DZZ5新型自動氣象站常見故障及處理技巧

羅仁斌

摘 要 根據(jù)業(yè)務(wù)人員在實際工作中積累的經(jīng)驗，通過實例對DZZ5新型自動站采集器、通信系統(tǒng)、溫濕度傳感器、地溫傳感器、雨量傳感器、氣壓傳感器和風向風速傳感器出現(xiàn)故障時的情況進行分析，為氣象業(yè)務(wù)人員提供基本思路和常規(guī)處理技巧。

關(guān)鍵詞 DZZ5故障；分析；處理技巧

中圖分類號：P415 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.33.066

近年來，隨著新型自動站在基層臺站普遍推廣使用，需要全面提升業(yè)務(wù)人員的業(yè)務(wù)技術(shù)水平，切實掌握新型自動氣象站的使用、維護、維修等技術(shù)，更好地適應(yīng)新的氣象觀測業(yè)務(wù)技術(shù)發(fā)展要求[1]。本文從實際工作中的經(jīng)驗積累，總結(jié)了DZZ5新型自動站常見的故障和應(yīng)對措施，希望為基層氣象業(yè)務(wù)人員日常工作提供一些實質(zhì)性的指導。

1 主采集器故障

主采集器是新型自動站整個系統(tǒng)的核心控制單元集。主采集器出現(xiàn)故障，原因比較復雜，一般要求臺站能準確判斷。一是根據(jù)采集器的運行系統(tǒng)指示燈RUN狀態(tài)來判斷采集器工作是否正常，正常工作狀態(tài)下RUN指示燈為綠色秒閃，否則主采集器有故障。二是筆記本電腦調(diào)試檢測，用筆記本電腦經(jīng)USB轉(zhuǎn)RS232線連測試線（測試線9芯串口插頭與9針串口的接線對應(yīng)關(guān)系：3腳與Rx端、2腳與Tx端、5腳地線G端）接入主采集器的RS232-1接口，運行串口調(diào)試工具軟件，輸入指令符“OBSAMPLE MAIN”，有正確數(shù)據(jù)回顯，確定采集器正常，反之則不正常。此外，嵌入式程序異常也會引起主采集器工作不正常。先重啟采集器，若故障還存在，則需要更新升級軟件，需斷電取出CF卡，將新升級文件hy_aws拷貝到CF卡的根目錄下；重新將CF卡插入卡槽，給采集器供電即可完成升級。

2 通信系統(tǒng)故障

通訊系統(tǒng)故障主要表現(xiàn)在SMO軟件無法采集到自動站的數(shù)據(jù)，檢測其故障的方法主要有以下幾種。一是檢查業(yè)務(wù)計算機串口端口號是否與SMO軟件通訊端口號一致，通信參數(shù)是否設(shè)置為“9600，N，8，1”。二是檢查通訊電纜線有無斷路情況，將通訊電纜線一端進行兩兩短接，另一端用萬用表蜂鳴檔檢測是否導通，若出現(xiàn)斷路要及時維修或更換通訊電纜線。三是檢查串口隔離器是否損壞，檢查時同時卸下兩邊串口隔離器，讓傳送信號電纜線的DB25串口直接相連，如系統(tǒng)恢復正常，說明故障部位在此。四是檢查業(yè)務(wù)計算機的串口是否壞掉，方法一是用導線將計算機后面串口的2、3針短接，運行串口調(diào)試軟件，任意發(fā)送字符，看是否能回顯，不能則串口壞掉；方法二是用萬用表直流檔20 V對串口3、4、7針進行測量，電壓示值是否基本相等且為-11.10 V左右，否則串口壞掉；方法三是用萬用表測量串口的電壓，多測幾次，若出現(xiàn)電壓示值波動較大，表明計算機串口供電不穩(wěn)定，從而影響串口通信穩(wěn)定性。遇到以上幾種情況可用USB轉(zhuǎn)串口的方法來代替計算機的串口，但需要安裝原裝USB轉(zhuǎn)RS232驅(qū)動程序，網(wǎng)上下載經(jīng)常出問題。五是采集器與業(yè)務(wù)計算機之間的地電位差過高也可能會導致串口通信中斷，需要檢查采集器與計算機是否都可靠接地。

