營口區(qū)域氣象自動(dòng)站故障處理分析

吳楊　原久淞　孫永聯(lián)　崔福濤　蘇曉妹　于文洋　姚文

摘 要 以營口市氣象局的CAWS600六要素區(qū)域氣象自動(dòng)站為例，對氣象自動(dòng)站的系統(tǒng)和工作原理進(jìn)行概述，進(jìn)而針對出現(xiàn)的幾個(gè)常見故障提出故障處理辦法。

關(guān)鍵詞 氣象自動(dòng)站；常見故障；故障處理

中圖分類號：P415.12 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1673-890X（2016）01--02

氣象自動(dòng)站由硬件和系統(tǒng)軟件組成，硬件包括傳感器、采集器、通訊接口、系統(tǒng)電源和計(jì)算機(jī)等。系統(tǒng)軟件分為采集軟件和地面測報(bào)業(yè)務(wù)軟件。為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)組建的功能，還需配置遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件，將自動(dòng)氣象站與中心服務(wù)站連接一體形成自動(dòng)氣象觀測系統(tǒng)[1]。隨氣象要素值變化，自動(dòng)氣象站各傳感器的感應(yīng)元件輸出的電量產(chǎn)生變化，這種變化量被由CPU實(shí)時(shí)控制的數(shù)據(jù)采集器所采集，經(jīng)過線性化和定量化的處理，實(shí)現(xiàn)從工程量到要素量的轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行篩選數(shù)據(jù)，得出各個(gè)氣象要素值，并按一定的格式存儲在采集器中。在配有計(jì)算機(jī)的自動(dòng)氣象站，能夠?qū)崟r(shí)把氣象要素值顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，并在計(jì)算機(jī)的硬盤上根據(jù)一定的格式進(jìn)行存儲[2]。根據(jù)業(yè)務(wù)需要來實(shí)現(xiàn)各種氣象報(bào)告的編發(fā)，形成各種氣象記錄報(bào)表和氣象數(shù)據(jù)文件。

1 氣象自動(dòng)站的系統(tǒng)概述和工作原理

自動(dòng)氣象站的核心控制部件單元是主采集器。主采集器具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，可以滿足各種復(fù)雜氣象探測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理要求。同時(shí)，在住采集器內(nèi)部還增加了一個(gè)對常規(guī)氣象要素進(jìn)行數(shù)據(jù)探測的數(shù)據(jù)采集單元，可以完成對風(fēng)速、風(fēng)向、空氣溫度、降水、氣壓及能見度氣象要素的探測和數(shù)據(jù)采集。

自動(dòng)氣象站結(jié)構(gòu)分為4大部分：采集系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)和供電系統(tǒng)。采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)自動(dòng)氣象站所有數(shù)據(jù)的采集、儲存和分析運(yùn)算。傳感器一同是根據(jù)不同的觀測需要來配置不同的傳感器，用以測量相應(yīng)的氣象要素。通訊系統(tǒng)用以將采集核心處理后的數(shù)據(jù)，傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。供電系統(tǒng)用以提供整個(gè)自動(dòng)氣象站系統(tǒng)運(yùn)行的電力供應(yīng)。

當(dāng)氣象自動(dòng)站傳感器系統(tǒng)開始工作時(shí)，空氣中的氣象要素就會被傳感器所感應(yīng)，傳感器進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)信號。自動(dòng)站內(nèi)部設(shè)有信號采集裝置，能夠?qū)Ω袘?yīng)器感應(yīng)的信號進(jìn)行分析和處理，并通過通訊系統(tǒng)傳送到氣象站服務(wù)器。氣象人員只需要在電腦屏幕上進(jìn)行簡單點(diǎn)擊，就可以十分直觀便捷地查看某一區(qū)域的氣象要素，從而實(shí)現(xiàn)了無人值守、廣泛的區(qū)域覆蓋以及實(shí)時(shí)傳輸氣象數(shù)據(jù)等目標(biāo)。

2 氣象自動(dòng)站的常見故障及故障處理方法

2.1 采集器部分

故障現(xiàn)象：采集器的指示燈不亮或者亮燈異常。

故障原因分析：一是給采集器的供電不正常；二是對應(yīng)的指示燈發(fā)光二極管有損壞。

處理方法：一是測量采集器的輸入電壓，正常的電壓應(yīng)在12 V左右，如果電壓不正常則檢查供電系統(tǒng)是否異常；二是如果供電正常，則檢查指示燈的發(fā)光二極管是否損壞，有損壞可更換二極管；三是如果二極管也正常，則檢查并更換采集器。

