區(qū)域自動氣象站故障分析和維修處理

李 蕊，馮 衛(wèi)，張景竹，劉 戀（湖南省湘西州花垣縣氣象局，湖南花垣416400）

區(qū)域自動氣象站故障分析和維修處理

李 蕊，馮 衛(wèi)，張景竹，劉 戀（湖南省湘西州花垣縣氣象局，湖南花垣416400）

本文介紹了多要素區(qū)域自動氣象站和兩要素區(qū)域自動氣象站的組成及各部分出現(xiàn)故障后的原因分析和維修處理方法，為進(jìn)一步完善鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域自動氣象站觀測網(wǎng)，保證多要素自動氣象站和兩要素自動氣象站正常運(yùn)行提供參考依據(jù)。

區(qū)域；自動氣象站；故障分析；維修處理

1 引言

當(dāng)前，隨著人類的不斷發(fā)展發(fā)展，環(huán)境、氣候等出現(xiàn)較大的變化，極端天氣的出現(xiàn)就是一大重要表現(xiàn)。由于氣候災(zāi)害出現(xiàn)的幾率增加，加強(qiáng)區(qū)域自動氣象站建設(shè)勢在必行，其能夠有效提高地區(qū)氣象服務(wù)質(zhì)量，提高降雨預(yù)報的準(zhǔn)確性、及時性，解決傳統(tǒng)的單一觀測站點在陣性降水中存在的所測雨量代表性不足的問題，保證汛期氣象服務(wù)精確性。但是，就花垣縣區(qū)域自動氣象站建設(shè)運(yùn)行情況而言，大量的站點數(shù)量對于多要素和兩要素區(qū)域自動氣象站故障分析和維護(hù)維修等工作提出新要求，做好相關(guān)儀器的故障分析與維修成為一大關(guān)鍵問題，本文匯總了近年來花垣縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域自動氣象站所出現(xiàn)的常見故障和解決辦法。

2 區(qū)域自動氣象站的組成部分

區(qū)域自動氣象站主要可以分為四大組成部分：①電源部分；②采集器；③傳感器；④數(shù)據(jù)通訊裝置。具體如下：

（1）電源部分，其主要組成部分為太陽能板與蓄電池，前者用于白天供電，后者則是夜晚供電。

（2）采集器，其主要組成部分包括：①CPU；②模擬測量通道；③數(shù)字測量通道；④智能通訊口；⑤數(shù)據(jù)存儲器；⑥串行接口；⑦電源；⑧防雷保護(hù)裝置。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心為單片機(jī)，對于數(shù)據(jù)獲得而言，主要是通過主通訊口和采集器進(jìn)行實時的在線交互。

（3）傳感器，其主要組成部分包括：①溫度傳感器（四線制鉑電阻測溫）；②雨量傳感器（翻斗式雨量計）；③風(fēng)向風(fēng)速傳感器（格雷碼光電傳感器）?；谀M采集通道、數(shù)字采集通道、485或232串行端口等，可實現(xiàn)傳感器與數(shù)據(jù)采集器的連接。

（4）數(shù)據(jù)通訊裝置，其主要是通過GPRS無線通訊實現(xiàn)與主控中心的連接，數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x最遠(yuǎn)可達(dá)到數(shù)十千米。

3 區(qū)域自動氣象站常見故障與解決對策

3.1 電源部分

故障一：開機(jī)后，采集器電源燈未點亮，采集器無法工作。

故障原因：采集器電源燈未點亮，則表示供電存在問題，因此故障排除重點在以下幾個部位：①太陽能板；②電源線；③蓄電池；④電源主板。

解決對策：通過數(shù)字萬用表電壓檔，對太陽能板輸出端兩端電壓加以測量，若是處于正常狀態(tài)，電壓值應(yīng)為13～15V；若是數(shù)值不在此范圍內(nèi)，則必須對太陽能板供電線路進(jìn)行檢查，查看是否存在電源線老化等等問題，導(dǎo)致斷路現(xiàn)象。

故障二：儀器白天正常運(yùn)行，夜晚無法工作。

故障原因：采集器白天是由太陽能板供電，夜晚則是由蓄電池供電，因此懷疑此問題的出現(xiàn)是因為蓄電池故障所致。因此，首先需對蓄電池進(jìn)行檢查，查看其是否存在老換問題，蓄電池壽命通常是3年，若是維護(hù)不到位，則會縮短至2年；其次，則要對電源主板進(jìn)行檢查，查看是否存在損壞情況。

