區(qū)域自動(dòng)氣象站故障預(yù)測(cè)方法的研究

程永明　張卉　江淵　薛博

摘 要：區(qū)域自動(dòng)氣象站是現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)中重要的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，因此，對(duì)它的維護(hù)尤為重視?？偨Y(jié)日常區(qū)域站的維護(hù)，介紹了區(qū)域站的常見(jiàn)故障，分析了各種故障發(fā)生的時(shí)間和頻率。為了更好地提前判斷可能性故障，利用GIS強(qiáng)大的空間分析功能和可視化特點(diǎn)，根據(jù)天氣實(shí)況和預(yù)報(bào)情況對(duì)其進(jìn)行空間分析，提前發(fā)現(xiàn)因天氣等外部環(huán)境可能引起故障的站點(diǎn)，解決了常規(guī)區(qū)域站故障維修的滯后性，提前消除故障隱患，變被動(dòng)為主動(dòng)，最大限度地減少了自動(dòng)站觀測(cè)數(shù)據(jù)缺測(cè)、異常的情況，提高了資料傳輸?shù)募皶r(shí)率和完整性。

關(guān)鍵詞：GIS；區(qū)域自動(dòng)氣象站；電池故障 ；數(shù)據(jù)采集設(shè)備

中圖分類號(hào)：P414.8+9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）04-0138-03

隨著氣象業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，氣象區(qū)域站已成為氣象數(shù)據(jù)采集的重要來(lái)源之一，對(duì)天氣實(shí)況資料的統(tǒng)計(jì)起著重要的作用。區(qū)域自動(dòng)氣象站是氣象部門(mén)進(jìn)行業(yè)務(wù)科研、氣象服務(wù)的重要基礎(chǔ)，它有著站點(diǎn)較多、分布面廣、數(shù)據(jù)傳輸復(fù)雜、無(wú)人值守等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)導(dǎo)致其故障率較高，給維護(hù)增加了難度，從而影響業(yè)務(wù)質(zhì)量。發(fā)現(xiàn)故障再解決必然對(duì)資料的完整性和傳輸?shù)募皶r(shí)率造成影響，因此，對(duì)氣象區(qū)域站進(jìn)行故障預(yù)測(cè)分析，將GIS技術(shù)應(yīng)用于故障預(yù)測(cè)中是非常有意義的。GIS技術(shù)的快速發(fā)展，氣象行業(yè)也逐步將GIS應(yīng)用于各項(xiàng)氣象工作中，比如，廣泛使用的MICAPS正是在GIS的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)而來(lái)的，充分體現(xiàn)了GIS技術(shù)的實(shí)用性和可行性。依托GIS特有的空間分析功能提前發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)故障的站點(diǎn)，這對(duì)于區(qū)域站維護(hù)工作有著極大的輔助作用，也對(duì)保證區(qū)域站傳輸資料的完整性和提高傳輸效率有著重要的意義。

1 區(qū)域站常見(jiàn)故障分析

區(qū)域自動(dòng)氣象站大部分都安裝于野外，所處環(huán)境惡劣，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不是很好，因此設(shè)備經(jīng)常因?yàn)橥ㄐ拧⑻鞖獾葐?wèn)題發(fā)生故障，造成資料短缺等不良后果。尤其北方冬天日照時(shí)間短，溫度較低，直接影響到了電池的使用時(shí)間。以往的維修經(jīng)驗(yàn)表明，長(zhǎng)治市區(qū)域站故障主要以下三類故障。

1.1 設(shè)備供電系統(tǒng)故障

區(qū)域站野外作業(yè)的特點(diǎn)決定其供電方式為太陽(yáng)能和蓄電池兩種。對(duì)于市電供電而言，這兩種供電方式穩(wěn)定性差，對(duì)外界環(huán)境及其天氣變化依賴性較強(qiáng)，且電池的使用時(shí)間有限，所以出現(xiàn)故障的頻率較高。

