自動(dòng)站深層地溫故障分析及解決辦法

廖銘超

（賀州市氣象局，廣西 賀州 542800）

1 引言

隨著氣象觀測(cè)自動(dòng)化儀器的普及，大部分臺(tái)站基本實(shí)現(xiàn)深層地溫自動(dòng)化，但使用時(shí)間越久，儀器發(fā)生故障的頻率隨之上升，有的故障難以短時(shí)間發(fā)現(xiàn)，造成資料長(zhǎng)時(shí)間缺測(cè)，已經(jīng)影響了數(shù)據(jù)的審核和使用。本文通過(guò)分析故障原因，找出解決方法，從而提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。

2 深層地溫常見(jiàn)故障

深層地溫常見(jiàn)故障分為兩大類別，顯性故障和隱性故障。顯性故障表現(xiàn)為：數(shù)據(jù)大幅度跳變、數(shù)據(jù)缺測(cè)、數(shù)據(jù)超氣候?qū)W界限值、監(jiān)控界面出現(xiàn)－24．6℃顯示值等現(xiàn)象，此類故障只要定期監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)顯示界面就能夠發(fā)現(xiàn)。隱性故障表現(xiàn)為：某層次或幾個(gè)層次地溫間歇性不正常、地溫?cái)?shù)據(jù)小幅度小范圍上下來(lái)回波動(dòng)、相鄰層次同時(shí)異常、地溫值偏小或偏大但不明顯、某層次或幾個(gè)層次地溫整體漂移。

3 故障原因分析

故障原因有很多，主要有以下一些故障類型：傳感器故障、采集器或者地溫變送器（板）故障、 采集器電源故障，數(shù)據(jù)線接線不牢固、數(shù)據(jù)線接線處松動(dòng)、地溫傳感器數(shù)據(jù)線斷線，市電電壓不穩(wěn)定，地溫接地線松動(dòng)或不通，地溫變送器受到無(wú)線電波等干擾，灰塵、蜘蛛網(wǎng)等造成地溫變送器內(nèi)線路短路，地溫場(chǎng)地高低不平、地溫傳感器安裝不當(dāng)、地溫套管進(jìn)水、傳感器安裝時(shí)互相錯(cuò)層，傳感器本身的特性漂移。

4 深層地溫故障的解決方法

排除由于天氣原因的影響后，發(fā)現(xiàn)地溫出現(xiàn)異常，就有可能是地溫故障了。發(fā)現(xiàn)故障后，不要急于更換儀器和地溫變送器等，要分析原因，逐項(xiàng)排查并解決故障。

4．1 地溫出現(xiàn)大幅度跳變、缺測(cè)、數(shù)據(jù)超氣候?qū)W界限值

出現(xiàn)此類情況，如果其他要素也大幅度異常，一般首先懷疑數(shù)據(jù)采集器故障，如果是所有地溫異常，則最可能是地溫變送器異常，找出故障后更換相應(yīng)的儀器就可以了。如果某層次地溫大幅度異常，很可能是傳感器故障，在更換某層地溫傳感器前，應(yīng)做一個(gè)對(duì)比，把傳感器取出來(lái)跟一只人工地溫表一起放入一盆溫水中，如果顯示值跟人工值相差大，說(shuō)明傳感器故障，更換即可。

4．2 監(jiān)控界面出現(xiàn)－24．6℃顯示值

此類情況，首先懷疑傳感器斷線，接線不牢固松動(dòng)等，此時(shí)逐一檢查接線處，用工具擰緊即可。如為某層傳感器斷線（被老鼠咬壞等），可更換一只新傳感器。判斷某傳感器是否斷線，可以用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)量線線之間的電阻值來(lái)判斷。

4．3 地溫間歇性不正?；蛐》▌?dòng)

此類情況不宜發(fā)現(xiàn)，建議每天定期運(yùn)行“自動(dòng)站分鐘數(shù)據(jù)質(zhì)量控制系統(tǒng)（RTDAudit）”軟件，深層地溫時(shí)間連續(xù)性變化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為0．1℃。運(yùn)行此軟件，如發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間在 0．1－0．2℃范圍內(nèi)上下波動(dòng)，那么，首先懷疑是市電電壓不穩(wěn)定造成的，其次還可能是接地線松動(dòng)或不通，地溫變送器受到無(wú)線電波干擾，灰塵、蜘蛛網(wǎng)等造成地溫變送器內(nèi)線路短路等情況。如為市電電壓不穩(wěn)，應(yīng)在配電房為采集器加一臺(tái)UPS（不間斷電源），一般可解決深層地溫?cái)?shù)據(jù)小范圍來(lái)回波動(dòng)問(wèn)題。加了UPS后，要注意每2－3個(gè)月要放一次電，即斷開(kāi)市電電壓，同時(shí)采集器的電池也必須定期放電，所以要定期斷開(kāi)ups電源。如為接地線不牢固，可以用萬(wàn)用表二極管檔測(cè)量接地是否良好，接地良好，會(huì)屏蔽靜電弱電流對(duì)采集器的干擾，從而得到真實(shí)數(shù)據(jù)，所以接地良好與否也非常重要。其他如灰塵、蜘蛛網(wǎng)等造成，清理即可。外界無(wú)線電波影響等要明確原因，跟有關(guān)部門交涉，站址新建選址時(shí)，離大型干擾源是有距離要求的，一般不會(huì)影響數(shù)據(jù)。

