區(qū)域自動(dòng)氣象站故障分析及快速排除

朱育紅

摘要：根據(jù)區(qū)域自動(dòng)氣象站的工作原理，提出其故障判別方法，針對(duì)自動(dòng)站各部分容易出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析排查，為維護(hù)人員高效排除自動(dòng)站故障提供參考。

關(guān)鍵詞：區(qū)域自動(dòng)站 故障 排除

中圖分類號(hào)：P415 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）10（b）-0197-02

區(qū)域自動(dòng)氣象站是根據(jù)中小天度災(zāi)害性天氣預(yù)警、預(yù)報(bào)服務(wù)需要，為提高中小尺度天氣監(jiān)測(cè)和臨近預(yù)報(bào)的水平和能力，并適應(yīng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要而建設(shè)的小型氣象觀測(cè)站。區(qū)域氣象觀測(cè)站能夠?qū)崿F(xiàn)多種氣象要素的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、存儲(chǔ)、處理及傳輸，為氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)和氣象服務(wù)提供及時(shí)、準(zhǔn)確的基本氣象觀測(cè)資料，可以在無人值守的環(huán)境下自動(dòng)運(yùn)行。目前，淮安市淮陰區(qū)氣象局已建成11個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域自動(dòng)站，其中兩個(gè)四要素自動(dòng)站，區(qū)域自動(dòng)站作為國(guó)家區(qū)域天氣觀測(cè)網(wǎng)的重要組成部分，對(duì)加強(qiáng)中小尺度天氣系統(tǒng)的研究，提高我區(qū)區(qū)域?yàn)?zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)能力和防災(zāi)減災(zāi)氣象服務(wù)水平，有著十分重要意義。但隨著中小尺度自動(dòng)氣象站的不斷擴(kuò)增，區(qū)域站因其站點(diǎn)多面廣，數(shù)據(jù)傳輸復(fù)雜，無人值守等特點(diǎn)，導(dǎo)致故障率較高。自動(dòng)站的任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，系統(tǒng)無法得到氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，因此，基層臺(tái)站在日常工作中，要注意密切監(jiān)控其運(yùn)行狀態(tài)，分析并排除自動(dòng)氣象站出現(xiàn)的各種故障，確保自動(dòng)站處于良好的工作狀態(tài)，是保證預(yù)報(bào)分析和對(duì)外服務(wù)正確性的關(guān)鍵。

1 區(qū)域自動(dòng)站組成

區(qū)域自動(dòng)站主要由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、GPRS通信網(wǎng)絡(luò)、傳感器、供電系統(tǒng)、主控微機(jī)等幾部分組成。采集器是區(qū)域自動(dòng)氣象站的核心部分，傳感器主要有風(fēng)向風(fēng)速、溫度、雨量等，其他部分主要是電源部分，數(shù)據(jù)處理部分，串行接口部分，采集通道等組成，主要實(shí)現(xiàn)了氣象要素的數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)、傳輸?shù)裙δ堋?/p>

2 區(qū)域自動(dòng)站故障判別的基本方法

掌握區(qū)域自動(dòng)站的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，是判斷和解決設(shè)備故障的基礎(chǔ)，應(yīng)用判斷故障的基本方法，可以快速判斷出故障的部位。

2.1直接觀察法

直接觀察法是觀察檢查區(qū)域自動(dòng)站內(nèi)外部件，用眼看、手摸、耳聽、鼻聞等手段判斷故障部位，有無部件開裂、脫落，元件開焊、銹蝕，線路斷開、老化，是否受雷擊等現(xiàn)象發(fā)生。直接觀察可以大致判斷故障部位，為下一步檢修服務(wù)。

2.2電路測(cè)量法

電路測(cè)量方法是用萬用表電壓、電阻、電流等擋位測(cè)量電路元件、線路通斷，依照電路設(shè)計(jì)參數(shù)來判斷故障現(xiàn)象?？梢詼y(cè)量蓄電池電瓶的電壓（一般12V）、充電二極管正反向電阻、干簧管的合分、鉑電阻的好壞等找出不符合電原理的故障原因，從而快速準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)故障。

2.3元件“替代”法

所謂“替代法”是在萬用表不能準(zhǔn)確判斷的情況下，懷疑某元件有問題，就要用好的元件替代所懷疑的元件，看故障現(xiàn)象是否消除，如果儀器正常說明所替代下來的元件是損壞了。如電阻的熱穩(wěn)定性是萬用表不能準(zhǔn)確判斷的，數(shù)據(jù)采集器是集成電路壞了只能替代更換。

2.4縮小范圍法

縮小范圍法顧名思義就是把故障盡量縮小范圍，整套采集器的部件很多，要準(zhǔn)確確定故障部位是比較困難，應(yīng)該斷開部件之間的相互連線，把產(chǎn)品分成了一個(gè)個(gè)獨(dú)立的部分，范圍就會(huì)縮小了，檢查分析就相對(duì)容易一些。如把儀器拆成電源部分、單片機(jī)部分、傳感器部分，再對(duì)各部分分別檢查。