供電系統(tǒng)發(fā)生故障的原因主要有：太陽(yáng)能板故障導(dǎo)致不能及時(shí)給電池充電，主板的供電模塊故障導(dǎo)致不能給電池充電，電池本身出現(xiàn)故障，供電系統(tǒng)線路故障。

1.2 網(wǎng)絡(luò)通信軟故障

目前，長(zhǎng)治市所有區(qū)域氣象自動(dòng)站均采用移動(dòng)、聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸資料，由于移動(dòng)和聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋范圍有限，加上部分地區(qū)有其他通信波段影響信號(hào)，所以由于通信不暢導(dǎo)致的資料短缺也時(shí)有發(fā)生。

1.3 區(qū)域站備件故障

相對(duì)于供電和網(wǎng)絡(luò)故障而言，區(qū)域站備件發(fā)生故障的概率較低。

1.4 故障狀況分析

結(jié)合長(zhǎng)治各縣市的故障類型對(duì)氣象區(qū)域站的維護(hù)提供一些參考，以下是長(zhǎng)治市各縣市2012年區(qū)域站維修維護(hù)情況表。

由表1可以得知，2012年長(zhǎng)治市共維護(hù)區(qū)域站101次，其中，網(wǎng)絡(luò)故障率占35%，供電故障率占62%，備件故障率占3%.從表2可以看出，供電故障在全年四個(gè)季節(jié)中均為發(fā)生率最高的故障，且夏季和冬季為供電故障的高發(fā)期。網(wǎng)絡(luò)故障率雖較高，但由于區(qū)域站所適用的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備均為第三方技術(shù)，不易處理，因此，本文主要研究如何提前預(yù)防供電系統(tǒng)發(fā)生故障，消除故障隱患，做到防患于未然，有效地解決并預(yù)防供電故障，有力地減少區(qū)域站的故障率，對(duì)提高區(qū)域站傳輸資料的完整性和傳輸及時(shí)率有著重要的意義。

2 區(qū)域站供電系統(tǒng)存在的故障隱患

供電系統(tǒng)是維持區(qū)域站工作的動(dòng)力之源，供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行是確保區(qū)域站正常工作的前提，也是區(qū)域站發(fā)生故障時(shí)首要排查的一項(xiàng)工作。區(qū)域站的供電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能板和蓄電池兩部分組成，因此，確保太陽(yáng)能板和蓄電池正常運(yùn)行，便可以消除供電系統(tǒng)存在的故障隱患。

2.1 建立電池使用情況數(shù)據(jù)庫(kù)

任何型號(hào)、品牌的電池都會(huì)有使用壽命。長(zhǎng)治市區(qū)域站的電池由于安裝時(shí)間不統(tǒng)一，使得目前使用的電池新舊不一，部分電池已經(jīng)存在故障隱患。為了更好地排除電池存在的故障隱患，應(yīng)對(duì)各個(gè)區(qū)域站的電池使用情況作詳細(xì)統(tǒng)計(jì)，建立電池使用情況數(shù)據(jù)庫(kù)，從而實(shí)現(xiàn)可隨時(shí)查看各個(gè)站點(diǎn)的電池使用情況，摸清哪些電池容易出問(wèn)題、哪些需要更換等具體情況。

在區(qū)域站維護(hù)工作中發(fā)現(xiàn)，電池同時(shí)出現(xiàn)故障的站點(diǎn)往往是同一時(shí)間安裝或同一時(shí)間更換過(guò)電池的區(qū)域站，因?yàn)殡姵厥褂脮r(shí)間越久，故障率越高。比如，在2012年的維護(hù)工作中，一周內(nèi)突然出現(xiàn)較大面積站點(diǎn)的電池故障，經(jīng)過(guò)檢索電池?cái)?shù)據(jù)庫(kù)發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)電池故障的這些站點(diǎn)均為4年前安裝的區(qū)域站，已超過(guò)了保質(zhì)期。為了消除電池故障的隱患，用萬(wàn)用表測(cè)量了同一批安裝的區(qū)域站電池，發(fā)現(xiàn)70%以上的電池電壓均不到6 V，而區(qū)域站正常工作要求的電壓至少在6.5 V以上。因此，建立各個(gè)區(qū)域站電池使用情況數(shù)據(jù)庫(kù)可更方便地檢索出哪些站點(diǎn)將有故障隱患，提前更換電池或給原有電池充電，防止出現(xiàn)因電池問(wèn)題導(dǎo)致的區(qū)域站故障。

