DZZ5型自動(dòng)氣象站實(shí)際工作中常見(jiàn)故障及對(duì)策

羅紹艷　楊　云　田盼盼　趙帥飛　豐麗娟（.越西縣氣象局，四川　越西　66650；.隆林縣氣象局，廣西　隆林　5500；

DZZ5型自動(dòng)氣象站實(shí)際工作中常見(jiàn)故障及對(duì)策

羅紹艷1楊云1田盼盼2趙帥飛3豐麗娟4
（1.越西縣氣象局，四川越西616650；2.隆林縣氣象局，廣西隆林533500；

3.鄉(xiāng)城縣氣象局，四川鄉(xiāng)城627850；4.雷波縣氣象局，四川雷波616550）

隨著地面觀測(cè)自動(dòng)化的發(fā)展，新型自動(dòng)氣象站是地面氣象觀測(cè)的主要設(shè)備，2015年9月四川省越西縣啟用了DZZ5新型自動(dòng)氣象站，在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題。為保證新型自動(dòng)氣象站的正常運(yùn)行，需要采取有效的措施解決氣象站ISOS軟件在運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題。另外，還需要?dú)庀蠊ぷ魅藛T加強(qiáng)對(duì)該軟件的學(xué)習(xí)和研究，達(dá)到操作規(guī)范和運(yùn)用熟練的程度，能夠提高觀測(cè)質(zhì)量，進(jìn)而提高氣象業(yè)務(wù)質(zhì)量和氣象服務(wù)水平，從而更好地為氣象事業(yè)服務(wù)。

新型自動(dòng)氣象站；ISOS-SS系統(tǒng)；常見(jiàn)故障；解決對(duì)策

新型自動(dòng)氣象站屬于分布式結(jié)構(gòu)自動(dòng)氣象站，是基于現(xiàn)代總線(xiàn)技術(shù)（CAN總線(xiàn)）和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)建，采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)并遵循開(kāi)放總線(xiàn)技術(shù)。其提高了數(shù)據(jù)采樣頻率，規(guī)范了數(shù)據(jù)處理算法，加大了數(shù)據(jù)質(zhì)量控制處理。日常工作中除了要加強(qiáng)氣象站的維護(hù)保養(yǎng)外，還要掌握各類(lèi)故障現(xiàn)象，以便及時(shí)排除。越西縣自新型自動(dòng)氣象站建設(shè)以來(lái)，使用過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，該文將依據(jù)實(shí)際工作中的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)運(yùn)行中的常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行分析匯總，并提出相應(yīng)的解決對(duì)策，為新型自動(dòng)氣象站在各氣象站中的運(yùn)行提供參考。

1　DZZ5自動(dòng)氣象站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1硬件

采用主采集器、分采集器、傳感器、外部總線(xiàn)和外圍設(shè)備的組合結(jié)構(gòu)，其中主采集器系統(tǒng)為核心系統(tǒng)，主采集器采用嵌入式技術(shù)、Linux操作系統(tǒng)、FAT32文件系統(tǒng)［1］。配置基本觀測(cè)要素傳感器或分采集器擴(kuò)展配置傳感器。主采集器接口包括風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、相對(duì)濕度、氣壓、雨量、能見(jiàn)度、蒸發(fā)和一個(gè)保留的總輻射觀測(cè)。DZZ5型自動(dòng)氣象采集器包括1個(gè)主采集器和1個(gè)地溫分采集器，采用CAN總線(xiàn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)各采集器之間的連接。

1.2軟件

DZZ5自動(dòng)氣象站的系統(tǒng)軟件包括2大部分，即嵌入式系統(tǒng)軟件和業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件，其中前者的主要作用是對(duì)嵌入式系統(tǒng)和外部設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行控制；而業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件則安裝于系統(tǒng)中的各個(gè)終端，主要作用是對(duì)整個(gè)自動(dòng)氣象站系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，并采集處理觀測(cè)數(shù)據(jù)，定時(shí)上傳各類(lèi)觀測(cè)數(shù)據(jù)文件等。觀測(cè)業(yè)務(wù)軟件由采集軟件（SMO）、業(yè)務(wù)軟件（MOI）和通信軟件（MOIFTP）組成，三個(gè)軟件既相互獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)。這三個(gè)軟件以文件系統(tǒng)的形式完成數(shù)據(jù)交互過(guò)程。

