新型自動氣象站故障分析與排除

黎錦雷，韋菊，楊玉靜

（1.梧州市氣象局，廣西 梧州，543000；2.武宣縣氣象局，廣西 武宣，545900；桂平市氣象局，廣西 桂平，537200）

新型自動氣象站故障分析與排除

黎錦雷1，韋菊2，楊玉靜3

（1.梧州市氣象局，廣西 梧州，543000；2.武宣縣氣象局，廣西 武宣，545900；桂平市氣象局，廣西 桂平，537200）

為了使基層臺站人員對新型自動站設(shè)備的故障易于處理。通過對新型自動站硬件故障的分析，找出原因，提出排查的一些思路，以供借鑒。

新型自動站；故障分析；排除

對自動站的故障進行分析與排除，需要必要的工具，遵循一定的原則，對整個自動站的軟硬件有足夠的了解，并形成自己的思路與方法，才能快速解決故障。

1 維護維修必備工具

排查故障必備的工具主要有：筆記本電腦（帶有串口調(diào)試助手軟件）、萬用表、USB轉(zhuǎn)串口線（DB9孔）、雙DB9連接線、采集器測試線、回形針以及螺絲刀等。這些工具是排查故障的得力助手，基層臺站應(yīng)配備齊全，才能更好開展維護維修工作。

2 故障分析和判斷的原則

自動站的維護維修工作要注意遵循以下幾個原則：安全原則、邏輯原則、分解原則、替代原則。

安全原則，即插拔電源時要注意用電安全。

邏輯原則，即分析自動站系統(tǒng)的電路原理，從故障的表象出發(fā)，找出最符合邏輯的故障原因，從而判別故障部位。

分解原則，即將整個自動站設(shè)備分解為幾個部分，各部分獨立進行分析判斷。

替代原則，即根據(jù)電路原理進行分析，大致分析出故障部位后，用好的組件替代壞的組件。

3 常見故障分析與排查

3.1 故障類型

從故障類型進行劃分，新型自動站常見故障可以分為硬件故障和軟件故障。硬件故障包括傳感器故障、通信故障和電源故障。軟件故障則主要是ISOS業(yè)務(wù)軟件的故障。

軟件故障，一般為設(shè)置不正確或者與硬件不匹配所造成，或者為軟件自身的缺陷造成。

傳感器故障，一般為傳感器損壞導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺測，或者傳感器漂移等造成數(shù)據(jù)測量值與實際值偏差較大。

通信故障，主要是通信線路的損壞造成數(shù)據(jù)的異?；蛘呷睖y，如通信線路的開路、短路等。

電源故障，主要是給采集器或傳感器的供電異常而造成數(shù)據(jù)的異常。常見的故障有開路、短路、供電電壓異常等情況。

除以上情況外，外界的磁場干擾、自動站設(shè)備接地不良等也會造成測量數(shù)據(jù)的異常，需要在排除以上故障的影響后進行排查。

3.2 故障排查思路

在日常工作中，對設(shè)備進行故障排查的一般思路是根據(jù)現(xiàn)象確定故障，首先查看相應(yīng)指示燈的狀態(tài)，然后檢查供電情況，最后進行測量、診斷分析、排除故障。通常的故障狀況可以分為整站數(shù)據(jù)異常、某一類觀測數(shù)據(jù)異常、某一項觀測數(shù)據(jù)異常等。

3.2.1 整站數(shù)據(jù)異常

新型自動站整站數(shù)據(jù)異常或者缺測，故障點主要集中在主采集器至計算機這一段設(shè)備?；蚴侵鞑杉鞯墓╇姽收?，或是主采集器死機或者損壞，或是主采集器至計算機的通信線纜、串口出現(xiàn)故障。對于這一類型的故障問題，排查的步驟如下：

（1）測量供電電壓。測量主采集器的供電電壓是否在12-14V之間，如電壓異常則為電源故障。

（2）檢查主采集器。查看主采集器的運行指示燈閃爍是否正常，必要時重啟主采集器。如重啟采集器后仍未有數(shù)據(jù)，可使用串口調(diào)試線將筆記本電腦連接主采集器的通訊端口，通過ISOS軟件或串口調(diào)試工具查看自動站數(shù)據(jù)是否正常。如不能正常，則應(yīng)為主采集器故障。如能正常讀取數(shù)據(jù)，則為通訊線路至計算機之間的故障。