2.2 天氣現(xiàn)象對(duì)區(qū)域站供電系統(tǒng)的影響

一般情況，區(qū)域站均安裝于野外，受天氣等外界環(huán)境影響較大。在區(qū)域站的日常維護(hù)維修中發(fā)現(xiàn)有兩種影響區(qū)域站電池正常工作的因素。

2.2.1 季節(jié)性氣候影響

電池容量和溫度有著密切的關(guān)系，相同的電池在不同的溫度下有效使用時(shí)間也不同。表3是電池容量和溫度的具體關(guān)系表。

從表3可以看出，夏季的溫度較高，電池有效使用率較高；冬季溫度較低，電池有效使用率也較低。結(jié)合表2的實(shí)際維修情況可得出，夏季雖然電池有效使用率較高，但對(duì)于北方地區(qū)而言，夏季正好為一年中的雨季，陰雨天氣較多，直接影響太陽(yáng)能供電，所以夏季也是供電故障率較高的季節(jié)。北方冬季較冷，極低的氣溫直接影響區(qū)域站蓄電池的使用時(shí)長(zhǎng)，所以根據(jù)表3電池容量與溫度的關(guān)系可得出，冬季為區(qū)域站電池故障的高發(fā)期；同時(shí)，表2季節(jié)性區(qū)域站故障率也說(shuō)明了北方夏季和冬季均為區(qū)域站供電故障的高發(fā)期。endprint

2.2.2 具體天氣影響

太陽(yáng)能供電能否正常運(yùn)行，首先取決于日照情況，所以，天氣情況直接影響太陽(yáng)能工作，充足的日照可保證區(qū)域站電池能有效得到太陽(yáng)能的充電；反之，日照條件不足，則會(huì)影響區(qū)域站電池的充電，從而影響區(qū)域站的正常供電。就長(zhǎng)治地區(qū)而言，大霧天氣、陰雨天氣和降雪天氣都會(huì)影響日照時(shí)間，從而影響區(qū)域站太陽(yáng)能供電。

2.2.2.1 大霧天氣對(duì)區(qū)域站太陽(yáng)能供電的影響

大霧天氣由于能見(jiàn)度較差，導(dǎo)致日照條件不足，影響太陽(yáng)能板工作，所以大霧天氣會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)能不能正常工作。

2.2.2.2 陰雨天氣對(duì)區(qū)域站太陽(yáng)能供電的影響

連續(xù)陰天或連續(xù)陰雨天氣均對(duì)太陽(yáng)能供電的正常工作造成了很大影響，甚至完全不能進(jìn)行太陽(yáng)能供電，而區(qū)域站安裝的蓄電池使用時(shí)間有限，如果得不到及時(shí)充電，則很難保證區(qū)域站的正常運(yùn)行。所以根據(jù)蓄電池的使用時(shí)間，超過(guò)最長(zhǎng)使用時(shí)間后再得不到太陽(yáng)能的充電補(bǔ)給，就會(huì)因供電電壓不足造成區(qū)域站故障。

2.2.2.3 降雪天氣對(duì)區(qū)域站太陽(yáng)能供電的影響

降雪天氣對(duì)區(qū)域站太陽(yáng)能供電的影響可以被納入陰雨天氣的影響，唯一不同的就是陰雨天氣過(guò)后就可恢復(fù)太陽(yáng)能的正常供電，而降雪則要考慮降雪深度和降雪后的天氣情況。由于降雪后太陽(yáng)能板被雪覆蓋，太陽(yáng)能供電受到影響。所以，要結(jié)合實(shí)際的天氣情況，分析太陽(yáng)能的工作情況。如果降雪后天氣晴朗，溫度可達(dá)到融雪溫度，則不影響太陽(yáng)能供電；如果達(dá)不到融雪溫度，或繼續(xù)陰天則會(huì)影響太陽(yáng)能供電。