SMO軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能，通信層采集輻射、天氣現(xiàn)象、能見(jiàn)度相關(guān)數(shù)據(jù)資料，通過(guò)SMO文件處理層解析、監(jiān)控、訂正和儲(chǔ)存，還要經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)流將數(shù)據(jù)資料儲(chǔ)存并上傳。

MOI負(fù)責(zé)完成業(yè)務(wù)的處理。數(shù)據(jù)源來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面，一方面是SMO自動(dòng)化觀測(cè)數(shù)據(jù)，另一個(gè)是人工觀測(cè)數(shù)據(jù)。通過(guò)數(shù)據(jù)維護(hù)和質(zhì)量控制，實(shí)現(xiàn)氣象電報(bào)和數(shù)據(jù)文件的生成，并由MOIFTP軟件進(jìn)行發(fā)送。

MOIFTP的主要功能是傳輸測(cè)報(bào)數(shù)據(jù)文件到省網(wǎng)絡(luò)中心的服務(wù)器。需要在使用之前對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。使用消息中間件和FTP傳輸，F(xiàn)TP傳輸時(shí)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N方式，通過(guò)文件傳輸協(xié)議將測(cè)報(bào)業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)文件傳輸?shù)绞〖?jí)氣象網(wǎng)絡(luò)中心的服務(wù)器上。該軟件還支持3G移動(dòng)數(shù)據(jù)通信作為應(yīng)急傳輸?shù)膫浞萃ǖ?，保障業(yè)務(wù)資料的穩(wěn)定傳輸。

2　新型自動(dòng)氣象站的故障分析

2.1SMO應(yīng)觀測(cè)次數(shù)與實(shí)際觀測(cè)次數(shù)不相等

SMO應(yīng)觀測(cè)次數(shù)和實(shí)際觀測(cè)次數(shù)不相等，觀測(cè)成功率達(dá)不到100%。出現(xiàn)這種情況的原因主要如下［2］。

2.1.1網(wǎng)絡(luò)校時(shí)不正常，需要自動(dòng)授時(shí)。Windows系統(tǒng)默認(rèn)的時(shí)間同步時(shí)間間隔是7 d，可以通過(guò)注冊(cè)表的兼職更改自動(dòng)同步間隔，以提高同步精度。第一步，進(jìn)入注冊(cè)表編輯器進(jìn)入“開(kāi)始”在運(yùn)行欄輸入“regedit”運(yùn)行regedit.exe執(zhí)行程序；第二步，執(zhí)行如下操作，十進(jìn)制的3 600代表1 h，在工作中一般要求3 h自動(dòng)校時(shí)一次，則應(yīng)輸入數(shù)字10 800。第二步如圖1所示。

全域旅游即在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，高度整合旅游資源、政治、經(jīng)濟(jì)、文化、生態(tài)、服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施等所有要素，將整個(gè)區(qū)域作為完整的旅游目的地進(jìn)行規(guī)劃布局，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置、要素合理流動(dòng)、產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，進(jìn)而統(tǒng)籌帶動(dòng)區(qū)域發(fā)展的一種旅游發(fā)展理念和模式。因此，在全域旅游的背景下，針對(duì)導(dǎo)游專(zhuān)業(yè)學(xué)生的職業(yè)教育需要結(jié)合全域旅游的理念進(jìn)行培訓(xùn)。

2.1.2電源不穩(wěn)定或者電源故障。采集器工作不正常，可能導(dǎo)致某一分采或者傳感器工作不正常。檢查電源分為交流和直流兩個(gè)部分，檢查交流供電時(shí)要注意人身安全。交流電壓應(yīng)為220VAC，直流供電電壓為14VDC左右。

