分析新型自動氣象站幾個(gè)關(guān)鍵問題的維修對策

胡勇華　馬楚　周稀

摘 要：結(jié)合自動站的設(shè)備組成情況及其工作原理，分析了在其運(yùn)行過程中常見的故障，并提出要加強(qiáng)自動站的日常維護(hù)工作，有效保障自動站運(yùn)行的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高氣象業(yè)務(wù)的觀測質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：自動氣象站；觀測質(zhì)量；常見故障；數(shù)據(jù)傳輸

中圖分類號：P415.1+2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.06.130

自動氣象站投入運(yùn)行后，帶領(lǐng)氣象事業(yè)進(jìn)入了新的發(fā)展階段。作為地面氣象觀測的重要設(shè)備之一，新型自動站實(shí)現(xiàn)了對各氣象要素的不間斷觀測，提高了觀測要素?cái)?shù)據(jù)的存儲、傳輸和處理能力，在減輕了臺站工作人員勞動量的同時(shí)，有效地提高了觀測數(shù)據(jù)的實(shí)效性和準(zhǔn)確性。本文主要分析了我縣ZQZ型自動氣象站運(yùn)行期間出現(xiàn)的問題，并提出了相關(guān)的維護(hù)措施。

1 ZQZ型自動氣象站設(shè)備及其工作原理

1.1 自動氣象站主要設(shè)備

ZQZ型自動氣象站設(shè)備主要分為室內(nèi)設(shè)備和室外設(shè)備兩部分。其中，室內(nèi)設(shè)備包括HMP45D型溫濕度傳感器、ZQZ-TW1型地溫傳感器、EC9-1型或ZQZ-TF型風(fēng)向和風(fēng)速傳感器、1個(gè)地表溫度傳感器、1支測量草溫傳感器；室內(nèi)設(shè)備包括PTB220型氣壓傳感器、ZQZ-C II數(shù)據(jù)采集器、后備電源和UPS等設(shè)備。

1.2 自動氣象站設(shè)備工作原理

當(dāng)自動氣象站觀測到天氣變化時(shí)，就會使觀測要素傳感器發(fā)生變化，而各觀測要素傳感器輸出的電信號也會相應(yīng)地發(fā)生變化。這種變化經(jīng)過采集器采集和計(jì)算機(jī)處理后，會得到各氣象要素的實(shí)時(shí)值，并將其存入數(shù)據(jù)存儲器。通過通訊接口將數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)，并以統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)格形式顯示、存儲和打印。

2 常見故障

2.1 觀測氣象要素?cái)?shù)據(jù)異常

在自動站的日常運(yùn)行過程中，經(jīng)常出現(xiàn)觀測要素?cái)?shù)據(jù)異常的情況。根據(jù)不同觀測要素判斷和維修設(shè)備，具體包括以下2方面：①地溫?cái)?shù)據(jù)異常，地表、淺層和深層地溫傳感器容易受到雨水侵蝕、雷電破壞或蟲鼠啃食等。在夏季，當(dāng)自動站所在區(qū)域出現(xiàn)雷雨天氣時(shí)，淺層地溫值出現(xiàn)了不穩(wěn)定和跳變的情況。由此可以判斷，出現(xiàn)這種情況的原因是傳感器或相關(guān)主板地溫信號通道出現(xiàn)故障。這時(shí)，可以將室內(nèi)采集器后面板上地表溫度電纜插頭與淺層地溫電纜插頭的位置對調(diào)，此時(shí)觀察采集器或計(jì)算機(jī)上淺層地溫顯示數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)正常、沒有發(fā)生跳變，說明淺層地溫傳感器有故障，否則，便可判斷為主板地溫信號通道故障，只需更換新設(shè)備即可恢復(fù)正常。②氣壓數(shù)據(jù)異常，自動站氣象值與動槽水銀氣壓表數(shù)據(jù)存在較大的系統(tǒng)偏差。由此可以判斷，出現(xiàn)這種情況的原因是氣壓傳感器超差或損壞。自動站氣壓測量允許誤差為≤±0.3 hPa，與動槽水銀氣壓表的測量值合成最大誤差為0.55 hPa。如果氣壓傳感器年漂移≤±0.1 hPa/年，漂移誤差和示值誤差是同方向的，那么，設(shè)備使用一定時(shí)間后誤差將會不斷變大。因此，需要查看過去氣壓分鐘數(shù)據(jù)資料是否存在偏差或跳變的情況，可以采取替代法查看故障是否被消除。

