自動(dòng)氣象站常見問題及故障維修

張成

摘 要：本文結(jié)合了自動(dòng)氣象站及區(qū)域自動(dòng)站多年的應(yīng)用現(xiàn)狀，利用了常年實(shí)際維護(hù)維修的工作經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)識(shí)，整理總結(jié)了各類相關(guān)技術(shù)資料，論點(diǎn)主要著重針對(duì)自動(dòng)站的5個(gè)核心部分：站點(diǎn)的建設(shè)安裝、常規(guī)維護(hù)、供電電源、傳感器、采集器、存在的問題和故障進(jìn)行了深入的分析和研究，對(duì)所反映出來的一些常見的深層次的要點(diǎn)問題和故障，進(jìn)行了比較全面的深入的論述、總結(jié)并提出了可行的對(duì)應(yīng)的措施和維護(hù)維修方法。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)站；問題；故障；維護(hù)維修

中圖分類號(hào)：P415.1+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170821001

引言

隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展使得我國氣象工作業(yè)務(wù)效率和手段得到了很大的提高和擴(kuò)展。目前已初步建立了龐大的現(xiàn)代化的氣象裝備體系。自2006年開始湖北省展開了大范圍的自動(dòng)氣象站及區(qū)域自動(dòng)氣象站的建設(shè)與應(yīng)用，到目前為止已投入使用的超過2500個(gè)站點(diǎn)，同時(shí)這些現(xiàn)代化的自動(dòng)氣象技術(shù)裝備，為開展優(yōu)質(zhì)氣象服務(wù)提供了強(qiáng)有力的支持，為面向民生，面向決策的氣象防災(zāi)減災(zāi)和人民的安全福祉做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，其自動(dòng)氣象站及區(qū)域自動(dòng)站的大規(guī)模廣而廣泛的應(yīng)用，充分的體現(xiàn)了它應(yīng)用價(jià)值和重要性，同時(shí)對(duì)其相關(guān)的氣象技術(shù)裝備保障業(yè)務(wù)的技術(shù)工作者，提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，這就相應(yīng)的要求人們提高和擴(kuò)展相關(guān)的知識(shí)面，從氣象技術(shù)裝備應(yīng)用的實(shí)際情況和問題出發(fā)，逐步完善提高保障能力，確保采集數(shù)據(jù)的代表性、準(zhǔn)確性和可應(yīng)用性，提高氣象裝備應(yīng)用效率和擴(kuò)展應(yīng)用范圍。

1 自動(dòng)氣象站的建設(shè)

區(qū)分一下自動(dòng)氣象站本站與區(qū)域自動(dòng)氣象站在實(shí)際運(yùn)用中的差別，自動(dòng)氣象站絕大多數(shù)都配置在原先的人工觀測場內(nèi)，其場地的應(yīng)用規(guī)范和探測的要求，在這就不作更多的論述，但根據(jù)多年自動(dòng)氣象站應(yīng)用情況看，同時(shí)結(jié)合其形成的故障分析，應(yīng)著重注意和理解如下幾個(gè)大的方面及所包含其中的小問題。

目前在自動(dòng)站對(duì)風(fēng)桿拉線的使用上存在著較嚴(yán)重的安全隱患其主要原因?yàn)閷?duì)拉線組件材料上的選用不當(dāng)，從管理角度上講應(yīng)該組織對(duì)有該安全隱患設(shè)施的站點(diǎn)進(jìn)行排查，同時(shí)這個(gè)問題在區(qū)域站風(fēng)桿拉線的應(yīng)用上更為突出。根據(jù)以往的做法是除風(fēng)桿的2個(gè)卡環(huán)需自己訂做外，其他的所有組件都可在外采購到，且全選為不銹鋼材質(zhì)。

建站初期站點(diǎn)的終端機(jī)房需要注意的事項(xiàng)很多，重點(diǎn)還是要同樣要做好室內(nèi)的防雷措施接頭的連接于封裝，接頭材料的應(yīng)用及處理，（必須應(yīng)用銅質(zhì)或不銹鋼材料）做好各類線路的室內(nèi)防鼠措施，各類線路合理規(guī)范的鋪設(shè)，要考慮到供電環(huán)境和供電質(zhì)量問題，要注意零地電壓的標(biāo)準(zhǔn)，要評(píng)估好ups不間斷電源同連接設(shè)備功率匹配問題（每臺(tái)普通辦公電腦使用功率約按照200W計(jì)算），掌握好它的基本工作原理和應(yīng)用規(guī)范，應(yīng)嚴(yán)禁接入風(fēng)扇、烤火器等電器設(shè)備。要配備輸出功率匹配的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，要了解它的安全操作規(guī)范。掌握配電箱的應(yīng)用，要注重防火安全，配備消防器材等。

2 區(qū)域自動(dòng)氣象站的建設(shè)