2.1.3GF卡容量不足。GF卡剩余容量不足，會(huì)導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)不正常。檢查GF卡剩余空間有2種方法，一種通過(guò)終端調(diào)試，運(yùn)用STAT命令就可以查看其剩余空間；另外一種就是斷電拔下GF卡，查看剩余空間。如果需要清理內(nèi)存，應(yīng)先對(duì)GF卡的資料進(jìn)行備份，然后進(jìn)行清理，最后再插會(huì)主采集器，上電，聽(tīng)到采集器叫兩聲說(shuō)明啟動(dòng)正常。

圖1　自動(dòng)校時(shí)設(shè)置

2.1.4串口設(shè)置錯(cuò)誤。無(wú)法采集數(shù)據(jù)，通過(guò)參數(shù)設(shè)置-啟用通訊查看，確定在20 s內(nèi)是否有正常的數(shù)據(jù)流。

2.1.5串口隔離器可能故障。串口隔離器在自動(dòng)站中起防雷和放大信號(hào)的作用，但在實(shí)際工作中經(jīng)常損壞。由于兩邊測(cè)針容易變形，導(dǎo)致接觸不良。所以，應(yīng)定期檢查采集器的RS232通訊口的通訊線(xiàn)接頭與串口隔離器的接頭是否牢固，以及與計(jì)算機(jī)接頭的串口是否有松動(dòng)現(xiàn)象。取下成對(duì)的串口隔離器或者把筆記本拿到測(cè)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，看觀測(cè)成功率可否達(dá)到100%，如果可以采集到全部數(shù)據(jù)，則說(shuō)明串口隔離器故障，需要更換新的串口隔離器。

2.1.6軟件沒(méi)有按照規(guī)定升級(jí)。升級(jí)相關(guān)軟件時(shí)應(yīng)先關(guān)閉軟件，升級(jí)SMO采集軟件時(shí)把補(bǔ)丁包中的臺(tái)站地面綜合觀測(cè)業(yè)務(wù)軟件-采集.exe替換到安裝目錄bin目錄下即可。重啟SMO軟件查看版本號(hào)是否升級(jí)成功，MOI是一鍵升級(jí)，先關(guān)閉MOI軟件，點(diǎn)擊運(yùn)行升級(jí)軟件，就可以升級(jí)成功。

2.2SMO能正常采集數(shù)據(jù)，MOI無(wú)數(shù)據(jù)

可能原因是MOI參數(shù)設(shè)置下SMO數(shù)據(jù)源沒(méi)有選擇正確的路徑。應(yīng)選擇在SMO安裝路徑數(shù)據(jù)目錄，路徑設(shè)置到子目錄dataset區(qū)站號(hào)目錄級(jí)別。

2.3正點(diǎn)觀測(cè)補(bǔ)調(diào)數(shù)據(jù)失敗和分鐘數(shù)據(jù)是亂碼

軟件安裝在Windows XP、Windows Server 2003、Windows Server 2008操作系統(tǒng)上之前，需要先給計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)安裝.Net Framework 4.0和2007 Office system驅(qū)動(dòng)程序。如果沒(méi)有安裝.Net Framework 4.0，則可能無(wú)法運(yùn)行或者識(shí)別業(yè)務(wù)軟件。因?yàn)镾MO和MOI里面的數(shù)據(jù)庫(kù)采用Office軟件的工具條。如果沒(méi)有安裝2007 Office system，則會(huì)出現(xiàn)正點(diǎn)觀測(cè)補(bǔ)調(diào)數(shù)據(jù)失敗和分鐘數(shù)據(jù)出現(xiàn)亂碼的現(xiàn)象。

2.4.1可能是通訊線(xiàn)路、采集器、供電系統(tǒng)、或者串口壞了。這種情況下，需要認(rèn)真檢查通訊線(xiàn)路、供電系統(tǒng)。如果串口、軟件和線(xiàn)路都正常，則就說(shuō)明采集器出現(xiàn)了問(wèn)題，需要沿著通訊線(xiàn)路進(jìn)行測(cè)量。如果出現(xiàn)一串口通訊線(xiàn)有問(wèn)題，原來(lái)相通的兩引腳線(xiàn)斷開(kāi)的情況，只需要把一腳的焊線(xiàn)虛焊處接好，就能夠保證數(shù)據(jù)正常顯示。