2.2 電源故障

自動站的主要供電電源是由太陽能板、PV控制器和電池組成的。如果中心站的觀測資料在白天有顯示而晚上卻沒有，或主板和通訊模塊都沒有電，那么，基本可以判斷是電源系統(tǒng)的問題。要想解決這個(gè)問題，可以使用萬用表測量太陽能板是否有電壓輸出，如果沒有，則表明太陽能板有問題，這時(shí)就要輸入電壓繼續(xù)檢查PV控制器輸出端電壓是否存在異常。如果該控制器端沒有電壓，則說明PV控制器損壞；反之，則需檢查電瓶，嘗試更換新電瓶，斷開太陽能連線，查看PV控制器輸出端有無電壓輸出，有則表明電池?fù)p壞，需要更換電池。

2.3 采集器故障

在自動站運(yùn)行的過程中，如果采集器發(fā)生故障，會對臺站的數(shù)據(jù)處理造成嚴(yán)重的影響。常見的采集器故障有顯示屏無顯示或出現(xiàn)亂碼、秒閃等閃爍異常、采集器和微機(jī)無法正常通信、采集器主板溫度過高等，而表現(xiàn)出的故障現(xiàn)象為控制面板液晶屏不顯示，氣壓、溫度、濕度等要素值發(fā)生跳變。針對這部分故障，主要的解決辦法是將采集器復(fù)位，僅按前面板的復(fù)位鍵時(shí)一般都沒有效果，所以，可以將總復(fù)位開關(guān)置0，按前面板的復(fù)位鍵，總復(fù)位開關(guān)置1.這種操作方式將會丟失采集器存儲的數(shù)據(jù)，所以，以后卸載數(shù)據(jù)時(shí)，只能卸載這之后的數(shù)據(jù)。

2.4 電腦故障

出現(xiàn)電腦故障可能是設(shè)置不當(dāng)、系統(tǒng)不穩(wěn)定等多種原因造成的，它會對自動站數(shù)據(jù)存儲、上傳等產(chǎn)生重要的影響，使得數(shù)據(jù)無法及時(shí)處理和傳輸。因此，工作人員要加強(qiáng)對終端計(jì)算機(jī)的維護(hù)，規(guī)范操作流程，保障正常通信和數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸。

3 加強(qiáng)自動氣象站的日常維護(hù)工作

3.1 網(wǎng)絡(luò)維護(hù)

地方臺站應(yīng)根據(jù)其運(yùn)行狀態(tài)制訂相應(yīng)的規(guī)章制度，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的日常維護(hù)工作，確保各觀測設(shè)備在穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中運(yùn)行。定時(shí)檢查自動站資料上傳的情況，在正點(diǎn)發(fā)報(bào)前檢查網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，降低數(shù)據(jù)失誤率。另外，盡量不要使用局域網(wǎng)傳輸較大的文件，避免造成網(wǎng)絡(luò)堵塞的情況，使報(bào)文無法發(fā)出。在主要的運(yùn)行計(jì)算機(jī)上，關(guān)閉與氣象業(yè)務(wù)無關(guān)的軟件，避免造成計(jì)算機(jī)長時(shí)間運(yùn)行出現(xiàn)死機(jī)等不利的情況，要盡量保持內(nèi)網(wǎng)通暢，不使用外網(wǎng)連接。網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員應(yīng)加強(qiáng)維護(hù)工作，規(guī)范全體操作人員的操作，最大化地減少網(wǎng)絡(luò)故障，確保氣象觀測業(yè)務(wù)的順利進(jìn)行。

3.2 地溫、草面濕度傳感器的維護(hù)

地面濕度傳感器埋入地下的標(biāo)準(zhǔn)是1/2埋入、1/2露出，并且埋入土中的部分應(yīng)與土壤密切結(jié)合，及時(shí)清除露出土面的部分。在此要注意，降水、降雪過后要及時(shí)松土，松土后要將埋入傳感器周圍的土按壓結(jié)實(shí)，避免感應(yīng)地溫值與人工觀測值之間出現(xiàn)較大的誤差。降水后，應(yīng)及時(shí)檢查深層地溫傳感器管套是否進(jìn)水，如果有水要及時(shí)清理。草面溫度傳感器的草高應(yīng)保持在10 cm的高度，及時(shí)剪除超高部分，并定期清理草面溫度傳感器中的污物。

3.3 氣壓傳感器的維護(hù)

一般情況下，氣壓傳感器是安裝在室內(nèi)的，不會發(fā)生故障，但這也是容易被忽視的問題。因此，要制訂定期維護(hù)計(jì)劃，檢查氣孔口，防止其被蟲草等污物堵塞。