（3）檢查通訊線路。通信線纜兩端同時去除串口隔離器后恢復(fù)正常，則為串口隔離器損壞；換用備用通信線纜后恢復(fù)正常，則原通信線纜出現(xiàn)故障；以上兩步均未恢復(fù)正常，則將通信線纜接至備用計算機，若恢復(fù)正常，則應(yīng)為計算機的串口出現(xiàn)故障。

（4）檢查其他部件。如經(jīng)過以上排查后，整站數(shù)據(jù)仍異常，則需考慮排查整個系統(tǒng)的接地情況、有無外界強磁場等干擾源的影響。

3.2.2 某一類觀測數(shù)據(jù)異常

某一類觀測數(shù)據(jù)異常，是指同一類的兩個或以上要素同時出現(xiàn)異常或缺測，如溫度、濕度同時異常，不同層次的地溫出現(xiàn)兩個或以上同時異常等。這一類的故障點一般存在于傳感器至主采集器之間，排查的一般步驟如下：

（1）檢查供電電壓。首先檢查分采集器的供電電壓是否正常（12-14V之間），如不正常，則需檢查分采集器的供電線路是否有開路或短路的現(xiàn)象。

（2）主采與分采通訊。檢查分采與主采之間的通訊線纜是否有開路、短路的現(xiàn)象。

（3）檢查分采是否正常工作。通過主采發(fā)命令讀取分采數(shù)據(jù)，或?qū)⒐P記本電腦通過調(diào)試線連接分采的調(diào)試端口發(fā)送命令，可檢查分采工作狀態(tài)是否正常。也可以直接通過更換分采的方式排除分采異常導(dǎo)致的故障。

（4）檢查相應(yīng)的傳感器是否正常，傳感器至分采的線路是否正常，接頭是否接好。

對于某一類要素異?；蛉睖y的故障，多是由于主采至分采之間的線路（供電、通訊）或者分采的故障引起，而兩個或以上傳感器以及傳感器至分采的線路同時出現(xiàn)故障的概率較小。

3.2.3 某一項觀測數(shù)據(jù)異常

對于某一項要素異常的故障，排查方法比較簡單，步驟一般如下：

（1）檢查供電電壓。對于一定電壓范圍才能正常工作的傳感器，首先測量傳感器的供電電壓是否正常。

（2）檢查傳感器。便于更換或不易測量的傳感器（氣壓、濕度等），可直接更換來判斷是否為傳感器的故障；不便更換或易于測量的傳感器（如地溫、雨量等），則先通過測量傳感器的輸出值判斷是否為傳感器故障再進行更換。

（3）檢查線路。排除傳感器故障后，則應(yīng)檢查各個接頭處是否有接觸不良、接地狀況不佳等。大多數(shù)的傳感器信號傳輸通道經(jīng)過防雷板，進行線路故障排查時也需要檢查防雷板對應(yīng)的通道是否有故障。

3.3 故障排查實例

3.3.1 整站數(shù)據(jù)缺測

2014年6月，A觀測站出現(xiàn)新型自動站監(jiān)控軟件界面數(shù)據(jù)全部缺測的情況。

值班員發(fā)現(xiàn)異常情況后，關(guān)閉并重啟業(yè)務(wù)軟件，故障依舊。打開采集箱后，觀察到主采集器指示燈不亮，使用萬用表測量發(fā)現(xiàn)供電電壓遠(yuǎn)低于正常值，初步確定為電源供電故障。

值班員再次檢查發(fā)現(xiàn)采集箱內(nèi)的交流供電空氣開關(guān)呈斷開狀態(tài)，測量交流供電電壓正常，閉合空氣開關(guān)后，采集器工作指示燈恢復(fù)正常。此時ISOS業(yè)務(wù)軟件正常接收到數(shù)據(jù)。故障排除完成。

