區(qū)域自動(dòng)氣象站故障原因分析及檢測(cè)方法

王幫能 陳鑫 龍中亞

摘 要：根據(jù)近幾年對(duì)重慶市豐都縣、忠縣區(qū)域自動(dòng)氣象站維護(hù)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了區(qū)域自動(dòng)氣象站常見故障及其原因，并有針對(duì)性地采取檢查維護(hù)措施，確保了區(qū)域自動(dòng)站正常運(yùn)行。常見故障及原因有：中心站無資料（死機(jī)、保險(xiǎn)絲燒壞、通訊模塊損壞、MIS卡欠費(fèi)、斷電、PV控制器或蓄電池?fù)p壞、線路破損、采集器損壞等）、氣溫異常（環(huán)境干擾、溫濕傳感器損壞、連接線破損、連接端子松弛等）；雨量異常（雨量器堵塞、干簧管損壞、磁體退磁、信號(hào)線損壞等）；風(fēng)異常（風(fēng)傳感器損壞、供電電壓不足或過高、連接端子接觸不良、線路接頭短路、風(fēng)杯被異物纏繞，采集器通道出錯(cuò)等）。檢測(cè)處理方法是采用替代法和測(cè)量法，分段或分區(qū)發(fā)現(xiàn)故障并逐一修復(fù)。

關(guān)鍵詞：氣象儀器；區(qū)域站；故障；檢測(cè)；處理措施

中圖分類號(hào) S163+7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2013）07-157-02

區(qū)域自動(dòng)氣象站是最近幾年規(guī)劃建設(shè)起來的，覆蓋了當(dāng)?shù)厮朽l(xiāng)鎮(zhèn)（街道），而且數(shù)量眾多，其觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)于掌握當(dāng)?shù)貧夂蛸Y源和防災(zāi)減災(zāi)具有重要意義。但區(qū)域自動(dòng)站一般在野外露天環(huán)境下，容易受到人為因素和自然災(zāi)害的影響，出現(xiàn)故障的情況相當(dāng)多，嚴(yán)重影響氣象資料的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，是最迫切需要解決的問題。為此，探討區(qū)域自動(dòng)氣象站的故障原因和檢查維護(hù)方法十分必要。

1 區(qū)域自動(dòng)站常見故障及其原因

從2006年以來，豐都縣、忠縣安裝的區(qū)域自動(dòng)氣象站型號(hào)主要有華云技術(shù)開發(fā)公司生產(chǎn)的CAWS600-RT型、長(zhǎng)春氣象儀器有限公司生產(chǎn)的DYYZ-RT型、天津氣象儀器廠生產(chǎn)的WSZ2型、江蘇無線電科研所生產(chǎn)的ZQZ-A型。經(jīng)過幾年來運(yùn)行顯示，ZQZ-A型比其他3種更適應(yīng)重慶夏季的高溫環(huán)境，故障率相對(duì)較低。區(qū)域自動(dòng)站故障出現(xiàn)頻率一般夏季最高，春秋次之，冬季較少。區(qū)域站故障出現(xiàn)的時(shí)間無明顯規(guī)律，但雷雨大風(fēng)天氣、高溫天氣、連陰雨時(shí)段出現(xiàn)故障的幾率較大。因此，在春夏之季，要加大對(duì)區(qū)域自動(dòng)站的監(jiān)測(cè)和巡查力度，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)排除，確保其正常運(yùn)行?，F(xiàn)對(duì)它們存在的主要故障及其原因分述如下：

