基于ISOS軟件判識(shí)自動(dòng)氣象站故障及處理方法

張玉 袁晨浩 許銘

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2021.09.029

摘? 要：地面氣象自動(dòng)觀測(cè)更能直觀、準(zhǔn)確、可靠地反映氣象要素的實(shí)時(shí)變化，對(duì)氣象預(yù)報(bào)和應(yīng)急減災(zāi)起著重要的指導(dǎo)作用，因此對(duì)異常數(shù)據(jù)的監(jiān)控顯得尤為重要，當(dāng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常后，快速判斷出故障點(diǎn)，及時(shí)解決故障才能確保氣象數(shù)據(jù)的連續(xù)性。通過對(duì)實(shí)際工作中遇到的問題及解決故障的方法進(jìn)行總結(jié)歸納，理清數(shù)據(jù)異常的原因，提高工作效率，從而保障數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸。

關(guān)鍵詞：ISOS;自動(dòng)氣象站;故障判識(shí);分鐘數(shù)據(jù);小時(shí)數(shù)據(jù)

中圖分類號(hào)：TP391;TH765? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2021）09-0111-04

Fault Identification and Treatment Methods of Automatic Weather Station Based on ISOS Software

ZHANG Yu1，YUAN Chenhao2，XU Ming3

（1.Wusu Meteorological Bureau，Wusu? 833000，China;2.Yumin Meteorological Bureau，Yumin? 834800，China;

3.Tacheng Meteorological Bureau，Tacheng? 834700，China）

Abstract：The surface meteorological automatic observation can more intuitively，accurately and reliably reflect the real-time changes of meteorological elements，and play an important guiding role in meteorological forecasting and emergency disaster reduction. Therefore，the monitoring of abnormal data is particularly important. When abnormal data is found，quickly judge the fault point and solve the fault in time to ensure the continuity of meteorological data. By summarizing the problems encountered in the actual work and the methods to solve the faults，we can clarify the causes of abnormal data and improve work efficiency，so as to ensure the stable transmission of data.

Keywords：ISOS;automatic weather station;fault identification;minute data;hour data

0? 引? 言

地面綜合觀測(cè)業(yè)務(wù)軟件（簡(jiǎn)稱ISOS）是新型自動(dòng)氣象站應(yīng)用的觀測(cè)數(shù)據(jù)軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)采集、業(yè)務(wù)處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。業(yè)務(wù)人員可通過軟件的數(shù)據(jù)采集界面、省級(jí)自定與應(yīng)急觀測(cè)界面、常規(guī)要素每日逐分鐘質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)表（以下簡(jiǎn)稱分鐘數(shù)據(jù)）、常規(guī)要素全月每日逐小時(shí)數(shù)據(jù)表（以下簡(jiǎn)稱小時(shí)數(shù)據(jù)）查看數(shù)據(jù)采集是否正常，并通過疑誤數(shù)據(jù)判斷故障原因。本文主要通過ISOS軟件采集數(shù)據(jù)情況判斷自動(dòng)站故障并提出解決方法。董寶磊^[1]等分析了ISOS新型測(cè)報(bào)業(yè)務(wù)軟件的功能及作用，通過對(duì)ISOS軟件文件內(nèi)容與樣板文件進(jìn)行比對(duì)，報(bào)警提示觀測(cè)儀器可能出現(xiàn)的故障;魏寬^[2]分析ISOS-HC綜合集成硬件的組成結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理，對(duì)使用過程中遇到的問題進(jìn)行解決，從而提高管理人員的維護(hù)水平;凌莉^[3]等總結(jié)分析了新型自動(dòng)站故障應(yīng)急辦法，并對(duì)整點(diǎn)數(shù)據(jù)異常該如何處理進(jìn)行了總結(jié)歸納;張志龍^[4]等研究新型自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)備份的方法設(shè)計(jì)和應(yīng)用，理清工作中數(shù)據(jù)備份的方法，提高臺(tái)站工作人員儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的能力;郭航^[5，6]等通過對(duì)新型自動(dòng)站ISOS日數(shù)據(jù)、正點(diǎn)觀測(cè)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并提出數(shù)據(jù)異常處理方法。但就ISOS軟件中根據(jù)數(shù)據(jù)異常如何排除儀器故障的方法相關(guān)研究甚少，本文以此為契機(jī)，總結(jié)歸納工作中疑難故障，以提高值班人員應(yīng)急處理的能力。