3 傳感器故障

3.1 HMP155溫濕度傳感器故障

3.1.1 溫度傳感器故障

溫度傳感器的感應(yīng)部分采用Pt-100鉑電阻，當溫度示值出現(xiàn)異常時，需判斷溫度傳感器是否有故障，可通過以下幾種方法逐步排除。一是直接用手握住溫度傳感器的感應(yīng)部分，觀察溫度示值是否有變化，以便直接判斷溫度傳感器是否能夠正常感應(yīng)。二是打開百葉中的溫濕度接線盒，測量1、2兩端或3、4兩端，電阻值是否近似為0。測量1、3或2、4兩端電阻值，若測量不出80～125 Ω電阻值，在排除電纜線斷裂后，可以確定傳感器有故障。三是用地溫傳感器代替觀測，先取下溫度傳感器在防雷板上的1-4接線端口，將地溫傳感器一端放到百葉箱中，另一端連接到防雷板上溫度連接端口，觀察一段時間看溫度示值是否正常。如果溫度示值正常，則說明溫度傳感器出現(xiàn)故障，需更換溫度傳感器。四是若出現(xiàn)溫度通道故障，依次檢查溫濕度接線盒、溫濕度延長線、防雷板、采集器插頭是否有虛接、斷接、螺絲松動等現(xiàn)象。五是若出現(xiàn)溫度跳變，應(yīng)檢查屏蔽線是否接好。

3.1.2 濕度傳感器故障

濕度傳感器的感應(yīng)部分主要為濕敏電容，常見故障為濕度示值異常或缺測。若懷疑是傳感器故障，使用萬用表測量檢查傳感器的供電是否正常，根據(jù)實際濕度檢查傳感器的輸出電壓信號是否正常；若懷疑是測量通道故障，在采集器測量通道加載0～1 V的直流電壓，檢查測量通道測量的濕度測量值是否與加載電壓對應(yīng)的濕度一致。此外，檢查接線，看是否有虛接的現(xiàn)象，另外要檢查屏蔽線是否接好。

3.2 地溫傳感器故障

地溫傳感器是用于測量土壤的溫度傳感器，構(gòu)造上是將鉑電阻絲纏繞在細小的玻璃棒上或磁棒上，再在外面罩上金屬保護管。當?shù)販爻霈F(xiàn)故障時，首先檢查是所有的地溫都不正常還是單個地溫不正常，若出現(xiàn)單個地溫不正常，則打開CAWS3000-ST地溫分采集器，找到出問題的地溫插座用萬用表200歐檔測量四根線的電阻，如果測不出80～120 Ω的電阻，在排除電纜線斷裂后，確定是傳感器本身故障，需更換新的傳感器。若是所有地溫都不正常，則應(yīng)檢查地溫分采供電、分采工作是否異常、CAN總線是否異常，逐一排除。若地溫出現(xiàn)數(shù)據(jù)無規(guī)則起伏、亂跳，一般都是干擾影響的，初步判斷有可能是接地不良[2]。

3.3 SL3-1型雨量傳感器故障

SL3-1型翻斗雨量傳感器由承水器、上翻斗、計量翻斗、計數(shù)翻斗等組成。常見的雨量值異常為雨量偏小、下雨時雨量值總為0。第一，若雨量偏小，檢查雨量傳感器承水口、內(nèi)部漏斗、翻斗是否有異物堆積及堵塞，或翻斗部位有蜘蛛網(wǎng)等纏住。第二，若下雨時雨量值總為0，一是干簧管損壞，卸下雨量承水桶，用萬用表的蜂鳴檔，紅、黑表筆分別測量雨量傳感器紅、黑接線柱的金屬部分，同時撥動計數(shù)翻斗可聽到接通時的響聲，否則干簧管有故障；二是連接線中斷，檢查雨量傳感器接線樁到防雷板和采集器端的通道是否松動、接觸不良等現(xiàn)象。

