CN113253366A

CN113253366A - 一种无人值守自动气象站雨量数据质控系统及质控方法

Info

Publication number: CN113253366A
Application number: CN202110670187.6A
Authority: CN
Inventors: 邬铭法; 邬丰忆; 杨雅淇; 杨崇静
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-06-17
Filing date: 2021-06-17
Publication date: 2021-08-13

Abstract

本发明要解决的问题是提供一种无人值守自动气象站雨量数据质控系统及质控方法，能够提高对雨量数据的质控效率，快速甄别降水数据野值，保证雨量数据的准确性。其包括雨量数据采集装置、雨量传感器以及至少两个感雨装置；所述雨量传感器和感雨装置的信号输出端均连接在所述雨量数据采集装置上。

Description

一种无人值守自动气象站雨量数据质控系统及质控方法

技术领域

本发明涉及气象站雨量数据校正技术领域，具体涉及一种无人值守自动气象站雨量数据质控系统及质控方法。

背景技术

无人值守的自动气象站，往往设有雨量传感器和雨量数据采集装置，雨量数据采集装置是常规技术手段，雨量传感器将每分钟的雨量数据传输到雨量数据采集器上，雨量数据采集器对数量数据进行整合处理，由于雨量数据众多，难免不会出现降水数据野值，所谓降水数据野值是指与实际自然情况降水不符合的错误数据，雨量数据采集装置采集完成雨量数据后，会对所有雨量数据进行数据质量识别和分析诊断控制，去除降水数据野值，确保雨量数据正确，与实际相符，这个过程称之为质控。

本申请人常年在山东省气象灾害防御技术中心工作，在工作实践中发现无人值守的自动气象站会时常多次发生由于人工浇水（如对草坪进行喷洒水）、雨量传感器现场核查或者其他非自然的干扰事件，从而使采集的雨量数据在后期质控十分困难，甚至需要人工进行现场核实，这个过程比较繁琐，对于雨量数据的准确性造成了困扰。特别是汛期短时小范围降水容易发生时，如果一个地方人工浇水造成了有雨量数据，这个数据在合理范围之内，就不可能通过与其他相邻地域雨量的空间一致性和时间一致性进行数据诊断勘误，数据错误却无法识别和剔除，需要人工核实才可能识别出来，从而使非自然原因产生的降水数据质控无法实现，这给维护人员和雨量数据的使用造成了很大不便。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种无人值守自动气象站雨量数据质控系统及质控方法，能够提高对雨量数据的质控效率，快速甄别降水数据野值，保证雨量数据的准确性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种无人值守自动气象站雨量数据质控系统，包括雨量数据采集装置、雨量传感器以及至少两个感雨装置；

所述雨量传感器和感雨装置的信号输出端均连接在所述雨量数据采集装置上。

进一步的，所述感雨装置数量为两个，所述两个感雨装置分别设置在观测场彼此距离最远的位置并处于同一水平面上。

进一步的，所述雨量传感器为翻斗雨量传感器，所述感雨装置为压力传感器，所述感雨装置的上端面为圆形的感应面，所述感应面的直径大于10cm并不超过翻斗雨量传感器的筒径。

进一步的，所述两个感雨装置的感应面与水平面呈20-30度角，以所述两个感雨装置的感应面与水平面的夹角和安装朝向完全一致。

进一步的，所述感应装置的感应面距离地面的高度在70cm——200 cm之间；所述感应装置与障碍物距离不低于两者高度差的两倍。

一种采用本发明所述的无人值守自动气象站雨量数据质控系统的质控方法，两个感雨装置分别测量降水作用其上的压力，其中一个测量数据为P₁，另一个测量数据为P₂，雨量传感器测量的分钟降水量为R_min，

所述质控方法如下：

当P₁=P₂=0时，如果R_min≠0，则设置R_min质控码为错误，修正R_min为0；

如果R_min=0，则设置R_min质控码为正确；

当P₁=P₂且都不为0时，如果R_min=0，则设置R_min质控码为错误， R_min为“//”；

如果R_min≠0,则设置R_min质控码为正确；

当P₁≠P_2，且二者其中之一为0时，

如果R_min=0，则设置R_min质控码为正确。

如果R_min≠0,则设置R_min质控码为错误， R_min为“//”；

当P₁≠P_2，且二者均不为0时，

如果R_min=0，则设置R_min质控码为正确，

如果R_min≠0,则设置R_min质控码为错误，R_min为“//”。

本发明与现有技术相比所取得的有益效果如下：

1、在本发明所述的无人值守自动气象站雨量数据质控系统及质控方法中，在雨量传感器之外附加两件感雨装置，两个感雨装置分别测量降水作用其上的压力，其中一个测量数据为P₁，另一个测量数据为P₂，雨量传感器测量的分钟降水量为R_min，按照上述的质控方法，通过两个感雨装置的数据作为雨量传感器的数据质控附加判断依据，能够提高对雨量数据的质控效率，快速甄别降水数据野值，保证雨量数据的准确性，确定雨量的最终数值；

2、两个感雨装置分别设置在观测场彼此距离最远的位置并处于同一水平面上，减少两个感雨装置的判断误差，提高准确性；

3、两个感雨装置的感应面与水平面呈20-30度角，如此设计，避免雨水积累在感应面上导致感雨装置失灵。

附图说明

图1为本发明所述无人值守自动气象站雨量数据质控系统结构示意图；

图2为本发明所述感雨装置示意图；

图中：1、雨量数据采集装置，2、感雨装置，3、感应面，4、雨量传感器。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-2所示，以应用在35米（南北）*25米（东西）规格的观测场气象站为例，本实施例公开一种无人值守自动气象站雨量数据质控系统，包括雨量数据采集装置1、雨量传感器和两个感雨装置2，雨量传感器4和感雨装置2的信号输出端均连接在雨量数据采集装置1上。雨量传感器4选用常规的翻斗雨量传感器，翻斗雨量传感器是一种水文、气象仪器，用以测量自然界降雨量，同时将降雨量转换为以开关量形式表示的数字信息量输出，以满足信息传输、处理、记录和显示等的需要。