故障現(xiàn)象：采集器不工作或者工作異常。

故障原因分析：一是采集器死機(jī)卡死；二是傳感器有故障對采集器產(chǎn)生干擾。

處理方法：一是如果信號指示燈閃爍間隔不正確，有可能是采集程序有誤，這時(shí)采集數(shù)據(jù)也不正確，就需要重新啟動(dòng)采集器（關(guān)掉采集器電源開關(guān)，等待幾秒再打開）；二是如采集器重啟后仍然不正常，那么有可能是傳感器產(chǎn)生故障從而干擾采集器，此時(shí)可以先拔下采集器上除了供電端口的所有其他傳感器插頭（務(wù)必先在斷電得情況下），再重新啟動(dòng)采集器，看采集器工作狀態(tài)指示燈是否正常；三是如仍不正常則可能是采集器故障或程序紊亂，可刷新采集器程序或更換采集器。如恢復(fù)正常，再依次插上傳感器插頭（務(wù)必先在斷電得情況下），逐個(gè)判斷是哪一個(gè)傳感器引起的故障。

故障現(xiàn)象：采集器與計(jì)算機(jī)之間無法通訊。

處理方法：一是首先判斷計(jì)算機(jī)串口、采集器機(jī)箱串口以及軟件是否正常；二是檢查外部通訊線是否連接正常；三是更換數(shù)字板上的N21集成電路；四是如仍然不正常則更換數(shù)字板 。

故障現(xiàn)象：采集器時(shí)鐘不走。

處理方法：一是清空采集器；二是更換數(shù)字板上N14、N18芯片，如果恢復(fù)正常則是原芯片損壞；三是如果仍然不正常則更換數(shù)字板

2.2 供電部分故障及處理

故障現(xiàn)象：自動(dòng)站下線，最后數(shù)據(jù)顯示電壓低。

故障分析：一是電池電壓低；二是太陽能板有遮擋；三是太陽能在給電池供電但供不上或者充電保護(hù)器壞了。

處理方法：一是檢查電池電壓是否在12 V左右，充電保護(hù)器上太陽能電壓是否在23 V左右；二是如果太陽能電壓顯示正常則檢查太陽能板是否被遮擋；三是太陽能電壓異常則更換電池或充電保護(hù)器

故障現(xiàn)象：無直流輸出或直流輸出電壓過低。

處理方法：一是檢查保險(xiǎn)管是否有損壞，如果損壞則更換保險(xiǎn)管（2 A）；二是檢查交流輸入是否正常，若如果不正常則檢查空氣開關(guān)和變壓器是否正常；三是檢查蓄電池電壓是否正常，電池電壓應(yīng)在12 V左右，若電池電壓低于11 V，則應(yīng)更換蓄電池；四是若上面幾項(xiàng)檢查正常，則更換電源板或電源控制器。

2.3 傳感器部分故障及處理

故障現(xiàn)象：某一項(xiàng)或幾項(xiàng)傳感器顯示值異常。

處理方法：一是跳過防雷板將兩端接線直接連接，如果故障消失則可確認(rèn)是防雷板故障；二是如確認(rèn)故障在防雷板上，則檢查其各個(gè)通道分別有無對地短路或兩端開路，及相鄰?fù)ǖ篱g有無短路；三是如確認(rèn)某個(gè)通道有問題，則將此通道連接的線纜移至空余通道，或者更換防雷板。