2.4.2傳感器故障。從傳感器著手需要檢查三部分，即傳感器、信號(hào)鏈路、采集器輸入通道。在吹初次安裝傳感器或人為改動(dòng)過(guò)采集器設(shè)置的，就該利用SMO的采集器參數(shù)檢查功能查看該氣象要素的運(yùn)行狀態(tài)信息。處于開(kāi)啟狀態(tài)，排查就從傳感器到采集器，中間每個(gè)環(huán)節(jié)出問(wèn)題都可能引起數(shù)據(jù)缺測(cè)或者異常的故障。

傳感器檢查輸入的電壓或者電流，以及輸出信號(hào)是否符合正常的范圍，如果輸入正常、輸出不正常，可以判定為傳感器故障，則應(yīng)該更換傳感器。

信號(hào)鏈路發(fā)生故障的概率比較大，可以用萬(wàn)用表測(cè)量各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓或電阻。如果以上兩步都正常，應(yīng)檢查主采集器。用裝有串口調(diào)試工具軟件的筆記本電腦用USB串口轉(zhuǎn)換線(xiàn)路將9芯插頭接入采集器的信號(hào)輸出的串口。再檢查輸出的觀測(cè)數(shù)據(jù)，在串口調(diào)試工具軟件中設(shè)置連接的串口通信參數(shù)，打開(kāi)對(duì)應(yīng)串口，發(fā)送DMGD命令，觀察分鐘數(shù)據(jù)是否正常。如果有數(shù)據(jù)，但是數(shù)據(jù)不正常，則有可能接地、線(xiàn)纜接頭部位接觸不良。

2.5傳感器故障檢查

2.5.1溫溫度傳感器。測(cè)溫是采用Pt100鉑電阻阻值隨溫度升高而成線(xiàn)性增加的特性測(cè)溫的，濕度元件是濕敏電容經(jīng)轉(zhuǎn)換電路輸出電壓，電壓與濕度輸出成線(xiàn)性正比關(guān)系。溫濕度傳感器使用萬(wàn)用表直接測(cè)量傳感器的電阻值（溫度）或電壓（濕度），測(cè)量通道故障?？梢园褬?biāo)準(zhǔn)電阻按照四線(xiàn)制方式，接入采集器測(cè)量通道（溫度）；標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器接入采集器測(cè)量通道（濕度）。

查看濕度傳感器連接線(xiàn)接頭處是否生銹，如嚴(yán)重銹蝕，則將連接線(xiàn)對(duì)接，同時(shí)做好防水和絕緣處理。

2.5.2翻斗雨量通過(guò)脈沖計(jì)數(shù)測(cè)量雨量。翻斗雨量傳感器在計(jì)數(shù)翻斗中裝有一塊小磁鐵，翻斗每翻動(dòng)一次，干簧管閉合一次且輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，記錄0.1 mm降水量。雨量脈沖信號(hào)通過(guò)防雷板輸入到采集器，由防雷板再連接到主采集器。主要故障現(xiàn)象是有降水但沒(méi)有降水量或者出現(xiàn)降水量亂跳。故障的主要原因有翻斗堵塞，翻斗不能正常翻動(dòng)，干簧管損壞，雨量線(xiàn)斷路。首先，檢查計(jì)數(shù)翻斗有無(wú)輸出，若無(wú)雨量指，將雨量傳感器盛水桶取下，使用萬(wàn)用表拔至蜂鳴檔，接雨量傳感器紅黑接線(xiàn)柱，翻動(dòng)計(jì)數(shù)翻斗，未翻動(dòng)至中間位置萬(wàn)用表有導(dǎo)通響聲就正常，如果無(wú)則干簧管可能故障，應(yīng)更換。測(cè)量傳感器為正常，而采集器數(shù)據(jù)不正常，則檢查通道和主采集器。