3.4 PTB210氣壓傳感器故障

PTB210氣壓傳感器感應(yīng)元件采用硅電容壓力傳感器。硅電容壓力傳感器具有很好的滯后性和重復性及溫度特性、長期穩(wěn)定性。若氣壓傳感器出現(xiàn)故障，首先用萬用表直流電壓檔檢測傳感器的電壓是否處于10～30 V，若超出則供電系統(tǒng)故障。供電正常的情況下，還應(yīng)檢查傳感器的氣嘴口是否通暢，排除線路虛接情況。再用筆記本電腦通過串口直接連接氣壓傳感器的輸出端口，運行串口調(diào)試工具，在英文格式下輸入“.P”并回車，返回對應(yīng)的氣壓數(shù)據(jù)，說明傳感器正常[3]。若沒有則傳感器故障，就可能是采集器通道故障，用筆記本電腦通過串口直接連接采集器的氣壓測量通道RS232-5，運行串口調(diào)試工具，應(yīng)該每分鐘都能接收到字符.P或P，若無，則采集器的氣壓測量通道故障。

3.5 風向傳感器故障

風向傳感器是用來測量風的水平風向的專業(yè)氣象儀器。傳感器由風向標部件，殼體（內(nèi)裝風向轉(zhuǎn)換系統(tǒng)）和插座等主要部分所組成。若風向傳感器出現(xiàn)故障，可通過以下方法進行逐步排查。一是將風向表固定任意位置不動，用萬用表直流電壓檔20 V，黑表筆接GND端，紅表筆依次觸碰采集器測量端D0～D6，記錄測得的7個電壓值，之后將其轉(zhuǎn)為高1低0的數(shù)字，對照標準格雷碼表判斷風向的正確性。二是若檢測所有電壓值均為0，則初步判定為傳感器故障或通信線路故障，更換新的傳感器后若恢復正常，則為傳感器損壞；更換后依然所有數(shù)據(jù)為0，則為通信線路故障。依次檢查防雷板和風橫臂接線盒處排除故障。三是若主采集器升級后出現(xiàn)風向無數(shù)據(jù)現(xiàn)象，用串口調(diào)試工具軟件對主采集器的通訊串口發(fā)送指令：“SENST WD”，若返回為0，則說明該要素在主采集器中被關(guān)閉，需發(fā)送“SENST WD 1”并回車，開啟風向通道。日常維護中，注意檢查風桿的拉繩是否有松動，若果有松動應(yīng)及時擰緊，并校準垂直度。

3.6 風速傳感器故障

風速傳感器是利用一個低慣性的風杯部件作為感應(yīng)部件，其感應(yīng)部件隨風旋轉(zhuǎn)并帶動風速碼盤進行光電掃描，輸出相應(yīng)的電脈沖信號。若風速傳感器出現(xiàn)故障，首先用萬用表直流檔20 V，檢測傳感器供電，正常值為5 V左右，若偏差太大，則供電系統(tǒng)故障。供電正常的情況下，若風速傳感器正在轉(zhuǎn)動，正常工作電壓應(yīng)為0.7～3.8 V，若風速傳感器靜止，正常工作電壓應(yīng)為0.7 V或3.8 V左右。若測量電壓值為0，則傳感器損壞或連接傳感器的通信線路故障，若更換新的傳感器后故障還在，則說明通信線路故障。同時還注意主采集器中該要素是否被關(guān)閉，若被關(guān)閉，需發(fā)送“SENST WS 1”回車開啟風速通道。

4 結(jié)論

隨著新型自動站的不斷投入使用，自動氣象站的儀器故障也相繼增多，需要業(yè)務(wù)人員加強對儀器的日常維護，定期清潔儀器、檢查接線處與端口是否有松動和破損等。出現(xiàn)故障時要冷靜分析，采取最有效的處理方法快速解決故障。同時要不斷總結(jié)經(jīng)驗，才能提高自動站的維修效率，保證自動站的正常穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1]黃思源，劉鈞.新型自動氣象站觀測業(yè)務(wù)技術(shù)[M].北京：氣象出版社，2014.

[2]楊漾，胥志強，呂明.DZZ5新型自動氣象站串口通信失敗的原因分析和解決辦法[J].民營科技，2016（11）：71.

[3]紀秀燕，DZZ5新型自動站常見故障的分析與處理[J].寧夏農(nóng)林科技，2014，55（1）：85-86.

（責任編輯：趙中正）