两个感雨装置2均为压力传感器，压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件。每个感雨装置2的上端面为圆形的感应面3，感应面3的直径大于10cm并不超过翻斗雨量传感器的筒径。将于过冲中，雨水会对感应面产生冲击力，压力传感器感受到冲击力信号，从而转换成输出的电信号。两个感雨装置2的感应面3与水平面呈20-30度角，所述两个感雨装置2的感应面3与水平面的夹角和安装朝向完全一致。如此设计，以免雨水累积会缓冲雨水的冲击力，从而影响灵敏度。为了避免感应误差，两个感雨装置2分别设置在观测场彼此距离最远的位置并处于同一水平面上。感应装置的感应面3距离地面的高度在120 cm左右，若观测场上有障碍物，感应装置与障碍物距离不低于两者高度差的两倍。如此设计，防止雨滴溅在障碍物上后反弹到感应装置上造成测量误差。

两个感雨装置2分别测量降水作用其上的压力，其中一个测量数据为P₁，另一个测量数据为P₂，雨量传感器测量的分钟降水量为R_min，雨量传感器和感雨装置2的信号均传入到雨量数据采集装置1上进行处理。在雨量数据的处理过程中，通过P₁和P₂辅助对R_min进行判断，给该雨量数据增加一个质控码，若该雨量数据质量控制识别为错误，则R_min标记为错误，R_min为“//”，去除该雨量数据；若该雨量数据质量控制识别为正确，则R_min标记为正确，采用该雨量数据。

本发明所述的无人值守自动气象站雨量数据质控系统的质控方法如下：

1、当P₁=P₂=0时，如果R_min≠0，则设置R_min质控码为错误，修正R_min为0；此种情况是非自然降水时，水落入雨量传感器上从而传输了错误的雨量数据；

如果R_min=0，则设置R_min质控码为正确；此种情况是未发生降雨，感雨装置和雨量传感器传输的数据均为零；

2、当P₁=P₂且都不为0时，如果R_min=0，则设置R_min质控码为错误， R_min为“//”。

如果R_min≠0,则设置R_min质控码为正确；

此种情况下，两个感雨装置感受的压力相等，应是发生自然降水，若雨量数据是零，很大概率是雨量传感器受到外界干扰，比如是雨量筒内有树叶、沙子等堵塞，因为是无人值守的气象站，这种情况很容易发生，因此该数据一定是错误。

3、当P₁≠P_2，且二者其中之一为0时，

如果R_min=0，则设置R_min质控码为正确。

如果R_min≠0,则设置R_min质控码为错误， R_min为“//”；

此种情况下，如果两个感雨装置感应到的压力不同，且其中一个是0，说明没有自然降水，并不是自然降水引起的压力改变，若雨量数据不为零，则判定数据错误；

当P₁≠P_2，且二者均不为0时，

如果R_min=0，则设置R_min质控码为正确，

如果R_min≠0,则设置R_min质控码为错误，R_min为“//”。

此种情况下，当P₁≠P₂时，有两种情况：一是非自然降水，二是自然降水叠加非自然降水。如果雨量传感器测得的雨量为0，说明是第一种情况，只有非自然降水，并且没有非自然降水没有落入雨量传感器的雨量筒内，数据可信；如果雨量传感器测得的雨量非0，有可能非自然降水落入了雨量桶内，这个雨量数据可信度从而无法判断，应该将可疑的数据去除，因此判定为错误。

Claims

1.一种无人值守自动气象站雨量数据质控系统，其特征在于，包括雨量数据采集装置、雨量传感器以及至少两个感雨装置；

2.根据权利要求1所述的无人值守自动气象站雨量数据质控系统，其特征在于，所述感雨装置数量为两个，所述两个感雨装置分别设置在观测场彼此距离最远的位置并处于同一水平面上。

3.根据权利要求2所述的无人值守自动气象站雨量数据质控系统，其特征在于，所述雨量传感器为翻斗雨量传感器，所述感雨装置为压力传感器，所述感雨装置的上端面为圆形的感应面，所述感应面的直径大于10cm并不超过翻斗雨量传感器的筒径。

4.根据权利要求3所述的无人值守自动气象站雨量数据质控系统，其特征在于，所述两个感雨装置的感应面与水平面呈20-30度角，以所述两个感雨装置的感应面与水平面的夹角和安装朝向完全一致。

5.根据权利要求4所述的无人值守自动气象站雨量数据质控系统，其特征在于，所述感应装置的感应面距离地面的高度在70cm——200 cm之间；所述感应装置与障碍物距离不低于两者高度差的两倍。

6.一种采用权利要求1所述的无人值守自动气象站雨量数据质控系统的质控方法，其特征在于，两个感雨装置分别测量降水作用其上的压力，其中一个测量数据为P₁，另一个测量数据为P₂，雨量传感器测量的分钟降水量为R_min，

所述质控方法如下：

如果R_min=0，则设置R_min质控码为正确；

如果R_min≠0,则设置R_min质控码为正确；

当P₁≠P_2，且二者其中之一为0时，

如果R_min=0，则设置R_min质控码为正确;

如果R_min≠0,则设置R_min质控码为错误， R_min为“//”；

当P₁≠P_2，且二者均不为0时，

如果R_min=0，则设置R_min质控码为正确，

如果R_min≠0,则设置R_min质控码为错误，R_min为“//”。