基于观测数据的风向传感器故障检测方法设计与应用

当自动气象站观测仪器发生故障或运行性能下降,通常是利用专用设备进行维修和检定,但为安装在十数米或数十米高度的风观测仪器进行日常维护会有较大困难。为提高测风设备的维护能力,提出了基于观测记录的风向传感器故障检测方法。利用全国2009—2011年2420站逐小时极大风速的风向和瞬时风速的风向资料,基于风向传感器的格雷码盘的编码原理,设计了风向传感器格雷码失效故障的检测方法,对全国的风资料进行了质量控制,同时通过模拟格雷码失效后风向变化情况,评估了格雷码失效故障所造成的影响。检测分析结果表明：（1）采用逐时极大风速的风向和瞬时风速的风向资料,可检测格雷码失效故障;（2）格雷码第二至七位出现失效故障的台站在全国所占比例为0.4%～0.8%,格雷码第一位出现失效故障的比例为2.6%;（3）格雷码失效对风向观测数据的质量影响较大,特别是失效格雷码为第四至七位时,甚至会造成风向频率的分布完全失真。     

自动气象站风向传感器维护检测方法探讨

当前自动气象站使用的风向传感器大多数是格雷码盘式风向传感器,目前河北省新型站有两种型号DZZ4型和DZZ5型,使用的风向传感器输出方式均为格雷码,但两种型号供电方式不同,出现故障时实际检测的错误方位示值也就不同,根据格雷码盘式风向传感器的风向值对应码的编码原理和规律,总结两种型号使用的风向传感器故障时错误方位示值规律,实现风向传感器现场维护时快速检测,方法简单,对于单一格雷码故障判别较方便,更加适合于台站级维护,尤其对于一般现场维修工作人员,在没有检测设备和仪器的情况下判断风向故障点很有效。     

基于分布律规则的风向传感器故障检测算法

风向传感器采用的格雷码编码方式使得风向传感器故障具有一定的“隐蔽性”,而传统故障检测方法需要拆卸风向传感器破坏了气象观测资料的完整性.基于概率分布从数理统计角度建立了码盘式风向传感器的测量数学模型,并在此基础上提出了基于分布律规则的风向传感器故障检测算法,通过VB/SQL/MATLAB混合编程技术实现了图示化的风向传感器故障检测程序,最后进行了故障检测试验.试验结果表明：提出的基于分布律规则的风向传感器故障检测算法能够在不拆卸风向传感器的情况下准确发现和判断出风向传感器单一或组合式故障类型.     

ZQZ Ⅱ1型自动气象站采集器故障检修方法

针对几年来湖北省ZQZ-Ⅱ1型自动气象站采集器出现的故障及修复情况,分别介绍了采集器电源、面板、主板等部位的故障检修,着重介绍了自然损坏及雷击损坏的检修方法。根据实际电路绘制了电源部分的原理图及各传感器与采集器主板芯片连接框图,按图检修就能很快找到故障部位。并提供了在没有专业工具的情况下,如何拆卸多层电路板芯片的方法。通过几例检修实例,进一步分析说明故障原因及检修方法。对于为什么从风杆引入的雷击会造成主板芯片大面积损坏的原因作了分析判断并提出了改进的方法。     

气象自动站风向风速传感器的一种检修方法

1引言近年来气象台站观测仪器自动化水平迅速提高,区域气象观测站建设速度进一步加快,每个县局要维护的设备数量增加,简单快速判断气象自动站设备故障点是台站仪器维修维护中的一个难点,尤其是风速传感器和格雷码输出的风向传感器,输出的是脉冲信号,用万用表是无法捕获的。本文就利用工业自动化控制中常用的PLC对风向风速传感器的检测做一总结。     

利用集合理论定位判定风向传感器故障

怎样从现有的观测数据中寻找客观规律来表征仪器装备存在的故障,是气象观测保障和应急的一种新技术、新方法。文中介绍了格雷码盘风向传感器的原理,并设计运用集合特性对光电管故障的定位判定方法及编程实现,对自动站数据的实时质量控制有较好的参考和实用价值,也是应急保障业务研究的一种有益尝试。     

