自動氣象站技術保障競賽應試簡析

劉　云，干兆江，張振魯

（1.肥城市氣象局，山東　肥城 271600；2. 沂源縣氣象局，山東　沂源 256100；3. 青島市氣象局，山東　青島 266003）

自動氣象站技術保障競賽應試簡析

劉云1，干兆江2，張振魯3

（1.肥城市氣象局，山東肥城 271600；2. 沂源縣氣象局，山東沂源 256100；3. 青島市氣象局，山東青島 266003）

為了提高業(yè)務水平，從近幾年參加的技術保障考試中積累的一些經驗和體會出發(fā)，分別從基礎練習、心態(tài)調整、審題和思路、應試要點等方面進行總結，希望能對今后的考試和實際工作起到一定的借鑒作用。

自動氣象站；技術裝備； 競賽裝備

引言

自動氣象站技術保障是各級氣象行業(yè)競賽的科目之一，2012年首次列入，目前沒有針對該科目競賽特點的分析文章。該科目競賽時時間緊，題量大，考點多，易失分。此文從參加業(yè)務集訓、省局競賽過程中在自動氣象站技術保障方面積累的點滴經驗和心得入手，淺析技術保障科目應試中的基本應試方法和注意事項。

1　練習階段

技術保障考試雖以動手操作為主，但是實際操作離不開理論基礎。其涉及到的理論知識包括各儀器的工作原理、線路圖的簡單識別、萬用表的正確使用以及其他工具的合理操作等。平時訓練中要對基本原理和每條線路強加記憶，達到爛熟于心。在練習過程中，還要預想可能會出現(xiàn)的故障，用怎樣的思路去應對，想得越多、越細，考試自會胸有成竹，得心應手。在工具儀表的使用上要反復練習，做到熟能生巧。縱觀幾次保障考試，基礎題目一直占有較大比例的分值。若能把這些基礎的內容掌握好，既能把握好考試的節(jié)奏，做到穩(wěn)中有序，又能為后面的故障排除部分預留較多的時間。

2　調整心態(tài)

面對任何考試，考生都應保持良好的心態(tài)，特別是對于以動手操作為主的保障考試，心態(tài)的調整尤為重要。由于考試時間很短，再加上受環(huán)境的影響，心理容易過度緊張，從而出現(xiàn)心慌手抖、思維混亂、大腦空白，甚至手拿不穩(wěn)工具的情況，這在很大程度上就影響到考試的正常發(fā)揮，導致成績不理想。所以，在平時的練習或模擬考試中，要多注重心態(tài)的調整。

臨上考場之前，對可能出現(xiàn)的考題進行預想，并設想一下可能會遇到的突發(fā)情況，想好應對措施，做到有備無患?？荚囈剡^程而輕結果，不能患得患失，這樣才能發(fā)揮出自己的正常水平。

在考場上，更要穩(wěn)定好情緒，保持稍有緊張且略有興奮的狀態(tài)，實現(xiàn)快速準確答題，注重得分效率?？荚囍?，努力做到心無旁騖，專心致志，盡量不受外界的干擾。保障考試中經常會出現(xiàn)一些突發(fā)狀況。比如，在2014年山東省競賽中，考生在校準雨量傳感器時，因底座螺絲問題導致底座調整不平，當即請裁判進行檢查處理，在裁判處理過程中，考生繼續(xù)按部就班地做其它題目，并努力穩(wěn)定情緒，暗示會做得更好。問題解決后，又進行了雨量校準的操作，情緒的穩(wěn)定使考生超常發(fā)揮，把校準誤差調整到了0.0mm，并最終取得了不錯的成績。

3　認真審題

認真審題是正確答題的關鍵所在。正式答題之前一般都會有5分鐘的閱卷審題時間。利用這5分鐘，可以先把試卷要求通讀一遍，對考試內容有個初步印象，理順答題思路。審題時，務必逐字逐句地看清題意，不可利用慣性思維，想當然盲目作答。差之毫厘，謬以千里，往往一個微小的字眼，就會導致答非所問，結果將嚴重影響答題準確性，在時間高度緊張的考場上根本來不及返工。另外，審題過程中還要注意提前查看一下設備、線纜、零件位置的擺放，大致分揀出可能要用到的各種工具。

