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王峰1李佳佳2
（1.山东省滨州市气象局，滨州256600； 2.山东省滨州市阳信县气象局，阳信251800）
摘要：光电式数字日照计是采用总辐射一散射辐射测量原理、实现日照自动连续观测的设备。介绍光电
式数字日照计结构特点及工作原理，并对台站常见故障进行分析，提出合理排除方法，为台站业务人员做好 光电式日照计的使用与维修提供参考。
关键词：光电式日照计；结构；工作原理；故障排除
1刖言
日照是指太阳在某地实际照射的时数，是中国
气象局统一布局的观测项目之一日照时数是太
阳直接辐射值大于120W/m 2的时间累计阻日照时数 的多寡对农业发展及农产品生产有非常重要作用叫
目前台站使用的光电式数字日照计为DFC2型光电
式数字日照计，是采用总辐射一散射辐射测量原理， 集数据采集、数据处理、数据存储、通信传输为一体
的数字化、智能化的日照自动连续观测设备［5］，能够 连续、自动、准确地获取日照时数冋，光电式数字日照 计的使用避免了暗筒式日照计［7］日照纸人工涂药的
主观性，保证了日照时数观测资料及时性和准确性。
2光电式数字日照计结构与工作原理
2.1光电式数字日照计的结构与作用
光电式数字日照计主要包含光电式数字日照传
感器、供电系统和安装支架三个部分。光电式数字日 照传感器是日照计的主体部分，由光电感应器、数据 处理模块、光筒、遮光罩和纬度调节装置组成，图1。 光电传感器是由3个同轴光电感应器组成，对太阳 Y
o
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图1日照传感器结构图
的总辐射和散射辐射进行自动连续观测。数据处理
模块由中央处理器、A/D 转换电路、数据存储器、时
钟电路等组成，主要是对采集的数据进行处理、存 储。光筒保护内部感应部件不被灰尘污染。遮光罩采 用特殊的全分天空方式，将光电感应器2和3进行
1作者简介：王峰（1968年2月一），女，汉族，山东聊城人，学士，高级工程师，主要从事综合业务管理及装备保障工作,E-mail ：
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遮蔽，使二者不能同时暴露于阳光下。纬度调节装置是保证筒内轴线与水平面夹角与当地纬度相同，以便与天轴重合叫
供电系统包括供电和防雷两部分，供电部件包括空气开关、直流电源和免维护蓄电池三个组件，为日照传感器供电并给蓄电池充电。防雷部分由交流防雷模块、防雷板组成，交流防雷模块与空气开关并联连接，防止电源线引雷对系统造成损坏，防雷板是日照传感器信号、供电的主要防雷部件。
图2日照传感器测量原理示意图
2.2光电式数字日照计的工作
光电式数字日照计基于总辐射与散射辐射差值原理计算直接辐射。图2中，三个同轴光电感应器对太阳总辐射和散射辐射进行自动连续观测，光电感应器件D1用于测量总辐射，在太阳的任意角度均能接收到太阳的直接辐射和天空的散射辐射。由于遮光罩采用特殊的全分天空方式，太阳直接辐射只能照射到光电感应器件D2和光电感应器件D3其中一个，总有一只可以接受到天空的散射辐射，将光电感应器件D2、D3测量的信号进行比较，两者较小值为散射辐射，利用观测到的总辐射减去散射辐射计算出直接辐照度，当直接辐照度&120W/m2时，微处理器开始进行光照时间计时，经过微处理器处理后［9］，通过RS-232传输到硬件控制器，然后通过光纤传到微机终端。
3光电式数字日照计常见故障及排除方法
光电式数字日照计常见故障主要有无数据输出和日照数据误差偏大。
光电感应器3.1无数据输出
无数据输出主要是由通讯故障、供电故障、硬件控制器及日照传感器故障引起。
通讯故障：检查通信电缆、接线端子、插头是否短路、断路，松动、接触不良等，发现异常，重新接线修复和紧固。
供电故障：用万用表逐级测量电压是否正常，判断故障发生位置。机箱内防雷板9、10端子电压为0V
时则检查保险丝是否熔断、电源控制器经刀片直流开关到接线端子的接线是否松动断开，若电压低于10V时，检查蓄电池是否有问题，部件故障及时更换、接线松动则固定接线。