Caws600-R（T）型区域自动站风向传感器故障的维修方法

风向传感器是用于测量风的水平风向的专业气象仪器,中国气象局质量控制平台一“省级自动站实时数据质量控制系统”中经常报告错误的观测要素主要是风向要素不变化或是变化有规律,影响数据的可用率。通过对风向传感器常见故障进行分析总结,得出了一套排除风向传感器故障的维修方法。     

自动气象站常规传感器现场检测系统设计

设计了一种适合自动气象站常规传感器现场检测的系统,主要介绍了传感器信号采集电路和基于测试数据分析的传感器故障判断方法。在温度、湿度和气压传感器的测试中引入经实验室检定的传感器作为标准器,与待测传感器在同环境下同步测试,经统计学分析实现待测传感器的4种工作状态自动分类;分析风向传感器输出格雷码的码位关系,设计9个不同于计量检定规程的特定测试方位,实现对全部输出码位的检测;在风速和雨量传感器的现场检测中模拟实验室检定流程,达到准实验室检定效果。该成果已应用于广东省气象装备一线保障中,性能稳定,满足保障业务需求。     

自动气象站风向测量系统现场校准方法改进的探讨

研究了一种现场校准自动气象站风向测量系统的方法,即静态三点测量法。目的在于解决目前对风向示值校准角度覆盖不全,即风向校准区间缺测问题。根据格雷码盘式风向传感器的风向值对应码的编码原理和规律,采用理论分析和实验对比的方式论证该校准方法有效性和可靠性。在对风向测量系统的现场校准中,该方法能够很好的解决现场风向校准的区间缺测问题,并且校准数据准确可靠,在现场实际运用中切实可行。对于现行的室内检定风向示值,也建议采用该方法。     

冻雨天气如何确保风的正常观测

冻雨的出现,会影响对其风速监测的人工观测风向风速感应器、自动观测单翼风向传感器和风杯风速传感器。冻结后出现的风速为静风,不能真实地记录当时的风向风速,造成观测数据缺测。为了确保观测数据的连续性和完整性,作者在实际工作中进行了一些探索,采取多种方式方法对该问题进行预防和补救,最大限度保证了资料的连续性、完整性。     

基于模拟IIC总线的电压测量系统

根据IIC总线的时序,编程模拟了IIC总线.基于模拟的IIC总线,采用8位串行接口A／D转换器PCF8591设计了电压测量系统.给出了系统硬件电路和主程序流程图.系统因采用IIC总线式结构而具有硬件结构简单、扩展性强的突出优点,为IIC总线在其他采集系统中的应用提供了参考.     

多路风速测量方法

自动站测量风速通常只有1路采集处理电路,为了实现多路风速同时测量,针对多路风速测量的特点,设计了基于中断控制器的硬件电路,利用中断方式进行软件计数的方法实现了8路风速同时测量。分析了系统的单片机运行速度和中断程序代码的相互关系,计算中断例程可容许的最长执行时间。这种方法不仅避免了各路中断计数丢失,而且起到了很好抗干扰作用。在本设计基础上,适当增加硬件和软件优化,可以扩展到同时16路风速测量的能力。给出实际的硬件原理图和部分源代码。该测量方法成功地应用于广东省大气探测技术中心开发的多路风速观测系统,并在全国气象行业推广应用,实验数据结果证明,该测量方法实用可行,应用效果良好。     

DYYZⅡ型自动站风向风速故障实例分析与处理

本文对DYYZⅡ型自动气象站三例不同的风向、风速仪器故障进行了分析处理,总结出在风的观测中两点建议：一是观测中要注意观察自动站数据与室外风向标及风杯转动是否相一致;二是要注意自动站数据与人工观测数据（即风的显示器）进行对比,遇有仪器故障能够及时发现排除。同时要注意风仪器的定期维护,保障风杯、风标板不变形,轴承转动灵活,信号传输线路畅通。     