2.2.2.4 克服天氣影響的有效方法

結(jié)合天氣情況對(duì)區(qū)域氣象站影響可以分析得出，如何在天氣情況不利于太陽(yáng)能正常工作時(shí)盡量延長(zhǎng)蓄電池的使用時(shí)間，如何在短時(shí)間內(nèi)找到故障原因或排除發(fā)生故障的隱患，則是減輕區(qū)域站受天氣影響程度的有效途徑。通過(guò)GIS特有的空間分析及地理信息可視化功能，可快速地判斷出因天氣原因可能出現(xiàn)故障的區(qū)域站，可提前有效地消除故障隱患，有利于提高了區(qū)域站的工作效率和資料傳輸?shù)募皶r(shí)率和完整性。

3 用GIS手段分析天氣對(duì)區(qū)域站供電影響

GIS有強(qiáng)大的空間分析功能，利用GIS空間可以對(duì)一些數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析。氣象系統(tǒng)已將GIS技術(shù)應(yīng)用于氣象服務(wù)中，比如利用GIS技術(shù)制作天氣預(yù)報(bào)圖、天氣實(shí)況圖等。將現(xiàn)有的天氣預(yù)報(bào)圖和天氣實(shí)況圖作為數(shù)據(jù)源，結(jié)合影響區(qū)域站供電工作的故障權(quán)重值進(jìn)行疊加分析，從而判斷可能出現(xiàn)故障的區(qū)域站點(diǎn)。

區(qū)域站供電工作的故障權(quán)重可通過(guò)電池有效使用時(shí)長(zhǎng)來(lái)計(jì)算，根據(jù)華云公司提供的區(qū)域站供電信息，一般4要素區(qū)域?yàn)? W左右，正常工作電壓為6.5 V，通過(guò)公式P=UI，可計(jì)算出額定電流為0.46 A，四要素區(qū)域站均安裝有3塊電池，每塊電池的額定容量為10 Ah，所以電池在理想情況下可持續(xù)使用65.2 h，不到3 d時(shí)間。所以，在利用ARCGIS進(jìn)行空間分析時(shí)，所使用的故障權(quán)重就是區(qū)域站電池的有效工作時(shí)長(zhǎng)。

以長(zhǎng)治市夏季陰雨天氣為例進(jìn)行分析，首先通過(guò)ARCGIS軟件進(jìn)行建模，將各區(qū)域站站點(diǎn)信息經(jīng)過(guò)投影顯示于地圖中，再對(duì)其進(jìn)行疊加分析判斷。

利用ARCGIS的空間分析技術(shù)，可快速地分析出可能出現(xiàn)供電故障的區(qū)域站，在一定程度上克服了常規(guī)區(qū)域站故障維修的滯后性，變被動(dòng)為主動(dòng)，提前為可能出現(xiàn)故障的站點(diǎn)進(jìn)行充電補(bǔ)給，可有效地避免因電池問(wèn)題造成區(qū)域站故障，保證了區(qū)域站資料傳輸?shù)募皶r(shí)性和完整性。

4 結(jié)束語(yǔ)

利用GIS空間分析功能排查區(qū)域站電池故障是一種可行而有效的方法，但ARCGIS這個(gè)平臺(tái)，在數(shù)據(jù)的更新方面還存在很大缺陷，特別是對(duì)天氣情況對(duì)區(qū)域站電池的影響只作了有限的分析，如果要對(duì)不同數(shù)據(jù)和不同需求作更有價(jià)值的分析，則需要基于GIS的組件式進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。這樣就可以根據(jù)用戶不同的要求將多種分析功能集成到一個(gè)系統(tǒng)中，便于進(jìn)行更為科學(xué)合理的比較分析。

參考文獻(xiàn)

[1]姜冬梅，薛亮美.區(qū)域氣象觀測(cè)站常見(jiàn)故障分析及解決辦法[J].山東氣象，2010年（1）.