4　應試要點

4.1儀器安裝

考試中多少都會涉及到部分儀器的安裝與連接。安裝時要嚴格按照題目要求有順序、規(guī)范性的、力求美觀的安裝，一定注意安裝細節(jié)，務必保證接口連接正確、螺絲擰到位，杜絕因為安裝不當引起額外故障的情況發(fā)生。例如連接傳感器或采集器的航空插頭時，如果前兩道螺絲對不準的話，就容易造成接觸不良，引起通訊或硬件故障。所以在平時的練習中，應注重培養(yǎng)手感，這樣就能有效降低操作失誤的概率。

安裝過程中的其他注意事項，概括以下幾點：

（1）電源部分。遵循“安全第一”的原則，嚴格按照題目要求，進行規(guī)范性操作，特別是對于市電部分。注意用電安全，防止因操作不當對設備乃至人身造成的不必要的傷害。

若有接地線，也應正確連接。

（2）溫濕傳感器。溫度傳感器在左，濕度傳感器在右，兩者感應部分高度大體一致，濕度傳感器的黃色保護帽記得取下。

（3）雨量傳感器。信號線從雨量傳感器底座穿出后要注意打結，調整底座水平，擰緊底座固定螺絲，紅黑信號線分別接入對應接線柱。用萬用表通斷檔測量干簧管是否工作正常。計量翻斗和計數(shù)翻斗保持在同一側。罩上外筒，擰緊螺絲，并用水平尺在互相垂直的兩個方向上分別調整外筒水平。

（4）風傳感器。用指南針或羅盤儀找準南北向，用水平尺調整風橫臂水平，風向傳感器在北，風速傳感器在南。檢查風向標、風杯轉動是否靈活平穩(wěn)，操作過程中手應轉動軸承部分，不能碰觸風向標、風杯。

4.2測量調試

安裝完畢后就進入測量調試階段。測量中最重要的是萬用表的正確使用。每測一項要素前，要先把萬用表調至正確的檔位和量程，然后再進行相應信號的測量。常用的檔位和量程有 0～750V交流電壓檔，0～20V直流電壓檔， 0～20A直流電流檔，0～200?電阻檔（電阻較高時選用0～2k?檔）以及通斷檔。不規(guī)范的操作及使用萬用表不但會被扣分，而且不正確的測量結果會將人引入誤區(qū)，在故障排除時易做出錯誤的結論。例如華云DZZ5型自動站的溫濕分采上有一個220?左右的電阻，有時可以采用測量采集器防雷板上 CAN線高低信號間的電阻值來判斷CAN線的通斷，此時應選0～2k?電阻量程，如果在線路完全正常的情況下錯選了 0～200?量程，就會造成測量結果超量程的假象，從而使人誤以為CAN線斷路。

4.3故障排除

故障排除按照先易后難的原則，采用分解和替代的方法，逐步確定故障點到最小可更換單元。故障類型一般分為通訊連接、參數(shù)設置、硬件設備三方面。

4.3.1通訊連接故障排除

微機與采集器間的通訊故障點主要包括通訊線、光纖模塊。通訊測試及命令交互可采用串口調試工具，注意串口工具不能和業(yè)務采集軟件同時打開，否則會造成串口沖突。調試前要先確保通訊線已正常連接，采集器、光纖模塊供電正常（注意觀察采集器的RUN燈和光纖模塊的PWR燈），串口工具的波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗位和流控制分別選為“9600/8/1/None/None”，選擇正確的串口號，點擊“打開串口”，并勾選“發(fā)送新行”。其示意圖見圖1。

圖1　 SSCOM串口調試工具設置界面

若發(fā)送命令后，采集器端沒有指令返回，首先查看光纖模塊的DIP開關設置，正確設置應為1 在ON，2、3、4在OFF。在確保DIP開關設置無誤之后，可以進一步通過觀察微機近端和微機遠端光纖模塊（以下簡稱近端、遠端）的指示燈來分析判斷故障點，正常情況下有命令交互時近端、遠端的 4個燈應該都會秒閃。一個燈都不閃的情況多為DIP開關設置錯誤所致。

（1）若只有近端的Tx一個燈閃，說明近端發(fā)出的光纖信號未傳至遠端Rx?？赡茉蛞皇莾筛饫w未交叉連接，二是近端發(fā)至遠端收的光纖斷路。以上情況可通過交叉或更換光纖解決。