4．4 相鄰層次同時(shí)異常

此類情況一般是相鄰層次互相接錯(cuò)線了。在校準(zhǔn)后、新儀器安裝、更換傳感器時(shí)，要特別注意，只要經(jīng)過(guò)對(duì)比，一般在短時(shí)間內(nèi)很容易發(fā)現(xiàn)此類問(wèn)題，換回來(lái)即可。

4．5 地溫值偏大或偏小

一般為場(chǎng)地原因，地溫場(chǎng)地高低不平、地溫場(chǎng)的草生長(zhǎng)不均勻，造成部分地方易積水，使地溫值異常?；蛘叩販貍鞲衅靼惭b不當(dāng)，安裝時(shí)與土層貼合不好，有空隙，必要時(shí)應(yīng)重新安裝，安裝時(shí)要用一部分細(xì)土填充。最后可能是地溫套管進(jìn)水，臺(tái)站在雨后，應(yīng)該用一根頭部綁敷棉花的細(xì)竹竿插入管內(nèi)吸干，如發(fā)現(xiàn)經(jīng)常有積水，則須檢查是管口進(jìn)水還是套管破損，必要時(shí)換新管后，重新安裝。

4．6 傳感器本身的漂移

此類異常最難發(fā)現(xiàn)，一般要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)積累分析才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。傳感器漂移的特點(diǎn)，如圖1。

圖1 傳感器漂移特性圖

解決此類問(wèn)題，需要大量的數(shù)據(jù)，整理成一個(gè)圖表來(lái)進(jìn)行分析。如發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)漂移，須更換新檢定好的傳感器，同時(shí)要跟上級(jí)測(cè)報(bào)管理部門聯(lián)系進(jìn)行數(shù)據(jù)訂正。

5 日常值班應(yīng)注意的事項(xiàng)

值班人員應(yīng)注意維護(hù)地溫場(chǎng)地，注意地溫場(chǎng)草面狀況是否異常，場(chǎng)地是否平整。惡劣天氣后，應(yīng)該及時(shí)維護(hù)，發(fā)現(xiàn)地溫套管有進(jìn)水時(shí)，要及時(shí)處理，必要時(shí)要重新安裝。值班時(shí)充分利用已有的工具結(jié)合人工檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)地溫故障，處理地溫故障時(shí)，要分析原因，按照上述的解決方法，一步一步確認(rèn)故障類型，不可盲目的更換傳感器和地溫變送器。在逐日數(shù)據(jù)維護(hù)中要注意小時(shí)數(shù)據(jù)的異常，要分清楚是故障還是天氣原因影響，有時(shí)下雨后，特別是夏季，地表層水溫高，滲透進(jìn)深層地溫后，會(huì)引起溫度緩慢升高，則屬于正?，F(xiàn)象。有時(shí)有的臺(tái)站的自然土質(zhì)也會(huì)影響地溫值，沙石土質(zhì)空隙大，下雨后引起地溫升高或降低一個(gè)較大的值，也屬正?，F(xiàn)象。在排除天氣原因和土質(zhì)等自然因素后，一般深層地溫日變化值不會(huì)超過(guò)0．3℃，超過(guò)此值就要按疑誤值來(lái)分析，看數(shù)據(jù)是否有使用價(jià)值，能否保留數(shù)據(jù)。

6 結(jié)語(yǔ)

總之，地溫場(chǎng)地和傳感器等的日常維護(hù)必不可少，但地溫故障類型多樣，原因復(fù)雜，有時(shí)某個(gè)原因會(huì)造成不同的故障類型，需要進(jìn)行綜合分析，把最可能的原因排除后，再考慮其他原因。同時(shí)地溫?cái)?shù)據(jù)量非常大，適用于機(jī)審和人工審核相結(jié)合的方式，可以用30年的觀測(cè)資料建立一個(gè)數(shù)據(jù)模型，算出本站月平均值作為參考值，以圖表的形式，跟本站當(dāng)月的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)相差較大時(shí)，就要分析原因，當(dāng)作可疑數(shù)據(jù)處理。也可以研發(fā)一些專門的審核工具，挑出疑誤信息、減少誤審，以確保觀測(cè)資料的準(zhǔn)確性、連續(xù)性和代表性。

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