DSC3 称重式降水传感器日常故障处理和调试

景东平

（山西省临汾市气象局，山西 临汾 041000）

目前，国内气象部门对于固态降水的观测还是以人工测量为主，准确性、及时性不高，不能进行连续观测，不能满足目前中国气象观测自动化的需求。DSC3 型称重式降水传感器是实现降水自动化观测的智能仪器，该仪器既可以作为单独的传感器使用，也可以与现用自动气象观测站相匹配。同时输出的RS232 数字信号，也可以同其他数字或总线系统组网使用。

该仪器可自动连续观测降水天气过程，减少了人力，提高了数据的准确性、及时性，为气象部门实现降水观测的自动化提供了一种先进可靠的自动化观测仪器。DSC3 称重式降水传感器通过对降水的采集、计量、传输等，实现了对固态和液态降水的自动观测。

1 基本结构和信号流程

DSC3 型称重式降水传感器的计量单元由一种基于电阻应变技术的电子秤完成，它通过对质量变化的快速测量计算出降水量。数据采集器通过OPD 判断是否有降水发生，只有判断出降水发生时，才会对电子秤测量的质量信号进行计算和传输，同时排除温度、风等干扰因素，确定降水量。

DSC3 型称重式降水传感器同时具备RS232 数字信号输出接口和脉冲输出接口（1 个脉冲相当于0.1 mm）。

称重降水信号接口连接采集/处理主板的RS232接线图如图1 所示。

图1 数据处理单元的串口信号及电源线接线方法

DZZ5 机箱内的称重雨量传感器的串口线接线图如图2 所示。

图2 DZZ5 自动气象站主采集器的称重降水串口线接线图

2 出现强降水天气前后的注意事项[1]

当出现强降水或连阴雨天气时，应注意检查雨量传感器的承水筒里面的水面，如图3 所示，以防由于降水量较多，承水筒里面的液体溢满流出到筒外，造成雨量传感器仪器损坏和污染设备。这种情况在实践中经常发生，是造成该仪器损坏的主要原因。

图3 承水筒水位检查

在检查承水筒水位时，如果发现水位超过总容量的2/3 时，需进行以下操作：断开数据处理单元的电源，拔下采集板外接的小电源板的插头；打开承筒上面的固定螺丝，取下雨量筒，倒掉里面的水；装好承水筒，加入5～10 cm 深的防冻液，再加入0.5 cm 左右深的抑制蒸发油；给数据处理单元上电。上电后等5 min左右，采集器才会自检完成，之后再进行模拟降水测试。

3 常见故障范围判断及调试方法[2-3]

3.1 在雨量传感器一侧使用笔记本进行测试

将笔记本电脑的串口与数据处理盒上的调试串口进行连接，如果笔记本电脑没有串口端口，须使用USB转RS232 串口线，传感器通电，利用计算机的超级终端或串口调试助手等软件。

波特率设置为9 600，N，8，1。测试前接线注意：测试前最好拍照，记录连接线顺序，以免恢复时接错。

发送命令：

DMPR

返回（示例）： 201610131513 99999 0000 000 0 0000 0 0000-1+000 122 00!!!!!! 59

其中99999 主板ID 号 0000 质量标识000 分钟降水量0 分钟质量标识000 小时降水量0 小时质量标识 0000-1 水的重量+000 主板温度122 电压

如果可以返回实时数据，表示数据采集器正常。否则，故障在传感器部分。不发送命令时，串口应无任何数据返回，如每秒都有一组数字返回时，发送“DATAOUT”命令关闭调试状态。

当出现无降水记录的故障时，通过测试可以确定故障部位是否在传感器部分。当确定是传感器部分的故障时，处理方法见本文第5 节。

3.2 在DZZ5 主采集器一侧进行测试

在HY3000 主采集器一侧的称重雨量数据线处，接入笔记本串口线，再使用DMPR 命令进行测试，通过这一步的判断，可检测出串口通讯电缆是否正常，有无折断、鼠咬等现象。

3.3 在新型自动站（DZZ5）的测试

在自动站业务电脑的数据采集软件的终端维护中进行测试（非整点时进行）。

3.3.1 步骤1

输入命令：OPENCOM COM1

这里的COM1 表示称重雨量器在主采集器上的接口，是固定的串口。返回T，表示与主采集器的通讯成功；返回F，说明主采集器故障。

3.3.2 步骤2

输入命令：

DMPR

返回称重采集器的实时信息（同上）。如果失败，故障范围即可确定在主采集器的称重雨量串口，不排除此串口损坏。当然前提是主采集器能够正常进行其他数据的正常传输。

3.3.3 步骤3

调试结束后的恢复命令，输入命令：CLOSECOM COM1

返回T，表示与主采集器通讯关闭成功，1 min 后，主采集器与采集软件的通讯恢复正常。调试结束后，一定要执行此命令，因为使用OPENCOM COM1 命令后，除主采集器的数据除称重雨量的数据外，其他传感器的数据不能正常传输。