（2）若只有近端的Tx和遠端的Rx兩個燈閃，說明遠端的RS232與采集器之間中斷?？梢苑謩e測量RS232 Tx（Rx）與采集器終端R（T）間的通斷，看是否為端子故障導致的信號不通，或者是兩個信號線交叉錯連所導致。

Alice (Bob)需要耗費4比特的經典信息將測量結果告知Bob(Alice)和Charlie,而Charlie需耗費2比特經典信息將測量結果告知Alice 和Bob,故本協(xié)議總的經典信息耗費為10比特。

（3）若只有近端的Tx和遠端的Tx、Rx三個燈閃，說明遠端發(fā)出的光纖信號未傳至近端Rx。應檢查遠端發(fā)至近端收的光纖是否斷路。

4.3.2要素故障排查

通訊正常后，可用samples命令（DZZ4）或OBSAMPLE MAIN命令（DZZ5）進行交互，讀取實時數(shù)據(jù)。

DZZ4和DZZ5讀取實時數(shù)據(jù)的界面分別見圖2a、圖2b。

圖2　DZZ4（a）和DZZ5（b）實時數(shù)據(jù)讀取界面

采用DMGD命令可以順序顯示讀取2分鐘風向、2分鐘風速、10分鐘風向、10分鐘風速、瞬時風向、瞬時風速、分鐘雨量、小時雨量、氣溫、濕度、水汽壓、露點、本站氣壓。

讀取數(shù)據(jù)后，參照考試提供的現(xiàn)場環(huán)境要素值，確定異常要素，然后按照由簡到繁的原則逐步分析。最好在一個分鐘時段（0～59s）內進行翻動翻斗、轉動風杯、定位風標的操作，保證在一個分鐘時段可查看全部六個要素，既節(jié)省時間，又可以更加準確地判定。要素異常大致分為3種情況，一是顯示為缺測符，二是示值為 0，三是與實際值相差很大。

4.3.2.1雨量

（1）輸入命令SENSTRAT，查看返回值。返回值為1表示傳感器處于開啟狀態(tài)；返回值為0表示傳感器處于關閉狀態(tài)，此時應輸入SENST RAT 1進行開啟。

（2）輸入命令SENCO RAT，查看三次項系數(shù)返回值。目前使用的翻斗式雨量傳感器其返回值應為“0 0.1 0 0”。

（3）排除參數(shù)問題后，再按照干簧管、信號線和接線端子的順序進行依次檢測，查看是干簧管已損壞，還是信號線和接線端子短路或斷路造成的。

4.3.2.2氣壓

（1）輸入命令SENST P，查看返回值。返回值為1表示傳感器處于開啟狀態(tài)；返回值為0表示傳感器處于關閉狀態(tài)，此時應輸入SENST P 1進行開啟。

（2）輸入命令QCPS P和QCPM P檢查測量范圍，默認為500～1100百帕，超出這個范圍會顯示數(shù)據(jù)缺測。SCV P檢查測量修正值，默認為無修正值。

（3）檢查供電是否正常。DZZ4的氣壓傳感器可以通過觀察運行指示燈，如果運行燈常亮，基本可以排除電源故障。DZZ5的氣壓傳感器沒有指示燈，只能測量RS232-5端子上的供電電壓是否為+12V左右。

（4）若以上均正常，再排查信號電纜的故障。DZZ4的氣壓傳感器2、3、5、7、9腳分別為信號收、信號發(fā)、信號地、電源地、電源正，信號線的 2、3、5（7）、9針腳分別對應于采集器上氣壓端口的R、T、G和12V。DZZ5的氣壓傳感器信號線直連在傳感器上，具體線序以電纜上的標注為準。

4.3.2.3風向、風速

這兩個要素具有一定的相關性，可以同時進行排除。

（1）輸入命令SENST WD和SENST WS，查看返回值。返回值為1表示傳感器處于開啟狀態(tài)；返回值為0表示傳感器處于關閉狀態(tài)，此時應輸入SENST WD 1和SENST WS 1進行開啟。

（2）輸入命令 SENCO WS，查看風速傳感器的三次項系數(shù)。DZZ4為“0 0.1 0 0”，DZZ5為“0.3 0.0489 0 0”，這是由于兩者的風速傳感器使用的計算公式不同造成的。