[2]王大鵬，金巖.區(qū)域自動(dòng)氣象站常見(jiàn)故障及對(duì)策[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2011（20）.

[3]劉根強(qiáng).四要素區(qū)域自動(dòng)氣象站的維護(hù)[J].北京農(nóng)業(yè)，2011（33）.

作者簡(jiǎn)介：程永明（1984—），男，昆明理工大學(xué)碩士研究生，現(xiàn)就職于山西省長(zhǎng)治市氣象局。

〔編輯：陳文強(qiáng)〕

Abstract： Regional AWS is important modern meteorological service data acquisition devices， so particular attention to its maintenance. Summarizes the daily maintenance of regional stations， introduced the common faults regional stations， and analyzes the time and frequency of various faults. In order to better determine in advance the possibility of failure， the use of powerful GIS spatial analysis and visualization features， its spatial analysis based on live weather conditions and forecasts， early discovery due to weather and other external environment may cause a malfunction of the site， to solve the general area lag fault repair station in advance to eliminate hidden faults， change from passive to active， to minimize the lack of observational data measured automatically stop abnormal situation， improve the timeliness and completeness of data transmission rate.

Key words： GIS； zone automatic weather stations； battery failure； data acquisition devicesendprint

2.2.2 具體天氣影響

太陽(yáng)能供電能否正常運(yùn)行，首先取決于日照情況，所以，天氣情況直接影響太陽(yáng)能工作，充足的日照可保證區(qū)域站電池能有效得到太陽(yáng)能的充電；反之，日照條件不足，則會(huì)影響區(qū)域站電池的充電，從而影響區(qū)域站的正常供電。就長(zhǎng)治地區(qū)而言，大霧天氣、陰雨天氣和降雪天氣都會(huì)影響日照時(shí)間，從而影響區(qū)域站太陽(yáng)能供電。

2.2.2.1 大霧天氣對(duì)區(qū)域站太陽(yáng)能供電的影響

大霧天氣由于能見(jiàn)度較差，導(dǎo)致日照條件不足，影響太陽(yáng)能板工作，所以大霧天氣會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)能不能正常工作。

2.2.2.2 陰雨天氣對(duì)區(qū)域站太陽(yáng)能供電的影響

連續(xù)陰天或連續(xù)陰雨天氣均對(duì)太陽(yáng)能供電的正常工作造成了很大影響，甚至完全不能進(jìn)行太陽(yáng)能供電，而區(qū)域站安裝的蓄電池使用時(shí)間有限，如果得不到及時(shí)充電，則很難保證區(qū)域站的正常運(yùn)行。所以根據(jù)蓄電池的使用時(shí)間，超過(guò)最長(zhǎng)使用時(shí)間后再得不到太陽(yáng)能的充電補(bǔ)給，就會(huì)因供電電壓不足造成區(qū)域站故障。

2.2.2.3 降雪天氣對(duì)區(qū)域站太陽(yáng)能供電的影響

降雪天氣對(duì)區(qū)域站太陽(yáng)能供電的影響可以被納入陰雨天氣的影響，唯一不同的就是陰雨天氣過(guò)后就可恢復(fù)太陽(yáng)能的正常供電，而降雪則要考慮降雪深度和降雪后的天氣情況。由于降雪后太陽(yáng)能板被雪覆蓋，太陽(yáng)能供電受到影響。所以，要結(jié)合實(shí)際的天氣情況，分析太陽(yáng)能的工作情況。如果降雪后天氣晴朗，溫度可達(dá)到融雪溫度，則不影響太陽(yáng)能供電；如果達(dá)不到融雪溫度，或繼續(xù)陰天則會(huì)影響太陽(yáng)能供電。