1.1 中心站無資料 當(dāng)區(qū)域自動(dòng)氣象站監(jiān)控顯示無資料時(shí)，可能是死機(jī)、主板保險(xiǎn)絲損壞、通訊模塊損壞、MIS卡欠費(fèi)、斷電、電池?fù)p壞、線路斷損、采集器損壞等多種原因所致。遇到無資料的情況，應(yīng)當(dāng)?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試檢查，按照邏輯原則和分解原則，通過逐一排除法最后找到故障原因。一般可按照下面流程檢查：先檢查電源（如果采用市電）是否正常；PV控制器、蓄電池是否損壞；測(cè)試無線通訊模塊GPRS/CDMA是否可用（取下MIS卡在手機(jī)上測(cè)試是否正常）；檢查主板保險(xiǎn)管是否損壞；檢查連接線路有無損傷；各個(gè)接線端子是否牢固；最后檢查采集器是否正常（雷擊容易損壞）。檢測(cè)哪個(gè)節(jié)點(diǎn)有問題則采取修復(fù)或更換組件等方法解決。例如：2011年7月，豐都雙龍站無資料，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)是高溫引起死機(jī)，關(guān)閉電源重新啟動(dòng)就恢復(fù)正常。再如：2012年4月，豐都縣都督站連續(xù)3d無資料顯示，到現(xiàn)場(chǎng)依次查找原因，結(jié)果是蓄電池老化漏液不能蓄電，加之連陰雨天氣電壓不足所致，更換蓄電池后恢復(fù)正常。

1.2 氣溫異常 氣溫異常表現(xiàn)為2種情況，一種是溫度一直呈現(xiàn)錯(cuò)誤值，一種是溫度時(shí)而正常時(shí)而錯(cuò)誤，造成溫度異常原因通常有：溫濕傳感器損壞（可用萬用表測(cè)量其電阻值，正常情況為80～120Ω）；溫度連接線破損；采集器溫度連接端子接觸不良；蓄電池電量不足；周圍環(huán)境產(chǎn)生干擾等。例如：2012年5～6月，豐都縣雙路站和三壩站均出現(xiàn)氣溫在夜間異常出錯(cuò)而白天又恢復(fù)正常的情況。檢查后發(fā)現(xiàn)：雙路站是因?yàn)闇貪駛鞲衅鲹p壞；三壩站是因?yàn)橐归g電池電量不足，溫濕傳感器異常引起數(shù)據(jù)包或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場(chǎng)處理方法：消除對(duì)溫度記錄有影響的因素。一般采取更換損壞的電纜線或溫度傳感器或蓄電池；擰緊線路連接端子；清潔太陽能板的污垢；清除堵塞通風(fēng)罩的灰塵、雜物；消除影響溫度的強(qiáng)光照射源。

1.3 降雨量異常 降雨量異常表現(xiàn)為有雨無量、無雨有量或雨量誤差過大等情況。其主要原因是干簧管損壞或計(jì)數(shù)斗中的磁體已退磁，雨量器漏斗、翻斗堵塞，雨量信號(hào)電纜損壞或接觸不良等情況，尤其是雨量器堵塞和干簧管損壞出現(xiàn)的幾率最大，從豐都近5a的情況統(tǒng)計(jì)：這2種情況引起的故障占70%以上。例如：豐都青龍站曾出現(xiàn)雨量器堵塞，雨水慢慢滲漏，持續(xù)2d無降水天氣現(xiàn)象，但每小時(shí)有降雨量0.1～0.2mm；而三元站則是下大雨無雨量資料，檢查發(fā)現(xiàn)是干簧管損壞，降雨沒有反應(yīng)。一般現(xiàn)場(chǎng)解決方法：首先清除雨量器內(nèi)的灰塵、鳥糞、樹葉、昆蟲、蜘蛛網(wǎng)等臟物，其次擰緊信號(hào)電纜接線柱螺絲，更換破損的信號(hào)電纜，更換已壞的干簧管或計(jì)數(shù)斗，最后檢測(cè)或更換采集器（主控器）。