硬件控制器故障：排查硬件控制器的通讯、供电接线是否断路、短路松动，接线收发状态是否正确，发现异常及时修复或更换。
日照传感器故障：利用串口助手或软件维护终端输入命令READDATA.AUTOCHECK命令，判断传感器是否故障，如有故障需更换传感器。
3.2数据偏差大
数据误差偏大的主要原因：一是传感器玻璃罩被污染，光路被遮挡，电信号发生异常变化，造成采集数据异常，如有污染需用软布进行清洁；二是设备安装不正确，如头部不指向正北、底部不水平、仪器倾斜角度与当地纬度值不一致等，超出偏差应及时调整；三是传感器故障，通过终端命令判断故障，如有故障及时更换。
3.3个例分析
2020年1月16—31日滨州阳信国家气象站日照计发生故障，主要表现：与周边台站相比同期天空状况相似，日照时数明显偏多（图3）。当日日照时数较少时阳信站明显偏多，日照时数较多时，阳信站与
周边台站相当。统计各台站小时日照合计见表1。7—
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图32020年1月16-31日日照时数
8时除阳信站无日照外，周边三站均有日照,8时过后，阳信站日照数据明显偏多。
经检查日照计的安装正确，供电、通讯、参数设置正常，外筒无污染、干燥剂正常。发送终端命令：AUTOCHECK/返回：＜T, 20200202085553，9600，8，N，1，A0034，B0011，C0001，
T0265,V129,SN00201809010644〉/，发送3次,C组的电压返回值均为0001mv，分析为光电组件输出的信号异常，判断为感应器故障，更换传感器，重新发送终端命令：AUTOCHECK/返回：＜T, 20200206105553,9600,8,N,1,A0434,B0141,
C0156,T0275,V130,
SN00201809010644〉/，故障排除。
表116—31日小时平均日照时数/h
7—88—99—1010—1111—1212—1313—1414—1515—1616—17合计阳信0.0 6.611.715.016.016.016.016.011.9 5.2114.4无棣0.7 4.38.38.77.48.69.08.2 6.1 2.964.2惠民0.6 3.3 6.57.87.9 6.7 6.5 6.3 6.0 2.654.2滨州0.7 5.17.78.89.48.97.57.5 6.4 3.165.1
4结束语
光电式数字日照计为室外设备，外筒容易被污染，在业务运行中，首先做好设备的日常巡视和维护尤为重要；其次熟悉光电式数字日照计结构原理、数据输出方式、供电方式及软件的应用，及时总结一些常见故障的处理方法，在遇到故障时能够有效应对，及时排除，确保日照数据准确、及时可靠。
参考文献：
[1]中国气象局.地面气象观测规范[M].北京：气象出版社,
2003.
[2]张鑫，张振鲁，宋树礼，等.光电式数字日照计观测规范[M].
北京：气象出版社,2018.[3]中国气象局检测网络司.气象仪器和观测方法指南(第六
版)[M].北京：气象出版社,2005.
[4]万碧梅，钟美英，魏伟良.五华县53a农业气候资源的变化
特征分析[J].气象水文海洋仪器,2013,30(1):53—56. [5]华云升达(北京)气象科技有限责任公司，DFC2光电式数
字日照计用户使用手册,2018.
[6]胡树贞，莫月琴，丁蕾，等.基于光电原理的数字日照计性能
比对分析[J].气象水文海洋仪器,2019(4):23—28.
[7]张鑫，王柏林，张素娟.自动日照传感器的设计和应用对比
分析[J].气象水文海洋仪器,2016(3)：32—35.
[8]《光电式日照传感器(GB/T33702—2017)2017.12.
[9]袁春生.光电型数字日照计技术的研究[D].长春理工大学,
2016.
[10]丁圣，张茂松，李刚.火龙果气候品质认证溯源APP的设
计与实现[J].气象水文海洋仪器,2020年3月，第37卷第1期：59.
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