新型自動(dòng)氣象觀測站通信故障維修方法

孫振生　章火寶

[摘 要]多年來，通信故障一直是困擾臺(tái)站裝備技術(shù)保障能力提高的一個(gè)難題，也是影響臺(tái)站提高業(yè)務(wù)質(zhì)量的一個(gè)重要因素。隨著新型業(yè)務(wù)站全面投入使用，光纜通信普遍使用在新型自動(dòng)氣象觀測站之中，根據(jù)光纜通信原理，結(jié)合相關(guān)故障實(shí)例，提出了按照新型自動(dòng)氣象觀測站觀測數(shù)據(jù)傳輸流程和串口轉(zhuǎn)光纖轉(zhuǎn)換器的三個(gè)工作狀態(tài)指示燈，并根據(jù)串口轉(zhuǎn)光纖轉(zhuǎn)換器的三個(gè)工作狀態(tài)指示燈的亮閃情況，對通信故障進(jìn)行分析，達(dá)到對通信故障準(zhǔn)確定位，快速排除通信故障的目的。

[關(guān)鍵詞]光纜 通信 自動(dòng)氣象站 氣象觀測

中圖分類號：O973 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）04-0015-01

引言

隨著新一代業(yè)務(wù)站投入地面氣象觀測的使用，人工地面觀測項(xiàng)目逐步被取消，氣象觀測資料采集與傳輸主要依靠主采集器與主控計(jì)算機(jī)地面縱使觀測業(yè)務(wù)軟件完成。由于光纜通信具有通信質(zhì)量好、可靠性高、防雷電干擾能力強(qiáng)、通信距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在新一代自動(dòng)氣象觀測站中廣泛使用。光纜通信對臺(tái)站業(yè)務(wù)人員及保障人員來講是新生事物，一旦出現(xiàn)通信故障，能否快速排除通信故障對一般業(yè)務(wù)人員是一個(gè)很大的難題，也是影響臺(tái)站觀測資料采集與傳輸?shù)囊粋€(gè)主要原因根據(jù)自動(dòng)站維修保障能力分析，通信故障在自動(dòng)觀測站故障中所占的比率不大，但對地面觀測的業(yè)務(wù)影響最大。

1.新型自動(dòng)氣象站簡介

新型自動(dòng)氣象（氣候）站是依據(jù)中國氣象局監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)司《第二代自動(dòng)氣象站功能規(guī)格需求書》要求，按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一功能、統(tǒng)一結(jié)構(gòu)、統(tǒng)一方法、統(tǒng)一規(guī)范的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)生產(chǎn)的一種高精度、高穩(wěn)定、易維護(hù)、低功耗、易擴(kuò)展和具有實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的新型自動(dòng)氣象觀測系統(tǒng)。可以滿足現(xiàn)有氣象觀測站的氣候觀測、天氣觀測和區(qū)域觀測業(yè)務(wù)的需要。

2.通信故障維修

2.1 轉(zhuǎn)換器介紹

該轉(zhuǎn)換器是串口轉(zhuǎn)光纖轉(zhuǎn)換器，主要用來將串口232信號轉(zhuǎn)換成光信號，MOXA？TCF-142-M-ST-T是串口轉(zhuǎn)光纖轉(zhuǎn)換器，具備轉(zhuǎn)換串口（RS-232或RS422/485）及光纖（多模或單模）訊號的能力。MOXA？TCF-142-M-ST-T接口轉(zhuǎn)換器可將串口傳輸距離延伸最遠(yuǎn)可達(dá)5km（TCF-142-M多模光纖）或40km（TCF-142-S單模光纖）。反極性保護(hù)（Reverse Power Protection），當(dāng)您不小心將電線接錯(cuò)端子時(shí)，反極性保護(hù)（Reverse Power Protection）的功能可以保護(hù)您的設(shè)備。MOXA？TCF-142-M-ST-T會(huì)自動(dòng)偵測到時(shí)一條電線為正極，另一條為負(fù)極，然后加以調(diào)整?？衫肈IP Switch設(shè)定Terminator？MOXA？TCF-142-M-ST-T具備自動(dòng)偵測串口訊號baud rate的能力。對使用者來說，這是再方便不過的功能了。即使設(shè)備的baud rate改變了，接口轉(zhuǎn)換器還是可以傳輸訊號。通過設(shè)定MOXA？TCF-142-M-ST-TDIP Switch的SW1至ON，可啟用 RS232模式。接線方法為：將MOXA？TCF-142-M-ST-T的TX接至另一臺(tái)MOXA？TCF-142-M-ST-T的RX，一臺(tái)接一臺(tái)，藉由此方法形成一個(gè)光纖環(huán)。