2.2.2.4 克服天氣影響的有效方法

結(jié)合天氣情況對(duì)區(qū)域氣象站影響可以分析得出，如何在天氣情況不利于太陽(yáng)能正常工作時(shí)盡量延長(zhǎng)蓄電池的使用時(shí)間，如何在短時(shí)間內(nèi)找到故障原因或排除發(fā)生故障的隱患，則是減輕區(qū)域站受天氣影響程度的有效途徑。通過(guò)GIS特有的空間分析及地理信息可視化功能，可快速地判斷出因天氣原因可能出現(xiàn)故障的區(qū)域站，可提前有效地消除故障隱患，有利于提高了區(qū)域站的工作效率和資料傳輸?shù)募皶r(shí)率和完整性。

3 用GIS手段分析天氣對(duì)區(qū)域站供電影響

GIS有強(qiáng)大的空間分析功能，利用GIS空間可以對(duì)一些數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析。氣象系統(tǒng)已將GIS技術(shù)應(yīng)用于氣象服務(wù)中，比如利用GIS技術(shù)制作天氣預(yù)報(bào)圖、天氣實(shí)況圖等。將現(xiàn)有的天氣預(yù)報(bào)圖和天氣實(shí)況圖作為數(shù)據(jù)源，結(jié)合影響區(qū)域站供電工作的故障權(quán)重值進(jìn)行疊加分析，從而判斷可能出現(xiàn)故障的區(qū)域站點(diǎn)。

區(qū)域站供電工作的故障權(quán)重可通過(guò)電池有效使用時(shí)長(zhǎng)來(lái)計(jì)算，根據(jù)華云公司提供的區(qū)域站供電信息，一般4要素區(qū)域?yàn)? W左右，正常工作電壓為6.5 V，通過(guò)公式P=UI，可計(jì)算出額定電流為0.46 A，四要素區(qū)域站均安裝有3塊電池，每塊電池的額定容量為10 Ah，所以電池在理想情況下可持續(xù)使用65.2 h，不到3 d時(shí)間。所以，在利用ARCGIS進(jìn)行空間分析時(shí)，所使用的故障權(quán)重就是區(qū)域站電池的有效工作時(shí)長(zhǎng)。

以長(zhǎng)治市夏季陰雨天氣為例進(jìn)行分析，首先通過(guò)ARCGIS軟件進(jìn)行建模，將各區(qū)域站站點(diǎn)信息經(jīng)過(guò)投影顯示于地圖中，再對(duì)其進(jìn)行疊加分析判斷。

利用ARCGIS的空間分析技術(shù)，可快速地分析出可能出現(xiàn)供電故障的區(qū)域站，在一定程度上克服了常規(guī)區(qū)域站故障維修的滯后性，變被動(dòng)為主動(dòng)，提前為可能出現(xiàn)故障的站點(diǎn)進(jìn)行充電補(bǔ)給，可有效地避免因電池問(wèn)題造成區(qū)域站故障，保證了區(qū)域站資料傳輸?shù)募皶r(shí)性和完整性。

4 結(jié)束語(yǔ)

利用GIS空間分析功能排查區(qū)域站電池故障是一種可行而有效的方法，但ARCGIS這個(gè)平臺(tái)，在數(shù)據(jù)的更新方面還存在很大缺陷，特別是對(duì)天氣情況對(duì)區(qū)域站電池的影響只作了有限的分析，如果要對(duì)不同數(shù)據(jù)和不同需求作更有價(jià)值的分析，則需要基于GIS的組件式進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。這樣就可以根據(jù)用戶不同的要求將多種分析功能集成到一個(gè)系統(tǒng)中，便于進(jìn)行更為科學(xué)合理的比較分析。

參考文獻(xiàn)

[1]姜冬梅，薛亮美.區(qū)域氣象觀測(cè)站常見(jiàn)故障分析及解決辦法[J].山東氣象，2010年（1）.

[2]王大鵬，金巖.區(qū)域自動(dòng)氣象站常見(jiàn)故障及對(duì)策[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2011（20）.

[3]劉根強(qiáng).四要素區(qū)域自動(dòng)氣象站的維護(hù)[J].北京農(nóng)業(yè)，2011（33）.

