一次自動(dòng)氣象觀測(cè)站故障的維修

章火寶，丁錫強(qiáng)，王宏昌（. 煙臺(tái)市氣象局，山東　煙臺(tái)　64003；. 招遠(yuǎn)市氣象局，山東　招遠(yuǎn)　65400）

一次自動(dòng)氣象觀測(cè)站故障的維修

章火寶1，丁錫強(qiáng)2，王宏昌1
（1. 煙臺(tái)市氣象局，山東煙臺(tái)264003；2. 招遠(yuǎn)市氣象局，山東招遠(yuǎn)265400）

摘要：因業(yè)務(wù)臺(tái)站搬遷，造成CAWS600-B型自動(dòng)氣象觀測(cè)站出現(xiàn)了各種故障，文章重點(diǎn)分析了出現(xiàn)故障的原因及處理方法，給出了臺(tái)站搬遷過程的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)氣象觀測(cè)站；傳感器；鉑電阻；串口通信

中圖分類號(hào)：P415.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：識(shí)碼：B

文章編號(hào)：號(hào)：1005–0582（2015）02–0064–03

收稿日期：2014-06-06

作者簡(jiǎn)介：章火寶（1975—），男，漢族，江西新建人，本科，工程師，主要從事氣象裝備技術(shù)維修與保障工作。

引言

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，氣象業(yè)務(wù)觀測(cè)臺(tái)站探測(cè)環(huán)境受高樓大廈和空氣污染的影響日益增強(qiáng)。為了避免觀測(cè)環(huán)境對(duì)氣象探測(cè)的不利影響，部分業(yè)務(wù)臺(tái)站選擇了站址搬遷。自2010年以來，煙臺(tái)11個(gè)業(yè)務(wù)自動(dòng)氣象觀測(cè)站已經(jīng)有4個(gè)根據(jù)中國(guó)氣象局相關(guān)規(guī)定完成了臺(tái)站搬遷工作。因臺(tái)站裝備保障技術(shù)人員較少，裝備保障技術(shù)力量薄弱，在自動(dòng)氣象觀測(cè)站搬遷過程中容易因操作不當(dāng)，導(dǎo)致各種故障出現(xiàn)。文章就煙臺(tái)招遠(yuǎn)氣象局業(yè)務(wù)臺(tái)站搬遷過程中自動(dòng)氣象觀測(cè)站出現(xiàn)的問題進(jìn)行了總結(jié)，此次故障有電源、通信、氣溫傳感器、采集器故障，希望此次故障排除經(jīng)驗(yàn)?zāi)軐?duì)自動(dòng)氣象觀測(cè)站氣象裝備保障人員有所幫助。

1　故障現(xiàn)象

2014年年初，根據(jù)臺(tái)站觀測(cè)業(yè)務(wù)需求，招遠(yuǎn)氣象局業(yè)務(wù)人員將舊站址的CAWS600-B型自動(dòng)氣象觀測(cè)站搬遷到新站址，在安裝完畢后，給自動(dòng)氣象站加電運(yùn)行，出現(xiàn)了以下故障現(xiàn)象：一是氣溫值異常；二是采集器與主控計(jì)算機(jī)的業(yè)務(wù)軟件通信成功率偏低，在85%左右，比較明顯的是進(jìn)入業(yè)務(wù)軟件時(shí)間長(zhǎng)，且經(jīng)常失敗。

2　故障分析

2.1氣溫異常值分析

造成CAWS600-B型自動(dòng)氣象站氣溫觀測(cè)值異常的原因很多，通常有三種，一是HMP45D型溫濕度傳感器損壞；二是采集器氣溫通道故障；三是氣溫傳感器與采集器DT50之間的連接部分故障，如接線存在短路、開路等情況。

2.2采集器與主控計(jì)算機(jī)通信成功率偏低分析

CAWS600-B型自動(dòng)氣象站的采集器與主控計(jì)算機(jī)之間采用RS232串口通信方式，中間有GC-25T型串口隔離器，因?yàn)榇诟綦x器具有防雷、防干擾、增加傳輸距離的作用，當(dāng)串口隔離器性能下降，接觸不好、或者損壞，就會(huì)影響采集器和主計(jì)算機(jī)之間的通信質(zhì)量。

3　故障維修過程

3.1氣溫值異常維修過程

根據(jù)故障分析，首先用一只地溫傳感器代替氣溫傳感器，依照接線順序，直接連接到采集器DT50的1*，1+，1-，1R端。用代替法操作比較方便，簡(jiǎn)單，可快速確定非故障部位。更換后，發(fā)現(xiàn)氣溫還是異常，初步判斷為采集器的氣溫采集接口電路損壞，更換一個(gè)采集器后，氣溫觀測(cè)值與地溫鉑電阻的阻值相一致。由于該故障屬于臺(tái)站搬遷后出現(xiàn)的，應(yīng)當(dāng)仔細(xì)分析采集器氣溫通道接口損壞的原因。第二步，用數(shù)字萬用表測(cè)量氣溫傳感器到采集器之間連接線的連接情況，經(jīng)測(cè)量，氣溫傳感器的鉑電阻阻值與當(dāng)時(shí)氣溫相一致，而氣溫傳感器到采集器之間連接線對(duì)地電阻值為零。這個(gè)值是不正常的，根據(jù)氣溫測(cè)量原理，溫度測(cè)量采用四線制，恒流源激勵(lì)的方法（圖1）。