1? ISOS軟件中各要素分鐘數(shù)據(jù)均為橫線字符

在ISOS數(shù)據(jù)采集過程中，當(dāng)值班人員發(fā)現(xiàn)ISOS軟件數(shù)據(jù)采集界面新型自動(dòng)站采集成功率低于100%且最后更新時(shí)間非當(dāng)前時(shí)間，狀態(tài)指示顯示為紅色（正常情況藍(lán)色），且查看分鐘數(shù)據(jù)所有采集要素均為缺測(cè)字符“-”時(shí)，此種情況可以判斷主采供電異常，維護(hù)人員可前去觀測(cè)場(chǎng)檢查主采集器供電情況，并用萬用表電壓檔測(cè)量采集器電壓是否在工作范圍內(nèi)（正常電壓一般在DC 12～14 V），若為正常電壓重新上電可以排除故障，此種現(xiàn)象主要是由于儀器長時(shí)間運(yùn)行連接插件松動(dòng)所造成的;若用萬用表測(cè)量時(shí)無電壓，解決方法步驟為：用萬用表測(cè)量采集箱內(nèi)市電輸入電壓是否為220 V、檢查刀片開關(guān)壞損情況、保險(xiǎn)管是否熔斷、測(cè)量蓄電池電壓是否正常、檢查接線是否松動(dòng)或壞損，如有上述情況，修復(fù)即可。工作中會(huì)遇到重新上電后，在后續(xù)的不確定時(shí)間采集器會(huì)自動(dòng)斷電重啟，分鐘數(shù)據(jù)會(huì)整體缺測(cè)兩分鐘，這種情況一般是因?yàn)楣╇娤到y(tǒng)中有接觸不良現(xiàn)象，比如保險(xiǎn)管或電接線有松動(dòng)，重新旋緊便可解決問題。

2? ISOS軟件中能見度分鐘要素?cái)?shù)據(jù)異常

2.1? 分鐘數(shù)據(jù)夜間連續(xù)出現(xiàn)斜杠字符

如圖1所示，能見度分鐘數(shù)據(jù)夜間出現(xiàn)斜線字符（圖1中并非夜間數(shù)據(jù)，僅展示有斜杠出現(xiàn)時(shí)的數(shù)據(jù)問題），但白天數(shù)據(jù)正常。若出現(xiàn)此種情況，故障點(diǎn)一般判斷為能見度傳感器故障。處理方法：將筆記本與能見度采集器調(diào)試口連接，運(yùn)行串口調(diào)試軟件，通信參數(shù)設(shè)置為9600 N 8 1，輸入READDATA，若返回實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可判斷能見度采集器工作正常;若返回歷史數(shù)據(jù)或無數(shù)據(jù)，在線路無破損松動(dòng)的情況下，可判斷傳感器出現(xiàn)故障，需更換備件，及時(shí)將設(shè)備返廠維修，替換新傳感器時(shí)，先將整個(gè)系統(tǒng)斷電，保證傳感器的發(fā)射端在北側(cè)，接收端位于南側(cè)。采樣區(qū)安裝高度距下墊面2.8米，檢查傳感器的電路連接是否正確，確定無誤后給傳感器供電。

2.2? 分鐘數(shù)據(jù)間斷性出現(xiàn)星樣字符

如圖1所示能見度分鐘數(shù)據(jù)間斷性出現(xiàn)星樣字符，出現(xiàn)此種情況，一般情況下為通訊線航空母頭松動(dòng)、接觸不良、鏡頭污染所造成。處理方法：值班人員可前去觀測(cè)場(chǎng)，將與傳感器連接的航空母頭重新拔插即可。在日常工作中對(duì)鏡頭的清潔不到位也會(huì)出現(xiàn)采集數(shù)據(jù)異常的情況，因此需要在每周的周維護(hù)工作中檢查鏡頭，用異丙醇潤濕無絨軟布后擦拭鏡頭，確定保護(hù)罩內(nèi)和鏡頭沒有冷凝水、樹葉、蜘蛛網(wǎng)等，遇有沙塵天氣，天氣結(jié)束后需及時(shí)擦拭鏡頭，便可確保能見度數(shù)據(jù)的正常采集。