故障現(xiàn)象：下雨時(shí)無雨量值

處理方法：一是首先檢查雨量筒是否堵塞，導(dǎo)致無雨量讀數(shù)，清理即可；二是檢查干簧管是否損壞，將萬用表打到通斷擋，將萬用表的紅、黑表筆分別接干簧管的2個(gè)觸角，手動(dòng)翻動(dòng)雨量傳感器的計(jì)數(shù)翻斗，每翻動(dòng)計(jì)數(shù)翻斗一次應(yīng)聽到萬用表發(fā)出一聲“嘀”的連通叫聲，則證明干簧管完好，否則更換干簧管；三是取下防雷板12、13端口的雨量線，取下從防雷板接入采集器C2端口的雨量信號線，用萬用表直流電壓檔測量采集器C2端口的對地電壓是否+5 V，若異常則為采集器C2通道故障，更換至C3通道后按上述方法進(jìn)行處理；四是如上一項(xiàng)正常，則接上防雷板至采集器C2端口的雨量信號線，測量防雷板12端口的對地電壓是否+5 V，如不正常則判斷為防雷板雨量通道損壞，若正常，則繼續(xù)；五是檢查雨量傳感器與防雷板間的信號線是否完好，將雨量傳感器上的兩芯線取下，測量兩芯線是否有5 V直流電壓，如果沒有，則說明信號線損壞，修復(fù)信號線；六是如果信號線完好，則檢查采集器C2與接地之間的1 μ濾波電容（型號105）是否損壞，如果損壞則將該電容去掉，該電容主要起到抗干擾的作用，去掉不會影響雨量計(jì)數(shù)。

故障現(xiàn)象：濕度示值超差和缺測。

處理方法：一是濕度傳感器信號線接在防雷板5號端口，取下5號線，注意該插頭不要與其他插頭短路，用萬用表電壓20 V直流檔測量5號線的對地電壓應(yīng)為0～1 V，對應(yīng)的濕度為0%～100%；二是用萬用表電壓20 V直流檔測量防雷板6、7口之間電壓應(yīng)為12 V直流左右。若第1項(xiàng)測量中，指標(biāo)超出范圍，則應(yīng)在百葉箱內(nèi)傳感器與接線的接頭處繼續(xù)測量，注意觀察接頭是否有接觸不良的現(xiàn)象。如果測量結(jié)果不能滿足第1項(xiàng)測量中的要求，則應(yīng)更換濕度傳感器。若以上各項(xiàng)均正常，則可按采集器故障處理流程判斷濕度接入的采集器CH2的2+通道是否正常。

故障現(xiàn)象：風(fēng)向示值超差或缺測。

處理方法：一是確保風(fēng)速傳感器電纜無破損；二是用萬用表電阻20 V直流電壓檔量取防雷板15、16端子之間的電壓值是不是在12 V左右，逐級量值至橫臂接線盒處；三是用萬用表電阻20 V直流電壓檔量取防雷板16、17端子之間的電壓值是否在0～2.5 V（對應(yīng)風(fēng)向0～360°），逐級量值至橫臂接線盒處；四是若上一項(xiàng)異常，可先考慮更換風(fēng)向傳感器，如果故障依舊，則更換采集器。

故障現(xiàn)象：風(fēng)速示值超差或缺測。

處理方法：一是確保風(fēng)速傳感器電纜無破損；二是用萬用表電阻20 V直流電壓檔量取防雷板15、16端子之間的電壓值是否在12 V左右，逐級量值至橫臂接線盒處；三是用萬用表電阻20 V直流電壓檔量取防雷板14、16端子之間的電壓值是否在6 V左右，逐級量值至橫臂接線盒處；四是若上述第3項(xiàng)出現(xiàn)異常，可考慮更換風(fēng)速傳感器。如果故障依舊，則考慮更換采集器。

故障現(xiàn)象：雨量超差。

處理方法：一是檢查防雷板上雨量接線12、13是否接觸緊固；二是量杯量取10 mL水緩慢注入雨量筒承水器，查看雨量范圍是否在2%左右，若是則可判斷雨量傳感器無故障，超差雨量值可能是電氣干擾造成的野值或者其他誤差；三是若顯示的雨量值與人工倒入的水量不一致，直接用手翻動(dòng)雨量筒計(jì)數(shù)翻斗，用萬用表電阻導(dǎo)通檔直接量取輸出信號導(dǎo)通次數(shù)與翻動(dòng)次數(shù)是否一致，若不一致則更換干簧管。

參考文獻(xiàn)

[1]中國華云技術(shù)開發(fā)公司.CAWS600型自動(dòng)氣象站觀測系統(tǒng)使用說明書[Z].北京：中國華云技術(shù)開發(fā)公司，2011.

[2]沈肖柏.自動(dòng)氣象站的日常維護(hù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010（3）.

（責(zé)任編輯：趙中正）