ARC100-M全自动雨量校准仪现场核查方法与应用.pdf

第期气 象 水 文 海 洋 仪 器N o 年月M e t e o r o l o g i c a l,H y d r o l o g i c a l a n dM a r i n e I n s t r u m e n t sS e p 收稿日期:作者简介:葛瑞婷(),女,硕士,助理工程师.主要从事气象装备保障工作.A R C M全自动雨量校准仪现场核查方法与应用葛瑞婷,卞磊,曾麒麟,刘芳(山东省淄博市气象局,淄博 )摘要:为了进一步提高全自动雨量校准仪的现场核查能力,文章详细介绍了全自动雨量校准仪的工作原理、构成和主要使用的核查方法;通过实际应用案例阐述了核查的过程,得出了核查结果并提出需要解决的问题.所得结论以期为提高气象计量的自动化水平,提升检定数据的准确性和可靠性提供参考.关键词:雨量传感器;全自动校准;核查中图分类号:P 文献标识码:A文章编号:X()O n s i t ev e r i f i c a t i o nm e t h o da n da p p l i c a t i o no fA R C Ma u t o m a t i cr a i n f a l l c a l i b r a t o rG eR u i t i n g,B i a nL e i,Z e n gQ i l i n,L i uF a n g(Z i b oM e t e o r o l o g i c a lB u r e a uo fS h a n d o n g,Z i b o )A b s t r a c t:I no r d e r t o f u r t h e r i m p r o v e t h eo n s i t ev e r i f i c a t i o na b i l i t yo f t h e a u t o m a t i c r a i n f a l l c a l i b r a t o r,t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h e w o r k i n g p r i n c i p l e,c o m p o s i t i o n a n d m a i n v e r i f i c a t i o n m e t h o d so ft h ea u t o m a t i cr a i n f a l lc a l i b r a t o ri nd e t a i l T h ep r o c e s so fv e r i f i c a t i o ni se x p o u n d e dt h r o u g hp r a c t i c a la p p l i c a t i o nc a s e s,a n dt h ev e r i f i c a t i o nr e s u l t sa r eo b t a i n e da n dt h ep r o b l e m s t h a tn e e dt ob es o l v e da r ep u t f o r w a r d T h ec o n c l u s i o n sa r ee x p e c t e dt op r o v i d er e f e r e n c ef o r i m p r o v i n gt h ea u t o m a t i o nl e v e lo fm e t e o r o l o g i c a lm e a s u r e m e n t a n d i m p r o v i n gt h ea c c u r a c ya n dr e l i a b i l i t yo fv e r i f i c a t i o nd a t a K e yw o r d s:r a i n f a l l s e n s o r;a u t o m a t i cc a l i b r a t i o n;v e r i f i c a t i o n引言现阶段区域自动气象观测站主要使用翻斗式雨量传感器对雨量进行观测.翻斗式雨量传感器分为双翻斗与单翻斗种类型,其工作原理是利用翻斗的翻转动作,通过磁钢对干簧管进行扫描,干簧管因磁化而瞬间闭合,每次闭合动作会送出个开关信号,开关信号经过整形电路后,输入到自动气象站采集器进行计数,通过数据处理获得累计降水量、降水时间和降水强度 .A R C M全自动雨量校准仪系统基于现代电子信息工程技术和国家计量检定标准,对各类雨量传感器进行自动化检定和数据集中管理,在减少人工干预的同时,大幅度提高了检定质量和效率,消除了人员、检测方法、检测环境等诸多因素的影响,检定数据较为准确可靠.全自动雨量校准仪的原理及构成 全自动雨量校准仪工作原理A R C M雨量校准仪主要由程序控制系第期葛瑞婷,等:A R C M全自动雨量校准仪现场核查方法与应用统和检 定 箱部 分 构 成,工 作 原 理 是 首 先 将 m L容量的标准玻璃器注满水,获取标定的水量;然后,为模拟不同雨强下雨量传感器的工作情况,在放水控制单元中设置不同的流速,将水注入传感器承水口,并将检测数据记录到存储器中,检测数据与计量标准值比较后,针对不符合要求的传感器,先找出具体原因,再进行调试和校准,直至达到要求.设备原理如图所示.图设备原理 全自动雨量校准仪的构成A R C M雨量校准仪由水位传感器、通信模块、数据采集单元、外围设备和相关软件等组成.水位传感器位于检定箱内,可将接收到的水位信号传送至控制器,控制器内的计算机将实测的水位信号与设定信号进行比较,得出偏差.控制器根据偏差的性质,向给水电动阀发出“进水”或“放水”的指令,保证标准玻璃量器内注满水.