2.5.3風(fēng)向風(fēng)速傳感器故障。風(fēng)向是輸出7為格雷碼經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換電路輸出風(fēng)向。當(dāng)實(shí)際風(fēng)向與采集器采集到的風(fēng)向數(shù)據(jù)有偏差時(shí)，應(yīng)檢查風(fēng)向傳感器上指北針與正北方向是否一致。檢查風(fēng)向傳感器應(yīng)先檢查供電傳感器供電系統(tǒng)，供電電壓為5 V直流，再分別檢查采集器端D0-D6端的電壓，得出高低電平對(duì)照格雷碼表查看角度與真實(shí)值是否符合。風(fēng)速通過(guò)對(duì)電脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并轉(zhuǎn)換為風(fēng)速。風(fēng)速越大，風(fēng)杯轉(zhuǎn)速越高，周期時(shí)間內(nèi)輸出的脈沖信號(hào)數(shù)越少。風(fēng)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，測(cè)試主采集器上輸出電壓應(yīng)為0.7～3.8 V，靜止時(shí)為0.7 V或3.8 V左右，則傳感器正常；否則不正常，需要更換傳感器。

2.5.4氣壓。在實(shí)際工作中氣壓傳感器的感應(yīng)元件是電容式硅膜盒，輸出是RS232信號(hào)，且接在RS232_ 5上，是采集器發(fā)送命令獲取數(shù)據(jù)。主要故障現(xiàn)象時(shí)氣壓值不穩(wěn)定，較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)差值超出允許范圍，主要原因是靜壓管堵塞，導(dǎo)氣管堵塞和數(shù)據(jù)線(xiàn)插口是否插好。其次，檢查采集通信軟件中通訊設(shè)置是否正確，默認(rèn)為COM1實(shí)際工作中端口一般為9600N81，且接入的是PTB210采集器應(yīng)設(shè)置為AIRPTYPE4［3］。

2.5.5地溫分采。地溫值出現(xiàn)間歇性的不正常，偏低或偏高或者地溫值均為-24.6℃，先檢查信號(hào)接線(xiàn)是否緊固。地溫分采工作原理同氣溫傳感器，故障判斷類(lèi)似與氣溫傳感器。不同的是地溫分采通過(guò)CAN總線(xiàn)連接到主采集器上。如果傳感器無(wú)故障，應(yīng)檢查通道。打開(kāi)地溫分采，看分采的燈是否正常閃爍，斷開(kāi)CAN總線(xiàn)插頭，取下地溫分采RS232插頭與接線(xiàn)插座的連接線(xiàn)，直接接入筆記本電腦，打開(kāi)串口調(diào)試工具軟件，發(fā)送SAMPLES，查看地溫?cái)?shù)據(jù)是否正常。

3　結(jié)語(yǔ)

DZZ5型新型自動(dòng)站雖然功能齊全，但在實(shí)際工作中可能因某些技術(shù)因素限制，導(dǎo)致該系統(tǒng)出現(xiàn)不同程度的故障，影響氣象要素的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。因此，在實(shí)際工作中要敢于實(shí)踐，在工作中學(xué)習(xí)，學(xué)以致用，掌握各種故障的判斷和處理，以便提高自動(dòng)站設(shè)備性能，確保自動(dòng)站正常運(yùn)行，為氣象現(xiàn)代化奠定基礎(chǔ)。

［1］黃思源，劉鈞.新型自動(dòng)氣象站觀測(cè)業(yè)務(wù)技術(shù)［J］.氣象出版社，2014（12）：273-278.

［2］欒永衛(wèi).淺談DAWS600型自動(dòng)氣象站日常維護(hù)及故障處理［J］.中國(guó)科技博覽，2010（33）：584-585.

［3］中國(guó)氣象局觀測(cè)司.氣象裝備技術(shù)保障手冊(cè)——自動(dòng)氣象站［EB/OL］.（2011-06-09）［2016-03-15］.http∶// wenku.baidu.com/view/d15e7652ad02de80d4d84012.html.

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