新型自動氣象站故障處理及日常維護管理

宋樹生 胡穎飛 崔日權(quán)

摘要 以吉林省延吉市使用的中環(huán)天儀生產(chǎn)的DZZ6新型自動氣象站為研究對象，在深入研究設(shè)備特點和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，結(jié)合工作經(jīng)驗，分析該自動站在氣象觀測活動中易出現(xiàn)的故障，并逐條給出處理對策，總結(jié)一系列管護建議，以供參考。

關(guān)鍵詞 新型自動站;故障原因;處理對策;管護建議

中圖分類號：P415.12 文獻標識碼：A 文章編號：2095–3305（2020）07–0–02

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.07.014

Troubleshooting and Daily Maintenance Management of New Automatic Weather Station

SONG Shu-sheng et al （Yanji Meteorological Bureau， Yanji， Jilin 133000）

Abstract This paper takes the dzz6 new automatic weather station produced by Zhonghuan Tianyi Institute in Yanji city of Jilin Province as the research object. On the basis of in-depth study on the characteristics and structure of the equipment， combined with the author's work experience， the paper analyzes the fault prone to occur in the meteorological observation activities of the automatic station， and gives the treatment countermeasures one by one. Finally， a series of management and protection suggestions are summarized for reference.

Key words New type automatic station; Fault reason; Treatment countermeasure; Management and protection suggestion

農(nóng)業(yè)發(fā)展離不開高質(zhì)量的氣象服務(wù)，高質(zhì)量的氣象服務(wù)則基于準確的氣象測報。隨著地面氣象觀測全面自動化發(fā)展，新型自動氣象站在觀測業(yè)務(wù)中的應(yīng)用越來越廣泛。DZZ6型氣象自動站作用是可快速準確獲得實時氣象要素數(shù)據(jù)并加以處理進行監(jiān)測，工作流程嚴密且合理，實現(xiàn)了自動化觀測、分析、傳輸，智慧化水平強，大幅度節(jié)省了人工觀測成本，同時降低因人為原因?qū)е掠^測結(jié)果偏差，對提高觀測效率和準確率大有裨益。為了確保氣象自動站平穩(wěn)運行，觀測人員除了熟知基本觀測知識外，還應(yīng)在工作過程中對氣象站出現(xiàn)的故障進行總結(jié)歸納，并明確解決辦法，進行詳細記錄，形成經(jīng)驗性成果，進而不斷提升自身業(yè)務(wù)能力，為氣象設(shè)備管護作出自己的貢獻。

1 DZZ6新型自動氣象站概述

1.1 DZZ6新型自動氣象站設(shè)備構(gòu)成

DZZ6型自動氣象站由硬件和軟件兩大系統(tǒng)構(gòu)成。硬件包括采集系統(tǒng)、外部總線、氣象要素測量傳感器、外圍設(shè)備;采集系統(tǒng)又包括主采集器、地溫測量分采集器和輻射測量分采集器。軟件包括嵌入式軟件、業(yè)務(wù)軟件兩部分。其中最重要的是主采集器，有兩大功能：一是完成對氣象要素傳感器和各個分采集器的采樣，并對采樣數(shù)據(jù)進行控制、運算、處理、質(zhì)量控制、記錄儲存，實現(xiàn)終端微機和遠程數(shù)據(jù)中心的通信與傳輸;二是擔(dān)當管理者角色，對其他分采集器進行管理、包括網(wǎng)絡(luò)管理、時鐘管理、運行管理、配置管理等，以協(xié)同完成自動氣象站的功能。各分采集器負責(zé)傳感器的數(shù)據(jù)采集，對掛接的傳感器按預(yù)定采樣頻率進行掃描，通過運算、轉(zhuǎn)換得出氣象要素值，在接收到主采集器發(fā)出的同步信號后，將獲得的采樣氣象要素值通過總線發(fā)送給主采集器。

1.2 DZZ6型自動氣象站設(shè)備特性

DZZ6型自動氣象站采集器和其他通信端的傳輸工作是通過CAN總線方式實現(xiàn)雙工通信，總線協(xié)議為ISO-11898，物理介質(zhì)分為雙絞線和光纖等，其穩(wěn)定性、靈活性、時效性較之前通信總線技術(shù)大為提升。主采集器配置RS485接口，以太網(wǎng)接口（RJ45），RS232接口，支持本地通信同時可掛接GPS授時模塊與通信模塊，進行現(xiàn)場測試或軟件升級。GPS授時保證時鐘觀測精確性，由RS232到RS485轉(zhuǎn)化輸出方式可提高信號強度。采集器具備通過外擴存儲器（CF卡）的方式擴大本地數(shù)據(jù)存儲能力，可將采集數(shù)據(jù)以應(yīng)用產(chǎn)品文件方式進行儲存。

