装备保障科目中两种气温雨量多传感器标准系统的差异分析

摘 要：2019年起，国家地面气象观测站开展气温雨量多传感器标准系统改造，正式开展业务运行。基于装备保障科目设计的设备安装、调试、故障诊断与排除、直连调试等题目，分析安装在DZZ4、DZZ5型自动气象站的2种气温雨量多传感器标准系统考点，为广大县级综合气象业务人员开展新技术、新方法的学习提供参考。

关键词：气温雨量多传感器标准系统；竞赛；调试

中图分类号：P414 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）07–00-03

气象行业职业技能竞赛是与气象行业业务紧密相关的职业技能竞赛，竞赛内容伴随气象行业业务发展不断丰富，在第十一、十三、十五届全国气象行业职业技能竞赛“技术保障”科目考试中，先后增加了综合集成硬件控制器、前向散射能见度仪、降水现象仪、光电式数字日照计等设备的技能测试，贴合台站业务工作实际，以赛促学、以赛促建，引导广大县级综合气象业务人员提高业务素质和基本技能。

基于此，以河北省气象局第四届省气象技术装备保障业务技能竞赛为例，其率先将气温雨量多传感器标准系统纳入竞赛系统。参考竞赛组织传统，从设备安装、调试、故障诊断与排除、直连调试等方面入手，分析DZZ4、DZZ5型自动气象站配套的2种气温雨量多传感器标准系统在装备保障竞赛科目中的考点和存在的差异，为气象业务人员提高业务技能水平提供参考。

1 气温雨量多传感器标准系统

气温雨量多传感器标准系统分为气温多传感器标准系统（包括三支气温传感器、气温多传感器标准控制器等）和降水多传感器标准系统（包括3个翻斗式雨量传感器、降水多传感器标准控制器等）[1]。新配备的2支气温传感器和2个翻斗式雨量传感器与前期业务运行的自动气象站标配的气温、翻斗式雨量传感器完全一致。通过气温雨量多传感器标准系统，解决现行自动气象站气温雨量传感器出现故障导致气温、雨量数据异常或缺测的问题，确保气温、雨量数据的完整性和可用性，提高自动化程度，减轻人工维护工作量[2]。

2 竞赛题目分析

2.1 设备安装

传感器安装：气温多传感器标准系统的3支气温传感器安装在温湿度支架的位置要正确，温度Ⅰ在正东，温度Ⅱ在正北，温度Ⅲ在正南，安装完成后的三支温度传感器感应部位与湿度传感器感应部位应齐平[3]。降水多传感器标准系统中单个雨量传感器安装要点不变，在既考察安装技能又兼顾考试时间的要求上，可将降水多传感器标准控制器上的3个雨量端子并联，实现接入一个翻斗雨量传感器模拟3个雨量传感器数据的效果（图1）。

线缆连接：DZZ4型温雨标准控制器局域网络（Controller Area Network，CAN）线分别接入主采集器下“温度（CAN）”“CAN”航空插头，2个航插型号相同均可以接入，交叉接错虽不影响数据传输，但应严格按照标准接入正确位置；DZZ5型温雨标准控制器CAN线分别接入“温湿分采”“CAN总线”航空插头，虽然2个航插型号相同均可接入，但因2个控制器供电走线不同，交叉接错后降水标准控制器可以运行，气温标准控制器则无供电不能运行，故应避免接错。

2.2 终端调试命令

升级气温雨量多传感器标准系统后，自动站终端调试命令发生变化，例如：下载分钟常规观测数据的返回索引由45位变为57位，降水量数据由2组变为10组，依次为分钟降水量传输值、小时累计降水量传输值、分钟降水量、小时累计降水量、分钟降水量、小时累计降水量、分钟降水量、小时累计降水量、分钟降水量融合值、小时累计降水量融合值；气温数据由1组变为5组数据，依次为气温传输值、气温1、气温2、气温3、气温融合值。DZZ4站读取采样数据时返回数据中温度雨量数据为每分钟更新一次。而DZZ5站读取主采集器的实时观测数据时，因返回数据中的温雨数据缺测，故需分别使用三温分采集器和三雨分采集器实时观测数据，读取温雨采样值。