（3）檢查來自主采的5V直流供電是否正常。DZZ4風向風速分別供電，風向為 5V脈沖供電（周期250ms，寬度10ms），風速為持續(xù)5V供電。DZZ5風向風速共用一根供電線路，為持續(xù)5V供電。

（4）檢查輸出信號。

風速為電壓信號輸出，DZZ4靜止時為 DC 0.8V或4.9V，轉動時為 DC 3.0V左右。DZZ5靜止時為DC 0.0V或4.5V，轉動時為DC 2.5V左右。電壓大小根據(jù)不同設備可能略有偏差，不能作為判斷依據(jù)，只要有明顯的電壓變化，即可認為傳感器正常。

風向為7位格雷碼輸出，格雷碼盤的內圈至外圈分別對應格雷碼的高位至低位（D6→D0），采集器的線序從左至右分別為 D0→D6，正好相反，應注意區(qū)別。輸出高電位（電壓約為 5V）時為1，低電位（電壓約為0V）時為0，可以據(jù)此判斷是否為傳感器故障，再結合格雷碼與角度對應表可以判定異常的格雷碼位。比較常用也容易記住的是D6和D5兩位。

D6標識東西，風向在0°～180°時D6為0，風向在180°～360°時D6為1。

D5標識南北，0°～90°或270°～ 360°時D5 為0，90°～270°時D5為1。其示意圖見圖3。

圖3　D5、D6標識位與風向關系示意圖

假設風向傳感器旋轉一周，輸出的風向一直維持在0°～180°的范圍，則說明D6故障導致沒有高電位輸出。比如格雷碼1100111所對應的角度為194°，如果D6只能輸出低電位，則風標停留在194°時顯示的風向讀數(shù)就是格雷碼0100111所對應的163°。也就是說此時180°～360°度范圍的角度總是錯誤地輸出為 0°～180°范圍內與之呈左右對稱的角度。

同理，如果輸出的風向一直維持在 90°～270°的范圍，則說明D5故障導致沒有低電位輸出。

4.3.2.4溫濕度

（1）輸入命令SENST T0和SENST U，查看返回值。返回值為1表示傳感器處于開啟狀態(tài)；返回值為0表示傳感器處于關閉狀態(tài)，此時應輸入SENST T0 1和SENST U 1進行開啟。

（2）輸入命令SCV T0和SCV U，查看溫濕傳感器測量修正值，輸入QCPS和QCPM檢查測量范圍和質量控制參數(shù)。

（3）如果溫濕數(shù)據(jù)同時異常，應首先考慮CAN線和分采供電故障。如果溫濕度有一種數(shù)據(jù)正常，就說明CAN線通訊和供電正常。在排除CAN線通訊和供電故障之后，再去考慮溫度傳感器和濕度傳感器同時故障的情況。

（4）通過測量傳感器的電參數(shù)確定傳感器是否故障。

溫度為四線制鉑電阻，同端電阻R1為線阻，應為一個很小的數(shù)值，異端電阻 R2為線阻 R1加上鉑電阻的阻值Rt，阻值范圍為80～120?，Rt與溫度t的關系式為Rt=100+0.385t。通過測量計算并與實際溫度比較可以大致判斷溫度傳感器是否正常。測量電阻時必須斷電測量。濕度輸出信號為DC 0～1V線性對應濕度值0～100%，必須帶電測量。

4.4答卷注意事項

在考試過程中，故障維修過程要以文字的形式體現(xiàn)在答卷上，要把故障排除的詳細步驟、故障點的最終確定、維修操作的具體內容進行記錄，記錄過程中力求準確明了、言簡意賅。記錄數(shù)據(jù)時要注意保留V、℃等單位。

5　心得體會

細節(jié)決定成敗，保障考試一定要從大處著眼，小處著手，注重細節(jié)，不能眼高手低，因小失大。小小的失誤就容易造成大的影響，細節(jié)上的成功往往決定著最后的成功。裝備保障考試既檢驗了考生的水平，也讓考生通過考試這個平臺不斷提高維修水平和能力。

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1005-0582（2016）02-0074-05

2015-12-11

劉云（1978—），女，山東肥城人，學士，工程師，主要從事綜合氣象業(yè)務、氣象裝備保障等工作。