2 DZZ6型自動氣象站故障問題分析

2.1 風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)異常

風(fēng)向傳感器的指北針方向要定期進行校正，一旦指針偏離正北則會導(dǎo)致風(fēng)向數(shù)據(jù)錯誤，出現(xiàn)非正常數(shù)值。傳感器軸承因長時間轉(zhuǎn)動而磨損，導(dǎo)致運轉(zhuǎn)阻力增加，敏感度下降。當靈敏度閾偏大，傳輸數(shù)據(jù)比實際風(fēng)速小的情況要及時處理。先檢查風(fēng)杯器件，銜接處是否有松動情況，進行加固或更新器件。冬季時雨雪天氣導(dǎo)致傳感器被凍，風(fēng)速的微小變化不能被傳感器感知，風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)會不準確，此時清理積雪凍晶即可。夏天則謹防雷電擊穿傳感器，同時做好傳感器和采集器的線纜保護，以免接觸不良。出現(xiàn)風(fēng)速風(fēng)向無法顯示數(shù)據(jù)時，可先輸入命令符查看采集器中有無數(shù)據(jù)，不存在的話則檢查傳感器電源情況。對傳感器自身故障的檢查可以先用正常傳感器更換，檢查數(shù)據(jù)是否正常，如正常則表明是傳感器自身故障，若不正常則考慮是其他采集通道問題。風(fēng)速傳感器故障可用萬用表監(jiān)測輸出端和地面之間的電壓，正常狀態(tài)下為工作電壓的一半，若不符合此標準則對傳感器進行維修或更換[1]。

2.2 溫濕度和降水量數(shù)據(jù)異常

運行中可能會出現(xiàn)小時降水量空白而分鐘降水量正常顯示的情況。此時，觀測人員應(yīng)啟動備份數(shù)據(jù)對自動站數(shù)據(jù)進行更換，若備份空白則以人工測量實際降水的方式對小時降水量進行補正，保證質(zhì)量控制，避免小時降水量額分鐘降水量最終核算數(shù)據(jù)不符，影響氣象觀測質(zhì)量。

溫濕度傳感器會出現(xiàn)指示燈異常情況，原因可能是電壓異常、線路接觸不良、終端電阻過大。先有萬能表監(jiān)測總線端口電壓值，若電壓低于+12 VDC，則電壓不足需要更換電源。指示燈不斷閃跳則檢查通訊電纜是否斷聯(lián)或檢查終端電阻連接情況，去除不必要的電阻，再觀看指示燈有無恢復(fù)，若3 min后仍跳閃則重啟溫濕度變送器。出現(xiàn)無數(shù)據(jù)顯示情況，則先檢查原始數(shù)據(jù)是否存在，再對傳感器自身進行檢查。利用信號模擬方法檢查濕度傳感器輸出值，若輸出電壓為0～1 V則說明是防雷板或其他原因造成，若輸出電壓值不在標準范圍內(nèi)則說明是傳感器自身故障，予以更換或維修[2]。

2.3 通信系統(tǒng)故障

自動站的通信設(shè)備多為弱電系統(tǒng)，抗雷擊、電磁輻射、電壓不穩(wěn)能力差。出現(xiàn)通信不暢情形時，及時檢查電纜外包和電壓情況。若是交換機故障則需重連計算機和路由器內(nèi)網(wǎng)端口。當光纖收發(fā)器故障則需聯(lián)系專業(yè)通信維護公司進行處理。計算機設(shè)備出現(xiàn)問題時會給數(shù)據(jù)接收、處理、存儲帶來巨大影響，多是由系統(tǒng)遭受黑客入侵或病毒感染所致，定期對電腦進行殺毒處理，升級安全防護軟件對確保安全性和保密性十分重要。當然也存在人工操作不當導(dǎo)致的程序故障，這屬于工作人員不熟悉信息技術(shù)知識所致，需要切實加強自身學(xué)習(xí)能力。通信網(wǎng)絡(luò)故障出現(xiàn)時先檢查電腦通信模塊，進而查看業(yè)務(wù)軟件串口通信參數(shù)設(shè)置是否正確，當遇到暴雪、大雨、大風(fēng)等天氣導(dǎo)致電纜斷聯(lián)則立馬啟動備用網(wǎng)絡(luò)，再聯(lián)系通信公司搶修。