上述四種方法是相輔相成的，不是獨(dú)立的，只有經(jīng)過長(zhǎng)期實(shí)踐，把這幾種方法融為一體，才能在維修過程中得心應(yīng)手。

3 區(qū)域自動(dòng)站常見故障分析及快速排除

3.1電源通信數(shù)據(jù)采集器部分故障排查列表說明（如表1）

3.2雨量傳感器故障

雨量部分的故障是目前自動(dòng)站出現(xiàn)最多的故障。雨量傳感器是由承水器、上翻斗、匯集漏斗、記量翻斗、記數(shù)翻斗和干簧管等構(gòu)成。其工作原理是：雨水由承水口匯集進(jìn)入上翻斗，然后進(jìn)入記量翻斗，當(dāng)有0.1mm降水時(shí)，記量翻斗就翻動(dòng)一次，最后雨水由記量翻斗倒入記數(shù)翻斗。記數(shù)翻斗的中部裝有一塊小磁鋼，磁鋼上端裝有干簧管，記數(shù)翻斗翻一次，干簧接點(diǎn)因磁化而閉合一次，并送出一個(gè)電路導(dǎo)通脈沖信號(hào)，信號(hào)經(jīng)連接電纜傳到主機(jī)（如表2）。

3.3溫度傳感器故障

在區(qū)域自動(dòng)氣象站中用到的溫度傳感器是采用四線制鉑電阻測(cè)溫，它是根據(jù)鉑電阻的電阻值隨溫度變化的原理來測(cè)量溫度的，鉑電阻的特性是當(dāng)溫度接近0度時(shí)電阻的阻值是100Ω（斷電測(cè)量）。檢查溫度傳感器是否損壞，可參見圖1。

測(cè)量A腳與C腳（或者B腳與D腳）之間的電阻值為R1，測(cè)量A腳與B腳（或者C腳與D腳）之間的電阻值為R2。鉑電阻的電阻大小R=R1-R2，利用公式：T=（R-100）/0.385計(jì)算出測(cè)量時(shí)溫度值，并與標(biāo)準(zhǔn)溫度對(duì)比，對(duì)溫度傳感器的狀況進(jìn)行初步判斷，若兩者相差太大，則是傳感器問題應(yīng)更換。

如果沒有溫度數(shù)據(jù)，檢查溫度傳感器的連線與采集器是否連接牢固，日常要保證傳感器的清潔，不要與周邊物體接觸，不要用手觸摸，否則會(huì)影響溫度的準(zhǔn)確性。溫度數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，檢查以下幾個(gè)方面：（1）檢查周圍的環(huán)境是否對(duì)溫度產(chǎn)生影響；（2）檢查溫度傳感器，是否正常，用萬用表測(cè)量溫度的電阻值，判斷是否符合當(dāng)前溫度；（3）檢查數(shù)據(jù)采集器溫度通道是否有問題。溫度數(shù)據(jù)沒有變化，要檢查以下幾個(gè)方面：（1）線路連接是否良好；（2）測(cè)量溫度輸出電阻，傳感器可能需要更換；（3）溫度端子和采集器通道接觸不良。

3.4風(fēng)向風(fēng)速故障

風(fēng)向傳感器工作原理是：風(fēng)向傳感器頂部有一組隨風(fēng)定向的風(fēng)向標(biāo)組件，角度變換采用7位格雷碼光電碼盤。碼盤上下面有7個(gè)發(fā)光和7個(gè)光敏元件，用來產(chǎn)生格雷碼。風(fēng)傳感器的損壞多數(shù)是發(fā)光或光敏器件損壞引起的。從格雷碼盤的編碼特征，可判斷風(fēng)向傳感器故障的內(nèi)部部位。風(fēng)速傳感器工作原理是：風(fēng)速感應(yīng)元件為三杯式風(fēng)杯組件，風(fēng)速信號(hào)變換電路為霍爾集成電路，在水平風(fēng)力推動(dòng)下風(fēng)杯組件旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)霍爾棒盤旋轉(zhuǎn)，其上的小磁體通過霍爾磁敏元件時(shí)感應(yīng)出脈沖信號(hào)，頻率隨風(fēng)速的加大而線性增加。風(fēng)速傳感器的損壞多是霍爾磁敏元件損壞引起的。風(fēng)向異常應(yīng)檢查以下幾個(gè)方面：（1）風(fēng)向是否空接，要檢查風(fēng)線采集端子接觸是否良好；（2）供電是否正常；（3）檢查風(fēng)線是否有斷開的地方，使其連接牢固；（4）必要時(shí)更換傳感器。風(fēng)速異常應(yīng)檢查以下幾個(gè)方面：（1）傳感器是否受損；（2）傳感器供電電壓是否正常；（3）采集器通道是否有問題。

區(qū)域自動(dòng)站正常運(yùn)行要保證中心站的收?qǐng)?bào)率和數(shù)據(jù)庫(kù)的入庫(kù)率，才能使其區(qū)域站的資料得到最大化應(yīng)用，因此，除了分站的電源、板卡、傳感器故障需要現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)外，日常對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸、收?qǐng)?bào)、入庫(kù)適時(shí)監(jiān)控和故障排除尤其重要。

4 結(jié)語

隨著區(qū)域自動(dòng)站的不斷擴(kuò)建以及對(duì)上傳數(shù)據(jù)嚴(yán)格考核，要切實(shí)做好區(qū)域氣象自動(dòng)站的運(yùn)行維護(hù)工作，必須加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，增強(qiáng)區(qū)域站故障檢測(cè)和判斷能力，提高區(qū)域站故障排除效率，確保自動(dòng)站正常運(yùn)行和質(zhì)量提高。

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