1.4 風(fēng)向風(fēng)速異常 風(fēng)異常表現(xiàn)是：某一風(fēng)向長(zhǎng)期不變；有風(fēng)時(shí)風(fēng)速不變或風(fēng)速明顯超極值。造成的原因有雷擊、大風(fēng)或冰雹損壞風(fēng)傳感器；供電電壓不足或過高；連接端子接觸不良；線路接頭進(jìn)水短路；風(fēng)杯被異物纏繞；采集器通道出錯(cuò)等?，F(xiàn)場(chǎng)解決辦法：先檢查線路和采集器端子連接情況，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)修復(fù)。萬用表測(cè)試傳感器供電電壓應(yīng)隨著風(fēng)速風(fēng)向變化而相應(yīng)改變，否則是主控器或電源的毛病，應(yīng)分別診斷處理。風(fēng)杯不轉(zhuǎn)動(dòng)、不靈敏或接頭問題則需放下風(fēng)桿檢測(cè)處理，檢查風(fēng)傳感器是否損壞等異常情況，發(fā)現(xiàn)已壞則更換風(fēng)傳感器。用模擬校準(zhǔn)器對(duì)采集器進(jìn)行校準(zhǔn)，確認(rèn)采集器通道是否正常。

2 區(qū)域自動(dòng)站故障檢查判斷方法

區(qū)域自動(dòng)氣象站故障診斷檢查要遵循安全原則、邏輯原則、分解原則、替代原則。作為基層臺(tái)站的維護(hù)員，要根據(jù)故障現(xiàn)象分析判斷可能是哪個(gè)組件出現(xiàn)故障，斷開部分連接線，把自動(dòng)站系統(tǒng)分成幾個(gè)小部分，縮小檢查測(cè)試范圍，就容易找出故障的根源和部位，而不能采取盲目拆卸采集器、通訊模塊、電源箱等方式，因?yàn)樵S多故障往往是線路、傳感器、PV控制器、干簧管等損壞造成的。也不能隨意去拆卸或修理一些組件，以免引起更多的問題。此外，拆卸、更換組件時(shí)必須關(guān)電，以免燒壞儀器設(shè)備。同時(shí)，遇到故障應(yīng)多向上級(jí)信息保障中心報(bào)告，加強(qiáng)溝通和協(xié)作，以求得上級(jí)的技術(shù)支持。

2.1 替代法 按照電路原理圖，進(jìn)行邏輯分析，確定故障可能出現(xiàn)的部位，用好的部件替代使用的部件，若故障現(xiàn)象消失，則說明判斷正確，若故障還存在，則說明是其它的部件出問題，這樣逐次替代更換，就能查出故障根源，以便采取相應(yīng)的措施。這種方法適用于檢查采集器、傳感器、通信模塊、MIS卡、干簧管等部件。例如：2012年6月，豐都縣雙路站溫度出現(xiàn)異常偏高的現(xiàn)象，筆者在現(xiàn)場(chǎng)采取替代法，更換新的溫濕傳感器后，氣溫顯示正常，證明原來的溫濕傳感器有問題，更換處理后恢復(fù)正常。

2.2 測(cè)量法 在實(shí)際檢查操作中，利用萬用表測(cè)量關(guān)鍵測(cè)試點(diǎn)的電信號(hào)參數(shù)，分析判斷可能出現(xiàn)故障的部件，是一種較好的方法。但在測(cè)量時(shí)，務(wù)必注意萬用表的檔位、量程、極性，防止燒壞組件或萬用表等。這種方法適宜檢查測(cè)試傳感器、電路、PV控制器、計(jì)數(shù)斗、蓄電池等部件。例如：2012年4月，豐都縣十直站雨量異常（有降水但無雨量資料），現(xiàn)場(chǎng)檢查雨量器未堵塞，采集器、通訊模塊、SIM卡正常，萬用表測(cè)量線路、電源等均正常，更換干簧管仍無反應(yīng)，之后檢測(cè)發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)斗中的磁體已退磁，故更換計(jì)數(shù)斗后恢復(fù)正常。

3 小結(jié)與討論

我們對(duì)近幾年的維護(hù)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)做了歸納總結(jié)，但區(qū)域自動(dòng)氣象站點(diǎn)多面廣，又在露天環(huán)境下，故障較多，其原因也比較復(fù)雜。這些都需要在今后的工作中認(rèn)真鉆研理論，摸索總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐統(tǒng)一，提高管護(hù)人員的維護(hù)能力和水平，確保區(qū)域自動(dòng)氣象站正常運(yùn)行。

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（責(zé)編：徐煥斗）