2.4 采集系統(tǒng)多發(fā)故障分析

2.4.1 采集器故障及處理 氣象自動站在不間斷運行中會出現(xiàn)監(jiān)控信息顯示“觀測失敗次數(shù)”持續(xù)增多的情況。出現(xiàn)此故障后，對計算機進行重啟操作，然后打開監(jiān)控軟件會顯示自動站無法啟動，這種情況下就無法獲得有效的天氣觀測數(shù)據(jù)。若故障前并未有惡劣天氣發(fā)生，電源供電正常，沒有可以對計算機正常運行造成威脅的因素存在，那么立即著手檢查;若經(jīng)診斷發(fā)現(xiàn)是采集器死機造成數(shù)據(jù)紊亂，那么在確保數(shù)據(jù)備份正常后重啟采集器，直到采集器指示燈閃爍間隔正常，交流輸入燈和直流輸出無異常，觀察此時監(jiān)控軟件可正常獲取數(shù)據(jù)，自動站可恢復(fù)運行。若氣象自動站在軟件安裝或系統(tǒng)升級后出現(xiàn)采集器數(shù)據(jù)無法正常卸載至計算機的情況，此時觀測人員要檢查軟件安裝路徑和文件命名是否合規(guī)，是否在“系統(tǒng)參數(shù)中”點擊了“數(shù)據(jù)采集”項，然后打開采集器通信軟件，在終端執(zhí)行相關(guān)命令符，查看數(shù)據(jù)是否恢復(fù)正常，若恢復(fù)則以人工方式對正點觀測數(shù)據(jù)執(zhí)行刪除，若不能恢復(fù)則重啟在機器[3]。

2.4.2 通道防雷板故障 在雷暴天氣發(fā)生后出現(xiàn)部分氣象要素數(shù)據(jù)異常的情況，則考慮雷擊對采集器通信板的毀損。人工排查故障原因需通過萬用表電阻檔對通道銜接狀態(tài)進行檢查，若出現(xiàn)上下通道或與其他通道銜接受阻的情形，則大概率是防雷板已被毀損，對防雷板進行維修或替換即可。

3 DZZ6型自動氣象站觀測儀器設(shè)備日常管理維護

3.1 加強環(huán)境管理

自動氣象站有較多電子儀器設(shè)備，易受環(huán)境因素影響。為避免此類情況發(fā)生，可在觀測場所多留空地，定期檢查外部電纜破損情況和接頭牢固程度，做好防雷措施，在金屬儀器內(nèi)設(shè)接地線，氣象站周邊布設(shè)避雷針，在供電體系和通信網(wǎng)絡(luò)之間設(shè)置防雷裝置。對采集器通信渠道采取定期和不定期檢查相結(jié)合的方式，做好傳感器和采集器接頭固定工作。在每年雨季或冬天暴雪來臨之前，對自動站所有設(shè)備和環(huán)境要素進行檢查，避免因雷擊、暴雨沖刷、暴雪積壓致使儀器受損。電力系統(tǒng)的維護重點在于電纜線路的防老化和防鼠咬，一旦出現(xiàn)破損程度大的情況則及時更換電纜。

3.2 做好軟硬件管護工作

采集器精密性強，因此要做好設(shè)備防塵工作，保持無雜物冗余附著其上，時刻注意采集器和計算機的連接情況，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)異?；驍嗦?lián)，立馬啟動維護程序，加強對計算機的管護，為避免外來病毒感染，嚴禁工作中以非業(yè)務(wù)用U盤和計算機連接。不能在計算機上安裝和測報業(yè)務(wù)無關(guān)的軟件，定期進行殺毒操作，為觀測業(yè)務(wù)提供一個安全保密的工作環(huán)境。為避免計算機因負載過大而操作緩慢，需定期清除無用文件，保持充足的操作空間，下載后的壓縮文件解壓安裝后清除下載包，傳輸大文件前先壓縮，避免造成網(wǎng)絡(luò)堵塞，影響報文上傳效率，無用的插件和軟件要及時清除。

3.3提高觀測員觀測業(yè)務(wù)水平

在日常工作中，觀測人員要不斷提高自身對設(shè)備操作使用的水平，規(guī)范業(yè)務(wù)操作制度，工作中認真細致，做好交接班，及時發(fā)現(xiàn)問題并進行判斷處理，做好工作經(jīng)驗總結(jié)的記錄;工作之余要加強業(yè)務(wù)知識和技能的培訓(xùn)學(xué)習(xí)，不斷提高業(yè)務(wù)能力，這樣才能在出現(xiàn)故障問題時從容應(yīng)對、應(yīng)急處理，提升臺站氣象觀測業(yè)務(wù)質(zhì)量。

4 結(jié)語

新型自動氣象站實現(xiàn)自動測報同時離不開人工維護和管理。為了保證自動站使用效率的不斷提升，減輕觀測人員工作壓力，保持高質(zhì)量氣象服務(wù)水平，觀測人員應(yīng)將重心放在細心的日常管護工作中，通過巡檢及時發(fā)現(xiàn)可疑故障，啟動排查處理程序，靈活變通已有維修經(jīng)驗應(yīng)對復(fù)雜故障問題，在自我能力不足情況下，及時聯(lián)系專業(yè)維修人員進行修復(fù)，這樣才能確保各類儀器平穩(wěn)運行，精準預(yù)報。

參考文獻

[1] 韋仲磊，陸凌華，黃輝.自動氣象站的常見故障分析及維修維護[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備，2020（3）：126–127.

[2] 王飛.新型區(qū)域自動氣象站的故障判斷及處理[J].河南科技，2020（10）：145-147.

[3] 拓硯軍.新型自動氣象站維護管理及故障分析[J].農(nóng)家科技（下旬刊），2019（4）：139.

責(zé)任編輯：黃艷飛