作者簡(jiǎn)介：程永明（1984—），男，昆明理工大學(xué)碩士研究生，現(xiàn)就職于山西省長(zhǎng)治市氣象局。

〔編輯：陳文強(qiáng)〕

Abstract： Regional AWS is important modern meteorological service data acquisition devices， so particular attention to its maintenance. Summarizes the daily maintenance of regional stations， introduced the common faults regional stations， and analyzes the time and frequency of various faults. In order to better determine in advance the possibility of failure， the use of powerful GIS spatial analysis and visualization features， its spatial analysis based on live weather conditions and forecasts， early discovery due to weather and other external environment may cause a malfunction of the site， to solve the general area lag fault repair station in advance to eliminate hidden faults， change from passive to active， to minimize the lack of observational data measured automatically stop abnormal situation， improve the timeliness and completeness of data transmission rate.

Key words： GIS； zone automatic weather stations； battery failure； data acquisition devicesendprint

2.2.2 具體天氣影響

太陽(yáng)能供電能否正常運(yùn)行，首先取決于日照情況，所以，天氣情況直接影響太陽(yáng)能工作，充足的日照可保證區(qū)域站電池能有效得到太陽(yáng)能的充電；反之，日照條件不足，則會(huì)影響區(qū)域站電池的充電，從而影響區(qū)域站的正常供電。就長(zhǎng)治地區(qū)而言，大霧天氣、陰雨天氣和降雪天氣都會(huì)影響日照時(shí)間，從而影響區(qū)域站太陽(yáng)能供電。

2.2.2.1 大霧天氣對(duì)區(qū)域站太陽(yáng)能供電的影響

大霧天氣由于能見(jiàn)度較差，導(dǎo)致日照條件不足，影響太陽(yáng)能板工作，所以大霧天氣會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)能不能正常工作。

2.2.2.2 陰雨天氣對(duì)區(qū)域站太陽(yáng)能供電的影響

連續(xù)陰天或連續(xù)陰雨天氣均對(duì)太陽(yáng)能供電的正常工作造成了很大影響，甚至完全不能進(jìn)行太陽(yáng)能供電，而區(qū)域站安裝的蓄電池使用時(shí)間有限，如果得不到及時(shí)充電，則很難保證區(qū)域站的正常運(yùn)行。所以根據(jù)蓄電池的使用時(shí)間，超過(guò)最長(zhǎng)使用時(shí)間后再得不到太陽(yáng)能的充電補(bǔ)給，就會(huì)因供電電壓不足造成區(qū)域站故障。

2.2.2.3 降雪天氣對(duì)區(qū)域站太陽(yáng)能供電的影響

降雪天氣對(duì)區(qū)域站太陽(yáng)能供電的影響可以被納入陰雨天氣的影響，唯一不同的就是陰雨天氣過(guò)后就可恢復(fù)太陽(yáng)能的正常供電，而降雪則要考慮降雪深度和降雪后的天氣情況。由于降雪后太陽(yáng)能板被雪覆蓋，太陽(yáng)能供電受到影響。所以，要結(jié)合實(shí)際的天氣情況，分析太陽(yáng)能的工作情況。如果降雪后天氣晴朗，溫度可達(dá)到融雪溫度，則不影響太陽(yáng)能供電；如果達(dá)不到融雪溫度，或繼續(xù)陰天則會(huì)影響太陽(yáng)能供電。

2.2.2.4 克服天氣影響的有效方法

結(jié)合天氣情況對(duì)區(qū)域氣象站影響可以分析得出，如何在天氣情況不利于太陽(yáng)能正常工作時(shí)盡量延長(zhǎng)蓄電池的使用時(shí)間，如何在短時(shí)間內(nèi)找到故障原因或排除發(fā)生故障的隱患，則是減輕區(qū)域站受天氣影響程度的有效途徑。通過(guò)GIS特有的空間分析及地理信息可視化功能，可快速地判斷出因天氣原因可能出現(xiàn)故障的區(qū)域站，可提前有效地消除故障隱患，有利于提高了區(qū)域站的工作效率和資料傳輸?shù)募皶r(shí)率和完整性。