解決對策：①采用故障一的檢查措施。②若是不存在問題，則拔下太陽能板供電插頭，對蓄電池輸出端兩端電壓加以測量，若是處于正常狀態(tài)，電壓值應(yīng)為12～13V；若是數(shù)值不在此范圍內(nèi)，則表明蓄電池?zé)o法正常充電，需將其更換。若是蓄電池正常，但是主板狀態(tài)燈依舊不亮，則表明是電源主板存在故障，應(yīng)予以更換。值得注意的是，在更換電源主板前，需檢查主板是否存在短路問題，以明確是否是由于主板短路導(dǎo)致電源板損壞，若是存在主板問題，必須將電源板與主板都更換掉。

3.2 溫度傳感器

故障一：溫度顯示為負(fù)值，或是無溫度值。

解決對策：對溫度傳感器連線進(jìn)行檢查，查看與采集器的連接是否牢固，插頭是否存在松動的問題，若是連線存在接觸不良的問題，則會引發(fā)負(fù)溫度的情況，連線開路則會導(dǎo)致無溫度值，在維修時只要將路線重新接好即可。

故障二：無溫度數(shù)據(jù)值

解決對策：更換溫度傳感器。

3.3 雨量傳感器

故障一：有降水時，無法查到相應(yīng)的雨量信息。

故障原因：本故障要點主要在于承水器、干簧管等感應(yīng)裝置，需要逐一進(jìn)行排查。

解決對策：對承水器、漏斗進(jìn)行檢查，查看是否存在堵塞的問題，若是確實有此問題，則使用細(xì)細(xì)鐵絲疏通漏斗孔，以確保雨水順利流進(jìn)翻斗；若是無此問題，則表明很有可能是干簧管故障，不發(fā)信號，具體檢查重點包括：①傳感器線路，查看是否存在斷路；②干簧管與磁鋼之間的距離，查看是否過遠(yuǎn)；③干簧管，查看是否有所損壞；④磁鋼，查看是否存在退磁問題。

故障二：無降水，但是州局服務(wù)器收到雨量數(shù)據(jù)。

故障原因：①降水后，儀器存在滯后的現(xiàn)象，以致于自動站采集有數(shù)據(jù)；②由于霧、露、霜等等因素的影響，導(dǎo)致翻斗出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象；③由于昆蟲類的影響，例如：在下翻斗上爬動，導(dǎo)致翻斗出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象；④雨量傳感線路中，存在短路問題。

解決對策：上述原因中，第一和第二種均與天氣相關(guān)，可不予以維修處理；第三種則可在雨量傳感器周圍，噴灑一些殺蟲劑，以有效避免昆蟲類的影響；第四種，則需要將雨量傳感器更換掉。

3.4 風(fēng)向風(fēng)速傳感器

故障1：無風(fēng)向風(fēng)速資料上傳。

故障原因：將采集系統(tǒng)故障排除的情況下：①檢查傳感器供電正常與否；②檢查插座連接情況；③檢查信號輸出，由此確定故障點，予以針對性的處理。風(fēng)向風(fēng)速傳感器和采集器連接牢固問題，風(fēng)向風(fēng)速連接點為1～10，屏蔽線和地相連，若是風(fēng)向僅為某1個值，是由于風(fēng)向角度變換應(yīng)用7位格雷碼光電碼盤，該碼盤上下存在7個紅外發(fā)光二極管、7個光敏器件，以生成格雷碼，由格雷碼盤編碼特征可得，如果第1圈光電器件存在損壞問題，風(fēng)向傳感器顯示僅在180°內(nèi)；如果第2圈光電器件存在損壞問題，風(fēng)向傳感器顯示僅在2個90°內(nèi)；如果第1、2圈光電器件均存在損壞問題，風(fēng)向傳感器顯示僅為90°內(nèi)。據(jù)此，即可確定風(fēng)速傳感器內(nèi)部故障點。

解決對策：在進(jìn)行風(fēng)向風(fēng)速傳感器的維修時，需要將風(fēng)桿放倒，連接風(fēng)桿和預(yù)埋件的螺絲螺母由于長期處于外部，極易生銹，進(jìn)而出現(xiàn)無法打開的問題。對此，必須加強(qiáng)日常維護(hù)，完成安裝后及時上好黃油，一年添加2次。

