响日照测量的精度。

2.3.2 玻璃罩有灰尘

需要查看传感器的玻璃罩有无灰尘。若存在，则应使用软布擦拭干净。

2.3.3 纬度和经度设定错误

需要借助于LONG与LAT命令对纬度、经度信息进行检查，以确保该纬度和经度设定准确。

2.3.4 采集电路的温度漂移严重或光电传感设备老化

对于此故障，应及时进行维修维护；若有必要，则需要换取新的元器件。

2.4 参数设定问题

由于部分台站关于参数设定存在误区，在气象观测业务软件ISOS上挂接日照传感器时，应该准确设定好对应的com口，对日照传感器发送命令设定参数(能在业务软件的维护终端，对日照传感器直接发送命令加以设定)[4]。

3 HYSD-1型日照计日常维护方法

在气象台站气象观测业务开展过程中，对HYSD-1型日照计以及其他仪器应定时进行巡检，尤其是在雷电、强降雨、大风等复杂天气条件下需要适当增加现场次数。在检查过程中，需要注意检查HYSD-1型日照计的石英玻璃盖以及周围区域有无对辐射数据采集造成影响的异物杂质，例如蜘蛛网和鸟粪等。若有杂质存在，则需使用软布及时清理。假如污垢很难清除，可用酒精或水进行清洁后，再用柔软的干布擦干。在清洁污渍的过程中，不能使用腐蚀性溶液和硬布，避免将玻璃盖刮坏，从而影响日照观测精度。此外，需要做好日照计供电系统的维护工作，定期检查仪器的蓄电池，查看是否存在液体流出或接线柱硫化的情况，假如发现问题则应该立即更换新电池[5-8]。一般而言，应每季度对蓄电池充放电1次。当电池自行供电时，应控制放电时间。可以采取AUTOCHECK命令检查光电模块的电压，以确保电压值不少于12 V，以免由于过度放电而导致的数据缺测。再者，需要注意定期对日照计防雷装置与设施进行接地检测，确保观测仪器防雷系统的可靠性，避免仪器因遭受雷击而受到损坏。

4 结语

随着气象业务现代化建设步伐的加快，各类现代化自动观测仪器的应用愈发广泛。HYSD-1型日照计因其具备性能稳定、测量精度高、安装方便、操作简单、易于维护等优势，深受各级气象部门的青睐。但HYSD-1型日照计作为一类新型仪器，在操作过程难免会发生故障。在日常工作中针对日照计出现的常见故障和问题应及时进行分析处理，还应注重仪器的定期维护管理，确保仪器始终处于稳定运行状态，从而提升日照观测数据的准确性和完整性。