3 用GIS手段分析天氣對(duì)區(qū)域站供電影響

GIS有強(qiáng)大的空間分析功能，利用GIS空間可以對(duì)一些數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析。氣象系統(tǒng)已將GIS技術(shù)應(yīng)用于氣象服務(wù)中，比如利用GIS技術(shù)制作天氣預(yù)報(bào)圖、天氣實(shí)況圖等。將現(xiàn)有的天氣預(yù)報(bào)圖和天氣實(shí)況圖作為數(shù)據(jù)源，結(jié)合影響區(qū)域站供電工作的故障權(quán)重值進(jìn)行疊加分析，從而判斷可能出現(xiàn)故障的區(qū)域站點(diǎn)。

區(qū)域站供電工作的故障權(quán)重可通過(guò)電池有效使用時(shí)長(zhǎng)來(lái)計(jì)算，根據(jù)華云公司提供的區(qū)域站供電信息，一般4要素區(qū)域?yàn)? W左右，正常工作電壓為6.5 V，通過(guò)公式P=UI，可計(jì)算出額定電流為0.46 A，四要素區(qū)域站均安裝有3塊電池，每塊電池的額定容量為10 Ah，所以電池在理想情況下可持續(xù)使用65.2 h，不到3 d時(shí)間。所以，在利用ARCGIS進(jìn)行空間分析時(shí)，所使用的故障權(quán)重就是區(qū)域站電池的有效工作時(shí)長(zhǎng)。

以長(zhǎng)治市夏季陰雨天氣為例進(jìn)行分析，首先通過(guò)ARCGIS軟件進(jìn)行建模，將各區(qū)域站站點(diǎn)信息經(jīng)過(guò)投影顯示于地圖中，再對(duì)其進(jìn)行疊加分析判斷。

利用ARCGIS的空間分析技術(shù)，可快速地分析出可能出現(xiàn)供電故障的區(qū)域站，在一定程度上克服了常規(guī)區(qū)域站故障維修的滯后性，變被動(dòng)為主動(dòng)，提前為可能出現(xiàn)故障的站點(diǎn)進(jìn)行充電補(bǔ)給，可有效地避免因電池問(wèn)題造成區(qū)域站故障，保證了區(qū)域站資料傳輸?shù)募皶r(shí)性和完整性。

4 結(jié)束語(yǔ)

利用GIS空間分析功能排查區(qū)域站電池故障是一種可行而有效的方法，但ARCGIS這個(gè)平臺(tái)，在數(shù)據(jù)的更新方面還存在很大缺陷，特別是對(duì)天氣情況對(duì)區(qū)域站電池的影響只作了有限的分析，如果要對(duì)不同數(shù)據(jù)和不同需求作更有價(jià)值的分析，則需要基于GIS的組件式進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。這樣就可以根據(jù)用戶不同的要求將多種分析功能集成到一個(gè)系統(tǒng)中，便于進(jìn)行更為科學(xué)合理的比較分析。

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作者簡(jiǎn)介：程永明（1984—），男，昆明理工大學(xué)碩士研究生，現(xiàn)就職于山西省長(zhǎng)治市氣象局。

〔編輯：陳文強(qiáng)〕

Abstract： Regional AWS is important modern meteorological service data acquisition devices， so particular attention to its maintenance. Summarizes the daily maintenance of regional stations， introduced the common faults regional stations， and analyzes the time and frequency of various faults. In order to better determine in advance the possibility of failure， the use of powerful GIS spatial analysis and visualization features， its spatial analysis based on live weather conditions and forecasts， early discovery due to weather and other external environment may cause a malfunction of the site， to solve the general area lag fault repair station in advance to eliminate hidden faults， change from passive to active， to minimize the lack of observational data measured automatically stop abnormal situation， improve the timeliness and completeness of data transmission rate.

Key words： GIS； zone automatic weather stations； battery failure； data acquisition devicesendprint