2.3? 分鐘數(shù)據(jù)連續(xù)出現(xiàn)橫線、斜杠字符

能見度分鐘數(shù)據(jù)數(shù)小時(shí)連續(xù)出現(xiàn)橫線、斜線字符，而后數(shù)據(jù)又恢復(fù)正常。此種情況的故障點(diǎn)多出現(xiàn)在能見度采集器上。處理方法：用萬用表檢查采集供電是否在DC 12～ 14 V;觀察采集器指示燈閃爍狀態(tài)（正常情況下為秒閃），若閃爍不正常，則判斷采集器故障，需更換采集器;若閃爍正常，用筆記本電腦直連傳感器讀取數(shù)據(jù)，若數(shù)據(jù)正常，則可判斷采集器故障。

3? ISOS軟件中小時(shí)數(shù)據(jù)蒸發(fā)量異常

如圖2所示，圖中小時(shí)數(shù)據(jù)中，小時(shí)累計(jì)蒸發(fā)量長時(shí)間為0，計(jì)算值明顯錯(cuò)誤，分鐘數(shù)據(jù)中主要表現(xiàn)為蒸發(fā)水位忽上忽下，且變化值非常小，差值一般在0.1～0.3。

此種情況可判斷E-601B型蒸發(fā)筒內(nèi)的溢流口與測(cè)量筒內(nèi)的最大值刻度未處在同一水平，處理方法為：

（1）用直徑0.8 cm的軟管注滿水，且需將軟管內(nèi)的氣泡排空，否則會(huì)影響調(diào)平的準(zhǔn)確度，一人將軟管的一頭固定在溢流口的一端，將管內(nèi)的水位與溢流口水位保持水平，另一人則需在測(cè)量筒的一端調(diào)整百葉箱的高度，使測(cè)量筒的最大刻度值與管內(nèi)的水位保持水平，這樣就可以保證溢流口與測(cè)量筒最大刻度值處在同一高度。

（2）加水測(cè)試，在E-601B型蒸發(fā)筒內(nèi)加水至溢流口處且處于溢流狀態(tài)，測(cè)量筒內(nèi)水位到達(dá)最大刻度線且保持不變，ISOS軟件中分鐘數(shù)據(jù)蒸發(fā)水位值為100，達(dá)到此種效果，說明調(diào)平完畢，故障解決，數(shù)據(jù)恢復(fù)正常。

在日常工作中，尤其是在春秋季，晝夜溫差較大，會(huì)出現(xiàn)小時(shí)數(shù)據(jù)中夜間有蒸發(fā)量而白天沒有，分鐘數(shù)據(jù)中蒸發(fā)水位隨著白天溫度升高反而增加的情況，此種情況可判斷為蒸發(fā)筒至測(cè)量筒連接管內(nèi)壁上有氣泡，因熱脹冷縮的原理，造成白天水位增加而夜間減少，從而影響蒸發(fā)量的測(cè)量，將管壁清洗干凈，即可解決問題。

4? ISOS軟件中地溫、草溫?cái)?shù)據(jù)異常

4.1? 分鐘數(shù)據(jù)全部顯示斜杠字符

如圖3所示，圖中地溫、草溫分鐘數(shù)據(jù)全部顯示斜杠字符，故障點(diǎn)可判斷為電源或通信故障。處理方法：前去觀測(cè)場(chǎng)查看地溫分采集器運(yùn)行指示燈“SYS”是否秒閃，如果不亮或閃爍不正常，測(cè)量地溫分采工作電壓是否為DC 12 V，若不正?？膳袛酁殡娫垂收?，此時(shí)需要檢查主采集器箱內(nèi)防雷板地溫供電是否正常，檢查主采供電箱內(nèi)保險(xiǎn)絲是否松動(dòng)，刀片開關(guān)是否破損等造成的供電不穩(wěn)定現(xiàn)象;檢查主采箱面板下地溫供電航空母頭是否松動(dòng)或破損，如有上述情況需修復(fù)，或者直接更換地溫電纜。