圖1　溫濕度傳感器接線圖

四線與地之間阻值很大，如果為0?的話，就容易燒壞氣溫通道接口芯片CD4052。經(jīng)仔細(xì)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)氣溫連接線的一個(gè)電纜連接頭在固定時(shí)，由于連接頭的質(zhì)量出現(xiàn)問題，只要安上固定螺絲，就會(huì)產(chǎn)生四線中的兩根相互短路，并且與電纜頭金屬外殼和地相連，導(dǎo)致氣溫觀測(cè)數(shù)據(jù)異常。更換電纜連接頭后，溫度傳感器四線之間電阻值正常，與地線之間的電阻值也正常，該故障排除。

3.2通信故障維修過程

通信故障維修過程用時(shí)最多，相對(duì)溫度故障來講也較為復(fù)雜。從采集器到計(jì)算機(jī)之間的通信涉及到采集器、通信電纜、GC-25T型串口隔離器、防雷板、計(jì)算機(jī)五部分[1]。

由于通信故障為時(shí)好時(shí)壞，故障原因一時(shí)難以確定。第一步，檢測(cè)采集器與業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)。將串口通信維修電纜（圖2）把計(jì)算機(jī)與采集器連接好，然后用直流穩(wěn)壓電源給采集器直接加上12V直流工作電源，觀察采集器與計(jì)算機(jī)之間互通情況，發(fā)現(xiàn)采集器與計(jì)算機(jī)之間通信正常，業(yè)務(wù)軟件打開速度正常，且通信成功率達(dá)到100%，說明計(jì)算機(jī)與采集器工作正常。第二步，檢測(cè)從采集箱到業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)之間的通信電纜，從通信電纜兩端，分別拔下與串口隔離器連接的通信電纜頭。用數(shù)字萬用表分別測(cè)量四根線與地線之間的電阻值，經(jīng)測(cè)量，通信線之間電阻值為無窮大，且與地線的電阻值為無窮大，且四線沒有短路的情況，說明通信電纜正常。第三步，檢測(cè)串口隔離器，將一對(duì)串口隔離器拔掉，直接將通信電纜分別與采集器、計(jì)算機(jī)互聯(lián)，發(fā)現(xiàn)采集器與計(jì)算機(jī)之間通信故障依舊，沒有任何改變，更換一對(duì)串口隔離器，將通信電纜與串口隔離連接好，重新啟動(dòng)采集器與計(jì)算機(jī)，經(jīng)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)通信故障依舊，說明通信串口隔離器不存在問題。第四步，檢測(cè)防雷板，用數(shù)字萬用表依次檢測(cè)防雷板，經(jīng)檢測(cè)防雷板正常。第五步，檢測(cè)通信電纜的接線情況，經(jīng)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)防雷板上接線端子存在接錯(cuò)的情況，27號(hào)線接到28號(hào)接線端，而28號(hào)線接到27號(hào)接線端。根據(jù)通信電纜接線端的定義：25號(hào)為信號(hào)發(fā)端（TX），26為信號(hào)收端（RX），27號(hào)為信號(hào)地，28號(hào)為串口隔離器電源端，一旦接錯(cuò)，一是串口隔離器容易燒壞，致使串口隔離器不起作用；二是由于RS-232串口通信沒有共用信號(hào)地，導(dǎo)致通信信號(hào)質(zhì)量差，這也是造成采集器與業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)之間通信質(zhì)量下降的主要原因。而造成接線接錯(cuò)的主要原因是臺(tái)站在搬遷過程中，原有線號(hào)標(biāo)識(shí)丟失，造成臺(tái)站人員接線錯(cuò)誤。

圖2　自動(dòng)站通信接線圖

4　結(jié)語(yǔ)

上述兩個(gè)故障都是在臺(tái)站搬遷后出現(xiàn)的，因臺(tái)站業(yè)務(wù)人員操作不當(dāng)造成的。建議臺(tái)站人員在自動(dòng)氣象觀測(cè)站搬遷時(shí)要做到以下幾點(diǎn)：

（1）仔細(xì)做好各種接線標(biāo)識(shí)，避免在設(shè)備重新安裝過程中出現(xiàn)接線錯(cuò)誤。

（2）本著安全原則進(jìn)行拆卸、安裝，禁止帶電拆卸、安裝設(shè)備，防止出現(xiàn)拆卸、安裝設(shè)備時(shí)，因螺帽、螺絲掉落引發(fā)人身觸電、燒壞設(shè)備的情況。

（3）盡量由省、市局裝備保障技術(shù)人員在場(chǎng)協(xié)助臺(tái)站完成搬遷工作，確保出現(xiàn)故障時(shí)能得到及時(shí)處理、修復(fù)，減少維修時(shí)間環(huán)節(jié)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 山東省氣象局．自動(dòng)氣象站維修手冊(cè)[M]．濟(jì)南：山東省氣象局，2011：12-13．