数据采集模块主要记录被检测雨量传感器翻斗左右翻动的频次和翻动总频次,计算机将测量数值与计量标准值进行比较,记录并传输计量判断结果.示值误差核查根据被核查雨量传感器承水口内径的大小,选择合适的标称容量.由于降水量不应小于 mm,所以在核查过程中,当分辨力大于 mm时,可以适当倍增降水量.调整传感器使其保持水平状态,安装好雨量传感器外壳.全自动雨量校准仪完成进水操作后,先后以mm/m i n和mm/m i n降水强度向被核查雨量传感器承水口内注水,每种强度核查次,结果依次记录在存储器中.mm雨量最大允许误差为mm;mm雨量最大允许误差为.公式()()分别表示种雨强下雨量核查的示值误差R和R:RR(,)R(,s)()RR(,)R(,s)()式中,R(,)表示雨强为m m/m i n时,次雨量被核查示值的算术平均值;R(,s)表示雨强为m m/m i n时的标准值;R(,)表示雨强为m m/m i n时,次雨量被核查示值的算术平均值;R(,s)表示雨强为m m/m i n时的标准值.核查方法 核查前准备雨量核查分为户外核查和实验室核查.户外核查前需要提前检查校准仪电量,确保设备电量充足.将配套水管与检定箱的进水口和溢水口连接,进水管浸没在水中,溢水管悬浮在水面上.校准仪检定口位于前面板,使用配套软管与之相连,软管口对准被检传感器承水口.打开校验仪开关后,需要检查水路系统是否漏水,排除因设备内部器件或被检验传感器因缺水或多水造成的检定误差.正式检定前,需要进行润水操作,确保校验仪内部、备件设备和配件的正常运行.全自动校准仪操作方法将红、黑表笔按照对应颜色连接自动校准仪与雨量传感器,校验仪在检定时必须保持水平状态,不能倾斜、颠倒,水平泡位于中心点.通过“查看”按键,设置检定模式;进入检定模式后,通过“切换”按键,调整 mm小雨、大雨,mm小雨、大雨种雨强;确定雨强后,通过“修改”按键,修改种雨强的检定频次.通过“雨强”按键,进入雨强流量设置界面,根据自身检定需求,设置种雨强的流速,数字代表雨量的大小,数值越大,流速越快.按照气象计量规范设置雨量模式和流速,按下“S T A R T”按键,开始自动检定雨量.检定结束后或不检定时,通过“放水”模块,将检定箱内部积水排空.检定结束后,可以通过U盘导出被检传感器数据,导出为C S V格式文件,命名方式为“序列号时间”.P C端操作和手机端A P P操作流程雨量核查工作还可以通过配套P C端雨量自动检定软件和手机端雨量校验A P P展开.P C端操作P C端连接方式有种,分别是通过L AN口、R S 口和W i F i连接.在命令提示符中通过指令“p i n g ”查看网络连接是否畅通.打开检定软件后,对系统参数、设备通信参气 象 水 文 海 洋 仪 器S e p 数和检定点参数进行修改设置.单击检定参数管理,打开“系统参数”面板,“系统工作模式”选择“检定”,“被检设备信号类型”选择“开关量”,同时选择对应的不确定度.单击“检定箱参数管理”后,在雨量检定箱参数设置界面将设备型号修改为A R C M,勾选润水功能,一般将通信方式设置为T C P,此时串口设置为默认,通信方式选择C OM时,需要修改对应的串口号信息.I P地址为 ,端口号为 .修改完成后,重启检定软件,通信状态正常.单击“检定点管理”,填写序号、检定频次、允许误差等相关信息,勾选启用后,完成并保存检定点参数设置.根据不同检定流程设置检定点参数,关闭软件后不会丢失修改信息.手机端A P P操作手机A P P核查主要适用于户外校验.进入户外校验界面后,输入被检气象站站号、雨量传感器编号、气温等信息,对传感器设备、周边环境及设备连接进行拍照并上传到服务器.打开蓝牙与校准仪配对,修改雨强模式和流速相关参数,点击“开始校准”,核查开始.应用实例 外观检查传感器应有型号、出厂编号等明显标志 .表面不应有明显的凹迹、外伤、裂缝和变形等现象.过滤网、出水口应水流顺畅,无堵塞现象,翻斗在翻动过程中应均匀灵活且无阻滞现象,翻斗内壁无灰尘附着,金属件不应有严重锈蚀以及其他机械性损伤.核查结果全自动校准仪核查方式有实验室核查和户外核查种.核查完成后,U盘导出为表格形式的文件,命名方式是“序列号时间”,文件内容主要包括设备序列号、检测时间、流速和斗数等信息,缺点是无法记录被检气象站站号、雨量传感器编号等信息,需要人工判断被检雨量传感器是否符合计量性能要求.P C检定软件和雨量校准A P P在核查前均需记录温度、湿度、气压等相关信息,对核查结果进行自动判定.P C检定软件主要用于实验室检定,环境因素带来的误差较小,对核查结果的影响可以忽略不计;雨量校准A P P主要用于户外校验作业,为减小环境因素对核查的影响,需要对周围环境、被测传感器承水口等进行拍照.结束语文章提及的核查方法已经应用到山东省各地市区域自动气象观测站翻斗式雨量传感器的实验室核查和现场核查工作中,取得了较好的应用效果.但是应用中也发现了一些问题:一是雨量数值上限被锁定,通过按键无法修改雨强,必须使用串口服务器运行大雨强标定或小雨强标定指令才可以对数值进行修改;二是雨量核查完成后,若校准仪中纯净水未完全排出,则会对仪器性能造成影响,检测精度下降.因此在实际核查中应严格按照审核规范操作,减少人为操作带来的误差.参考文献:樊军武,樊嵘,许海军自动气象站翻斗式雨量传感器的现场校准J绿色科技,():,刘军,赵青义,魏运芳,等雨量传感器检定/校准装置对比与探讨J气象水文海洋仪器,():王毛翠,王敏,魏根宝,等雨量传感器校准装置比对研究J气象水文海洋仪器,():李万友浅析J J S 型翻斗雨量传感器校准仪结构及工作原理J电子世界,():曾海云,游文芬,陈成海区域自动气象站雨量传感器校准及其注意事项J农技服务,():,魏邦宪,王晓雷,杨云芸,等称重式降水传感器现场校准方法研究J气象水文海洋仪器,():胡帆,赵泉钦,张正民航机场自动气象站传感器的现场校准J气象水文海洋仪器,():胡苍龙,李晓红自动气象站雨量传感器现场校准方法探讨J气象水文海洋仪器,():