3.5 采集器部分

自動氣象站核心即為采集器，其主要作用在于采集、處理、存儲以及傳輸數(shù)據(jù)?；ㄔh采集器部分使用的是ZQZ-A系列主控器，其運(yùn)行較為可靠，2006年至今僅有5次故障記錄。

針對主控器故障問題，需做好以下幾點工作：①檢查采集器，查看其運(yùn)行是否正常，若是采集器秒閃燈存在不亮/閃爍問題，則需將電源關(guān)閉，然后重新開機(jī)，如依舊不正常，則必須對電源進(jìn)行檢查，查看太陽能板、蓄電池的電壓輸出，若是電池的電壓低于10.8V，則負(fù)載無供電，必須加以處理。②檢查采集器連線，查看各單元連接是否正常，若是數(shù)據(jù)采集正常，可本地查詢數(shù)據(jù)，凡是無法發(fā)送，則表明存在通信故障問題。

在其他部件故障全部排除后，則應(yīng)該是采集器出現(xiàn)故障，需要更換采集器設(shè)備。

3.6 通信模塊

ZQZ-A系列自動站主要是通過GPR SDTU進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，針對通信模塊的故障，需做好相關(guān)檢查工作。GPRS模塊中存在三個指示燈：①Power燈，即為電源指示燈，在正常的登陸情況下，該燈會每隔8s就閃一次；②Data燈，即為數(shù)據(jù)交換燈，在通過GPRS模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，該燈會處于閃爍狀態(tài)；③Net燈，即為網(wǎng)絡(luò)指示燈，GPRS模塊成功登錄網(wǎng)絡(luò)以后，該燈會處于常亮狀態(tài)。若是三個指示燈均不亮，則表明模塊未通電，應(yīng)對電源進(jìn)行檢查；若是其他燈都正常，而網(wǎng)絡(luò)指示燈不亮，則表明未能夠成功登上網(wǎng)絡(luò)。

故障一：開機(jī)后，其他燈正常，網(wǎng)絡(luò)指示燈不閃，州局服務(wù)器未能夠收到觀測信息。

故障原因：①當(dāng)?shù)責(zé)o線信號存在問題，如：區(qū)域移動/聯(lián)通基站出現(xiàn)故障；②自動站SIM卡消磁，或是處于欠費狀態(tài)下；③通信模塊出現(xiàn)故障。

解決對策：①利用手機(jī)撥打自動站SIM卡（若是該SIM卡將語音功能取消，則可采取發(fā)送短信的方式），若是提示用戶關(guān)機(jī)或是沒有收到短信，則表明SIM卡存在問題，應(yīng)予以更換。②通信模塊無法正常入鎖，可檢查SIM插座接觸情況、電纜連接插座情況，若是存在接觸不良的問題，需予以重新焊接。③若是由于自動站SIM卡消磁、欠費導(dǎo)致的通信問題，則需及時予以更換處理。

故障二：長期開機(jī)期間，通信模塊不工作，予以重啟，依舊無法正常工作。

故障原因：外界天氣強(qiáng)雷暴等因素的影響，使得通信模塊出現(xiàn)自我保護(hù)短路，以致于無法正常工作。

解決對策：關(guān)機(jī)，3h以后再重啟，若是依舊存在故障，則必須更換通信模塊。

4 結(jié)束語

當(dāng)前，區(qū)域自動氣象站的應(yīng)用越來約廣泛，相應(yīng)的儀器故障等問題也在增多，日常維護(hù)處理工作是一項非常重要的工作，這都需要儀器維護(hù)人員加強(qiáng)業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)，提高自身素質(zhì)，增強(qiáng)責(zé)任感，能夠全面掌握設(shè)備結(jié)構(gòu)、性能、運(yùn)行狀況，以提高對區(qū)域自動氣象站的儀器維修處理能力，出現(xiàn)故障及時發(fā)現(xiàn)和處理，確保區(qū)域自動氣象站的穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]江蘇無線電研究所有限公司.ZQZ-A系列中尺度自動氣象站使用手冊. 2009

[2]韋信高.中尺度自動氣象站故障維護(hù)與分析.氣象研究與應(yīng)用，2008，29（2）：87～88.

P415.12

A

2095-2066（2016）24-0237-02

2016-8-10