夏季金塔绿洲及邻近沙漠地面风场、气温和湿度场特性的对比分析

利用2004年7～8月金塔“绿洲系统能量与水分循环过程观测与数值研究”观测试验期间的资料,对比分析了金塔绿洲及邻近沙漠地面风场和空气温湿特性的水平差异。结果表明：绿洲及邻近沙漠的温湿和风速差异明显,绿洲内部冷湿风弱,而外部干热风稍大;绿洲内的温湿场为非对称结构,冷湿中心偏离绿洲的几何中心,在绿洲东部,当地盛行风向的上风方位置上;而风速场结构对称,弱风中心与绿洲的几何中心一致;在不同的风向时空气比湿有较大的差异,存在明显的来自东北方沙漠戈壁的干平流和来自西南方水库及绿洲的湿平流。     

CINRAD/SA雷达天线座动态故障分析

结合CINRAD/SA雷达天线的动态控制过程、结构特点与故障现象,从理论上清晰地分析了天线运行的基本过程,指出各CINRAD站经常、普遍出现的天线座动态故障的实质是雷达天线运行的实际动态速率和位置与RDA(Radar Data Acquisition)计算机给定雷达伺服控制系统的命令不匹配以及判断造成此类故障报警的雷达天线动态速率不匹配条件和位置不匹配条件,而后深入分析了雷达天线伺服控制结构中的D/A转换电路、速度比较电路等关键部件的工作状态,最后总结了排查此类故障的驱动链路检查、滑环维护方法、伺服电机检测方法等,从而为CINRAD/SA雷达天线故障的现场维护和维修提供参考。     

农林复合带一维非静力大气边界层模式及其模拟分析

建立了一个农林复合带地区一维非静力大气边界层能量闭合模式，对1000m以下的大气边界层内的风、温、湿作了24h的预报，并对下垫面3种不同参数化方案(农作物、森林、无植被)的输出结果与实测值进行了分析和比较；同时通过敏感性试验，突出比较了农作物和森林下垫面对大气边界层垂直流场，湍流垂直交换和湍能的影响。结果表明，本模式能改善边界层风速、位温和湿度预报的模拟效果，下垫面植被对边界层气象要素大小和分布有显著的作用，对湍能垂直分布有一定影响。     

基于ZigBee技术的无线气象数据采集系统的设计与实现

随着各类新型气象观测要素的增加,自动气象观测场线缆的数量也随之增加,从而提高了系统的故障率;由于大部分观测场都采用地下布线,使得后期维护或维修十分不便。文章设计了一套基于ZigBee技术的无线气象数据采集系统,介绍了系统的总体设计方案和ZigBee模块的硬件电路,同时对协调节点ZigBee网络组建、数据接收及传输到服务器端环节进行了软件设计;最后对采集系统进行了对比观测,观测结果显示：系统能稳定地将各传感器的数据实时、准确地传输到服务器端,实现了气象数据在ZigBee无线网中的采集。     

CINRAD/SA雷达灯丝电源调试与故障判定

详细叙述了CINRAD/SA雷达灯丝电源控制电路的工作状态,分析了控制电路中脉宽调制器SG1525A的特性,调试了控制斩波器的脉宽调制电路和振荡器控制电路的关键测试波形,并对灯丝电源输出电压、灯丝电压保护和灯丝电流保护进行了分步调试.根据实际经验总结了在灯丝电源调试过程中出现的故障判定流程和故障排查、排除方法,旨在为雷达灯丝电源的故障处理提供参考和借鉴.     

自动气象站风速现场校准量值溯源及传递方法试验

现阶段自动气象站风速现场校准量值无法进行溯源,从而导致风速现场校准数据的准确性和可靠性得不到保证。究其原因,是由现行的现场校准方法和现场校准设备工作原理决定的。为了解决这一问题,使用"量传"风速传感器和叶轮风表进行中间数据传递,在校准时用叶轮风表作为校准的标准设备,并利用了三杯式风速传感器的线性特点,把台站风速传感器的现场校准量值溯源到了大型风洞皮托管上,并且通过大量试验证明了该方法的正确性,为新的自动气象站风速现场校准规范制定和校准设备的完善提供有力的理论依据。