2.2 地面探測數(shù)據(jù)傳輸流程

根據(jù)《臺(tái)站地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件（ISOS-SS）》操作方式，其觀測資料數(shù)據(jù)傳輸信號流程如下：

①主控計(jì)算機(jī)發(fā)數(shù)據(jù)采集命令給主采集器

主控計(jì)算機(jī)地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件通過本機(jī)的RS-232通信口發(fā)出獲取分鐘數(shù)據(jù)（DMGD）等命令給轉(zhuǎn)換器1（TCF-142-M-ST-T型串口轉(zhuǎn)光纖轉(zhuǎn)換器1簡稱為轉(zhuǎn)換器1），轉(zhuǎn)換器1收到主控計(jì)算機(jī)制命令后，將主控發(fā)出的RS-232信號轉(zhuǎn)換為光信號并通過光纖傳輸?shù)睫D(zhuǎn)換器2（TCF-142-M-ST-T型串口轉(zhuǎn)光纖轉(zhuǎn)換器2簡稱為轉(zhuǎn)換器2），發(fā)命令時(shí)，TX燈亮，當(dāng)轉(zhuǎn)換器2收到轉(zhuǎn)換器1的送來和光信號時(shí)，此時(shí)轉(zhuǎn)換器2的RX燈亮，并將收到光信號轉(zhuǎn)換為RS-232信號送給主采集器。這就完成地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件發(fā)命令到主采集器的過程。

②主采集器給計(jì)算機(jī)傳輸數(shù)據(jù)

主采集器收到地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件發(fā)出的指令后，根據(jù)獲取分鐘數(shù)據(jù)（DMGD）等命令，采集相應(yīng)的觀測數(shù)據(jù)并生成報(bào)文，將報(bào)文以RS-232信號形式發(fā)給轉(zhuǎn)換器2，轉(zhuǎn)換器2再將收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成光信號并通過光纖傳輸給轉(zhuǎn)換器1，此時(shí)轉(zhuǎn)換器2的TX指示燈閃閃發(fā)光，當(dāng)轉(zhuǎn)換器1收到轉(zhuǎn)換器2的發(fā)出的光信號后，此時(shí)RX燈閃閃發(fā)光，時(shí)間長短和TX相一致，轉(zhuǎn)換器1再將光信號轉(zhuǎn)換成RS-232信號，并將RS-232信號傳輸給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)綜合觀測業(yè)務(wù)軟件收到報(bào)文。

2.3 轉(zhuǎn)換器正常工作的條件

①供電條件：串口轉(zhuǎn)光纖轉(zhuǎn)換器需要提供穩(wěn)定的直流12V工作電源，供電后，串口轉(zhuǎn)光纖轉(zhuǎn)換器的PWR指示燈亮。

②通信方式設(shè)置：由于串口轉(zhuǎn)光纖轉(zhuǎn)換器可輸出多種信號，如RS-232或RS422/485方式，為了統(tǒng)一信號輸出方式，一般將串口轉(zhuǎn)光纖轉(zhuǎn)換器的DIP1設(shè)置為ON，其余的為OFF，也就是采用RS-232串口通信方式。