4.2? 單支或多支地溫分鐘數(shù)據(jù)間斷顯示斜杠字符

如圖4所示，圖中單支或多支地溫分鐘數(shù)據(jù)間斷顯示斜杠字符，故障點(diǎn)可判斷為傳感器連接線路不良。

處理方法：首先檢查地溫分采面板上對(duì)應(yīng)的故障地溫連接插件是否有虛接的現(xiàn)象，如有則修復(fù);其次檢查地溫接線盒接線是否有松動(dòng)，如有則修復(fù);如若采用上述方法之后，問題仍然未解決，則需用萬用表電阻檔（200 Ω）測(cè)量接線盒一端地溫傳感器的電阻，根據(jù)計(jì)算公式T= [（R₁-R₂）-100 Ω]/0.385，其中R₁為1腳與3腳之間的電阻，電阻值一般在100 Ω左右;R₂為1腳與2腳之間的電阻，電阻值一般在0～8 Ω左右，如果計(jì)算出的值與實(shí)際地溫值相差很大，或者測(cè)量的電阻值為0，則可判斷地溫傳感器故障，需更換傳感器，否則可判斷地溫接線盒到地溫分采連接線纜故障，需更換通信線纜。采集數(shù)據(jù)中會(huì)出現(xiàn)單支地溫?cái)?shù)據(jù)跳變的情況，常常超過氣候極值，遇到此種情況，直接前去儀器室取備件更換即可。

5? 結(jié)? 論

地面氣象觀測(cè)自動(dòng)化改革業(yè)務(wù)運(yùn)行以來，對(duì)臺(tái)站數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)入庫的及時(shí)性有了更高的要求，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，及時(shí)處理故障已成為值班人員最基本的工作能力，通過ISOS業(yè)務(wù)軟件查看數(shù)據(jù)可直觀、便捷的發(fā)現(xiàn)氣象數(shù)據(jù)異常，初步判斷故障點(diǎn)，為排除故障節(jié)省時(shí)間，從而保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)過實(shí)際工作中遇到的問題及解決的方法，總結(jié)歸納以下幾點(diǎn)：

（1）業(yè)務(wù)值班人員通過查看ISOS首頁時(shí)，若發(fā)現(xiàn)狀態(tài)欄為非綠色狀態(tài)，可直接判斷自動(dòng)站數(shù)據(jù)異常。查看最后更新時(shí)間非當(dāng)前時(shí)間時(shí)，可初步判斷采集器斷電或通信異常。

（2）新型自動(dòng)站、能見度、天氣現(xiàn)象、日照、視頻智能觀測(cè)儀、凍土等若有一項(xiàng)采集成功率達(dá)不到100%時(shí)，可判斷相應(yīng)分采或采集器出現(xiàn)故障。

（3）能見度儀在傳感器發(fā)射端或接收端端子發(fā)生故障較頻繁，當(dāng)遇到白天有能見度而夜間無能見度數(shù)據(jù)時(shí)，一般可判斷能見度傳感器出現(xiàn)故障，需要返廠維修。

（4）大型蒸發(fā)傳感器在日常工作中起初的調(diào)平工作非常重要，若溢流口與測(cè)量筒內(nèi)最大刻度不在同一水平線上，會(huì)造成小時(shí)蒸發(fā)量計(jì)算異常，調(diào)平后方可解決問題。

（5）地溫分采因涉及地表、淺層地溫，深層地溫、草溫共計(jì)10支傳感器，日常工作遇到的疑難問題較多。若出現(xiàn)單支數(shù)據(jù)缺測(cè)，一般可判斷傳感器接線虛接或傳感器故障;若地溫分采整體無數(shù)據(jù)，通?？膳袛喾植呻娫垂收匣駽AN線傳輸故障，通過觀察分采指示燈和使用萬用表測(cè)量電壓便可解決問題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 董寶磊，李冰，孫秀恒，等.新型自動(dòng)氣象站ISOS數(shù)據(jù)異常報(bào)警及預(yù)處理 [J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2016，12（34）：89-90.

[2] 魏寬.氣象自動(dòng)觀測(cè)設(shè)備中的ISOS-HC/A故障診斷及排除 [J].內(nèi)蒙古氣象，2016（6）：32-34.

[3] 凌莉，農(nóng)文軍.新型自動(dòng)站故障應(yīng)急辦法及正點(diǎn)數(shù)據(jù)異常處理 [J].氣象研究與應(yīng)用，2016，37（S1）：140-141.

[4] 張志龍，尹雪梅，成曉裕.新型自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)備份方法設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，44（25）：152-155.

[5] 郭航.新型自動(dòng)站ISOS日常數(shù)據(jù)處理方法 [J].青海氣象，2016（2）：54-56.

[6] 葛慶云，夏志芬，袁學(xué)所，等.ISOS軟件正點(diǎn)觀測(cè)異常數(shù)據(jù)的處理方法 [J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2017，23（8）：160-162.

作者簡(jiǎn)介：張玉（1984—），女，漢族，河南項(xiàng)城人，工程師，本科，研究方向：氣象預(yù)報(bào)服務(wù)和綜合氣象觀測(cè)。

收稿日期：2021-04-09