2套设备均新增了调试命令：读取气温融合控制器工作状态命令、读取降水融合控制器工作状态命令、设置或读取气温多传感器标准控制器融合阈值命令、设置或读取气温多传感器标准控制器偏差阈值命令、设置或读取降水多传感器标准控制器偏差阈值[4]。新增内容一般在竞赛中会重点考察，需要掌握命令的读取、设置、返回值含义解释等。2套设备通用的命令在使用时存在一些差异（表1）。

2.3 故障诊断与排除的差异

温雨标准控制器均有指示灯，正常运行时，DZZ4站温雨标准控制器系统运行指示灯红灯秒闪、接收数据指示灯长绿、系统错误指示灯熄灭；DZZ5站温雨标准控制器接收数据指示灯绿灯快闪、发送数据指示灯红灯跳闪较快、系统运行指示灯长绿。指示灯异常可以判断设备故障。竞赛中2套设备故障诊断和排除的考点设置一般相同，可分为硬件故障和软件故障。

硬件故障：供电故障时，指示灯熄灭。通信故障时，指示灯闪烁异常。可以设置的故障有通信H、L线缆绝缘、交叉、供电线绝缘、主采和控制器端子故障等。

软件故障：使用调试命令设置，尽量使用2套设备通用的命令设置故障。

2.4 直连调试

2套气温雨量多传感器标准控制器均配备有调试口，通过直连线连接至综合硬件集成控制，可实现设备直连调试。以气温标准控制器为例，直连方法见图2、表2。

除上述通用的命令，2套设备还有一些单独适用的命令。

DZZ4站温雨控制器直连命令：设置或读取各传感器状态，读取时，分别返回“1111000”（温度）“0000111”（雨量）。设置或读取标准控制器中翻斗雨量传感器的配置参数：雨量标准控制器读取时，可返回3个雨量传感器的配置参数，可单独设置成功；气温标准控制器读取时使用，可返回3个气温传感器、一个湿度传感器的配置参数，可单独设置成功；设置或读取气温多传感器标准控制器中气温传感器测量范围值、设置或读取标准控制器中各要素质量控制参数，均可读取或设置。

DZZ5站温雨控制器直连命令：设置或读取设备的服务类型、设置或读取设备日期与时间、设置或读取设备主动模式下的发送时间间隔、设置握手机制方式、历史分钟数据下载，上述命令设置时，命令与参数之间需使用半角逗号隔开；设置或读取气压传感器海拔数值、设置或读取气温多传感器标准控制器融合阈值、设置或读取气温多传感器标准控制器偏差阈值、设置或读取降水多传感器标准控制器偏差阈值、设置或读标准控制器中翻斗雨量传感器的配置参数、设置或读取传感器测量修正值。上述命令设置时，命令与参数之间使用空格隔开，在温雨控制器均可使用，但命令应与控制器型号对应，否则设置成功无意义。设备自检状态、获取系统时间命令等读取命令也可使用。

3 结束语

DZZ4、DZZ5型自动气象站的2种气温雨量多传感器标准系统作为新增的观测设备，丰富了装备保障竞赛内容，对业务人员的综合业务素质提出了更高的要求。2套设备在安装、调试命令、故障诊断、直连调试等题目中均存在一些差异，通过总结归纳2套设备的操作异同，为县级综合气象业务人员开展应用和学习提供参考。值得注意的是，上述调试命令可能会受到主采集器和气温雨量多传感器标准系统嵌入式软件升级的影响，产生新的差异，业务人员需持续关注设备升级信息。

参考文献

[1] 李昌兴.地面气象自动观测规范[M].第一版.北京：气象出版社，2020.

[2] 中国气象局气象探测中心.新型自动气象站实用手册[M].北京：气象出版社，2016.

[3] 张瑞，蒲小兰，周宇.浅谈多传感器融合技术在气象观测中的应用[J].中低纬山地气象，2022，46（2）：118-120.

[4] 张远洪，黄菁，古书鸿，等.Dsc1称重式降水传感器与降水多传感器标准控制系统观测数据对比分析[J].中低纬山地气象，2022，46（4）：109-112，116.