分析此次故障，可以判斷為市電的空氣開關(guān)異常斷開，蓄電池長時間放電電量耗盡而導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺測。這種情況跟值班員日常巡視儀器不夠細(xì)心有關(guān)。

3.5.2 某一要素異常

2015年3月，C站某日在一次降水后發(fā)現(xiàn)新型自動站無雨量數(shù)據(jù)，而備用自動站的雨量為4.8mm。值班員直接用萬用表通斷檔檢測雨量傳感器兩個接線柱（未斷開任何線纜）發(fā)現(xiàn)一直導(dǎo)通，于是認(rèn)為雨量傳感器故障，直接更換雨量傳感器后未做其他測試。

次日第二場降水過后備用站有雨量而新型站仍無雨量。第二天的值班員獲悉已更換過傳感器后，認(rèn)為是線纜出現(xiàn)了故障，于是更換了雨量傳感器通訊線纜，但是檢查發(fā)現(xiàn)問題依然沒有解決，經(jīng)站內(nèi)裝備保障員再三測量后發(fā)現(xiàn)是連接在主采集器上雨量通道的濾波電容損壞，導(dǎo)致了雨量數(shù)據(jù)的異常。

此次故障的排查，思路應(yīng)該是從傳感器出發(fā)，斷開線纜，檢查傳感器是否正常，然后斷開線纜與采集箱的連接，檢查線纜是否有故障，最后檢查雨量航空頭至主采集器之間的線路 （包括防雷板、濾波電容等）是否正常。顯然，值班員尚未形成清晰的故障分段排查思路，導(dǎo)致故障無法第一時間排除。

4 故障排查思路歸納

通過以上的分析，可以得出故障排查的一般思路如下圖所示：

由圖中的分析流程，可以快速有序地排除新型自動站常見的故障，恢復(fù)設(shè)備的正常運行。除了以上的分析步驟以外，在日常的故障排查維修工作當(dāng)中，還需要注意以下幾方面的內(nèi)容：

（1）接地是否良好。接地不良或者線纜的屏蔽線斷開，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)的測量值異常跳變或缺測，因此需要注意確保設(shè)備的接地良好。

圖2 常見故障排查思路流程圖

（2）外磁場的影響。外界強磁場的影響會導(dǎo)致自動站設(shè)備處于非正常的工作狀態(tài)，從而影響測量的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。

（3）市電電壓不穩(wěn)。市電電壓不穩(wěn)，會影響到電源模塊的正常工作，可能損壞電源模塊。出現(xiàn)異常時需注意測量市電電壓的穩(wěn)定性和電源模塊的可靠性。

（4）天氣原因造成的影響。雷擊期間有可能會造成儀器的短暫性故障，下雨天地溫傳感器泡水也會造成測量值的異常，這些情況均需要注意檢查相應(yīng)的儀器。

以上的故障排查思路，有利于臺站人員更有效地分析排查故障，恢復(fù)自動站的正常運轉(zhuǎn)，保障設(shè)備的穩(wěn)定和數(shù)據(jù)的質(zhì)量。但是，新型自動站的故障眾多，本文未能一一覆蓋，僅在于提供一種分析的思路，更多的需要臺站人員在日常工作中不斷多動手，多積累，才能形成自己的分析排查故障的思路，遇到問題才能得心應(yīng)手地解決。

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Failures analysis and troubleshooting of new type automatic weather stations

Li Jin-lei，Wei Ju，Yang Yu-jing
（1.Wuzhou Municipal Meteorological Service，Wuzhou Guangxi 543000；Wuchang County Meteorological Service，Wuxuan Guangxi，545900；3.Guiping Municipal Meteorological Service，Guiping Guangxi，537200）

In order to make the failures of the new automatic station equipment fault easy to handle，hardware failures of automatic stations were analyzed to put forward some solutions for reference.

new automatic weather station；failure analysis；troubleshooting

P415.1+2

A

1673-8411（2015）04-0100-03

2015-01-25

黎錦雷（1987-），廣西梧州人，本科，助理工程師，從事地面測報工作。