经过上述3 个步骤，基本可以确定出现无降水情况的大致故障部位。但是以下情况也会造成降水记录异常，应该引起注意。

3.4 台站号查询

使用DMPR 命令返回的数据中，数据“99999”为ID（即台站号），为5 位字符。如果ID 不足5 位字符，会影响HY3000 数据采集分析，造成雨量值无法显示，请发送如下命令修改ID 号。

设置和读取区站号命令：

ID

读取区站号。

ID 区站号

区站号由5 个字母和数字组成。

设置区站号，成功返回“T”，失败返回“F”。

3.5 更换了HY3000 主采集器后的调试

如果因故障和其他原因，更换了HY3000 主采集器，需要对称重式降水传感器进行重新设置，否则会出现无降水记录的现象。

3.5.1 步骤1

主采集器版本查询命令：

VERSION

返回：HARDVERSION:V1.00 SOFTVSERION:V2.16 FILEVERSION:V1.00

SOFTVSERION:V2.16 为最新版本，如不是最新版本，请与华云公司联系，取得新版本软件更新程序。

3.5.2 步骤2

开通称重降水传感器通道，输入以下2 条命令：RAWMODE 1

返回：T

HY3000 主采集器默认设置RS232-2 为称重雨量接入通道，更换主采集器后应确保接口连接正确。SENST RAW 1

返回：T

查看通道是否开通：RAWMODE

返回1，表示设置成功。

4 传感器部分的故障处理

DSC3 型称重式降水传感器是由载荷元件（也称为电子秤）、数据采集器、OPD 和外围组件组成。

OPD 利用红外线进行探测，当有颗物质粒连续切割红外线光束时，OPD 通过智能识别与判断是否有降水发生，当判断有降水发生时，DSC3 型称重式降水传感器将测量的降水量值通过脉冲信号或RS232 数字信号输出。

4.1 数据采集器故障判断

将电脑笔记本232 串口通过数据线与设备的调试串口相连接，使用串口助手工具软件，发送命令：FR 10000

在数据采集器的脉冲信号接线端处连接一个计数器或通过信号线与自动气象站采集器降水测量端口连接，等待5～20 s 后，设备会从脉冲信号输出端口的计数器上显示10 个记数或显示在自动站终端采集软件上，并且每输出一个计数，会有“啪嗒”声，即表示脉冲口能正常工作。如果有“啪嗒”声，计数器和采集软件没有显示值，应检查信号线是否连接正确；如果没有“啪嗒”声，说明数据采集器单元故障。

4.2 使用模拟降水法判断OPD 的好坏

笔记本与设备的调试串口连接，取下保护外罩，缓慢向承水筒里面倒水，同时OPD 圈的中心来回晃动以模拟降水，并且使用串口助手发送命令：

LS

这时观察OPD 记录次数是否有变化（如图4 所示），OPD 记录次数不断增加，说明OPD 能够检测到降水的发生，然后停止在OPD 圈的中心晃动，同时连续发送LS 命令，此时OPD 显示的次数应该停止在最后晃动时的记录的次数，OPD 记录次数无增加，说明OPD 工作正常，否则OPD 存在着故障。

图4 LS 命令数据格式

倒入水以后，至少需要等5 min 数据采集器才会有数据输出，因此在维修时，使用笔记本进行现场模拟雨量检测时，要多等一会，不要急于下结论。

5 特殊故障排除实例

故障现象：2017 年9 月，某县气象局出现DZZ5数据全部缺测，天气现象仪和能见到数据正常。

维修检测：从故障现象看，故障部位在HY3000主采集器至串口服务器之间。经检查发现主采集器供电电源只有9 V左右，不能满足主采集器工作电压（12 V）的要求，致使主采集器停止工作，造成数据缺测。

进一步检测发现，DZZ5 自动站的直流稳压电源模块发热严重。当测量其输出电流时，电流高达3 A，说明负载部分有过流现象。分别将12 V 负载逐个断开进行测试，当断开称重雨量器电源接口后，负载电流恢复正常，说明称重雨量器电路部分有故障。

检查DSC3 称重降水传感器，当打开DSC 仪器外壳时，有严重的焦糊气味。进一步检查发现其数据采集器已经明显烧焦，而且称重传感器的电子秤底座上有很多水渍及油污。原来是测站近期降水较多，由于缺乏维护，承雨筒里面的雨水已经溢出，使得数据采集器进水，造成直流供电电源短路。更换数据处理单元盒后故障被排除。