2.4 故障維修

故障維修要本著安全、邏輯、分解、代替等原則進(jìn)行。安全原則主要是指人身與設(shè)備安全，不能將小故障擴(kuò)大為大故障，掌握相應(yīng)信號流程，將故障范圍壓縮到故障點(diǎn)。

①故障實(shí)例1

故障現(xiàn)象：主控計(jì)算機(jī)綜合觀測業(yè)務(wù)軟件收不到地面觀測數(shù)據(jù)，業(yè)務(wù)終端發(fā)出的指令無反應(yīng)，轉(zhuǎn)換器2的RX燈亮，TX燈不亮，轉(zhuǎn)換器1的RX燈也不亮，用筆記本電腦超級終端軟件可直接讀取主采集器的觀測數(shù)據(jù)。

故障分析：根據(jù)上述信號數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鞒?，轉(zhuǎn)換器2的RX燈亮燈，說明綜合觀測業(yè)務(wù)軟件發(fā)出的相關(guān)指令已經(jīng)傳到了轉(zhuǎn)換器2，此時(shí)轉(zhuǎn)換器2的TX燈不亮，說明主采集器與轉(zhuǎn)換器2之間存在通信故障，可進(jìn)一步借助維修用的筆記本電腦、數(shù)字萬用表等維修工具確定。

維修過程：根據(jù)故障分析，用數(shù)字萬用表對采集器與轉(zhuǎn)換器2之間存在通信線進(jìn)行檢測，經(jīng)檢測，在主采集器與轉(zhuǎn)換器2之間存在主采集器TX端到轉(zhuǎn)換器2RX端接線開路，進(jìn)一步檢測，在主采集器箱內(nèi)，該連接線在一個(gè)接線柱上沒有壓住，致使采集器TX端到轉(zhuǎn)換器2RX端接線開路，重新壓緊后，故障排除。

②故障實(shí)例2

故障現(xiàn)象：主控計(jì)算機(jī)綜合觀測業(yè)務(wù)軟件收不到地面觀測數(shù)據(jù)，業(yè)務(wù)終端發(fā)出的指令無反應(yīng)，轉(zhuǎn)換器1的TX燈亮，轉(zhuǎn)換器2的RX燈不亮，TX燈也不亮，用筆記本電腦串口調(diào)試助手可直接讀取主采集器的觀測數(shù)據(jù)。

故障分析：轉(zhuǎn)換器1的TX燈亮，說明轉(zhuǎn)換器1能收到主控計(jì)算機(jī)綜合觀測業(yè)務(wù)軟件發(fā)出的采集命令，并轉(zhuǎn)換成光信號發(fā)出去；轉(zhuǎn)換器2的RX燈不亮，說明轉(zhuǎn)換器2沒有收到轉(zhuǎn)換器1發(fā)出來的光信號。故障只能在轉(zhuǎn)換器1的TX端到轉(zhuǎn)換器2的RX端的光纜出現(xiàn)故障。

故障維修：根據(jù)故障分析，采用可見激光輻射儀對光纜進(jìn)行檢測，經(jīng)檢測，發(fā)現(xiàn)軟光纜存在開路的情況，更換光纜并重新連接后，故障排除。

3.維修結(jié)論

像上面的通信故障例子還很多，對臺(tái)站技術(shù)人員來講，維修比較困難，主要是對通信原理和過程不清楚，難于準(zhǔn)確找到故障部位，不像單個(gè)傳感器故障維修簡單，采用替代方法就可以把故障排除，也不像供電故障那樣明顯，有電沒電一看一測就能知道故障原因和部位。但只要理清通信信號流程和通信模塊的工作要求及參數(shù)設(shè)置，故障還是比較容易排除的。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊維軍，萬定祥，李中化，等。自動(dòng)氣象站防雷電源切換器的設(shè)計(jì)開發(fā)[J].氣象科技，2013，41（6）：1013-1015。

[2] 技術(shù)裝備維修保障手冊，中國氣象局大氣探測中心。

作者簡介

孫振生（1962.7-）男，漢族，山東海陽人，工程師，從事氣象觀測和裝備保障工作。