包含了站點(diǎn)系統(tǒng)性的部設(shè)，站點(diǎn)場地的選擇，站點(diǎn)設(shè)備的選用及安裝。分析和總結(jié)區(qū)域站以往建設(shè)應(yīng)用情況和存在的問題其主要原因是，區(qū)域站大規(guī)模初次應(yīng)用而經(jīng)驗(yàn)不足，再者是設(shè)備生產(chǎn)廠家在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、元件、及材料的應(yīng)用上也有待提高，的站點(diǎn)區(qū)域部設(shè)沒有較好的進(jìn)行應(yīng)用論證，近10a湖北省應(yīng)用建設(shè)的區(qū)域自動(dòng)氣象站絕大部分出自于天津和無錫2大氣象裝備生產(chǎn)廠家，氣象部門對(duì)其建設(shè)投入了大量的人力物力財(cái)力，面廣量大，回顧前期站點(diǎn)建設(shè)情況看，目前顯現(xiàn)和意識(shí)到的主要問題如下。

2.1 其站點(diǎn)的部設(shè)沒有根據(jù)站點(diǎn)環(huán)境情況做出深入仔細(xì)的評(píng)估

站點(diǎn)間距，站點(diǎn)功能用途，站點(diǎn)的配套性應(yīng)用等，沒有作出明顯的深入的有針對(duì)性的論證，沒有給出區(qū)域站部設(shè)、系統(tǒng)性應(yīng)用規(guī)范方案，其后沒有從整體性考慮作出合理的增減調(diào)整，就目前情況而言又要面對(duì)一個(gè)新的問題，就是新農(nóng)村建設(shè)和城市的擴(kuò)張等其它情況，使得許多站點(diǎn)特別是位于城市及周邊的站點(diǎn)被迫面臨重新選址搬遷的局面。

2.2 站點(diǎn)建設(shè)時(shí)

沒有掌握好站點(diǎn)設(shè)備的應(yīng)用性能及對(duì)站點(diǎn)環(huán)境的適應(yīng)性，站點(diǎn)部設(shè)不嚴(yán)謹(jǐn)、隨意性大、探測環(huán)境不理想，部點(diǎn)存在一些不合理性。對(duì)應(yīng)國家局的各項(xiàng)站點(diǎn)部設(shè)要求還有一些差距等。

2.3 要注意站點(diǎn)地址的選擇

原則是根據(jù)站點(diǎn)的探測要求、條件和環(huán)境，來明確站點(diǎn)的應(yīng)用型號(hào)以及供電方式，站點(diǎn)建設(shè)時(shí)考慮周圍的建筑物和樹木（要留意生長情況）等對(duì)站點(diǎn)的影響。

2.4 應(yīng)建立站點(diǎn)的驗(yàn)收規(guī)范

對(duì)完工的站點(diǎn)進(jìn)行規(guī)范性的驗(yàn)收，出具驗(yàn)收?qǐng)?bào)告，建立站點(diǎn)檔案，以便于其后的業(yè)務(wù)管理考核。

3 站點(diǎn)的維護(hù)及傳感器故障檢修

從多年的站點(diǎn)維護(hù)情況看工作量多集中在區(qū)域站場地內(nèi)的除草、雨量傳感器的維護(hù)上，至于其它傳感器的故障檢修就需要正確的方法和技能及經(jīng)驗(yàn)來完成。

3.1 場地內(nèi)的除草看似簡單

如沒有親身體驗(yàn)就無法深切的去感受從事維護(hù)保障工作的這份不易。因在晴熱高溫天氣下進(jìn)行作業(yè)，必須做好防護(hù)，從頭到腳，長衣、長褲、適合的鞋子、草帽、手套缺一不可，起初也因沒有注意著裝防護(hù)的重要性而深受其害，更有過同行在除草過程遭遇毒蛇而殉職的深痛教訓(xùn)，遭遇毒蛇這也是許多維護(hù)人員曾經(jīng)經(jīng)歷。

3.2 雨量傳感器的維護(hù)

雨量可以說是自動(dòng)站的 核心要素，從目前區(qū)域站運(yùn)行質(zhì)量來看雨量要素的質(zhì)量是目前影響區(qū)域站應(yīng)用質(zhì)量滯后的關(guān)鍵問題，應(yīng)給予相當(dāng)重視，其原因分析如下。

雨量傳感器是氣象裝備采集和應(yīng)用最為廣泛最為關(guān)鍵和最具指標(biāo)性的一個(gè)氣象要素。而雨量要素的應(yīng)用質(zhì)量且完全取決于雨量傳感器的運(yùn)行質(zhì)量。目前從全國范圍來講自動(dòng)站和區(qū)域站較多使用的雨量傳感器有單翻斗（SL2-1天津）雙翻斗（SL3-1上海）2種類型，從多年的實(shí)際應(yīng)用情況看，雖說單翻斗傳感器，傳感器看似其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)比較簡單，但相比于雙翻斗在維護(hù)過程確要繁瑣許多。雖說這2型傳感器都是經(jīng)國家局考核認(rèn)證過的設(shè)備，但在實(shí)際應(yīng)用性能上呈現(xiàn)出較大差別，在多年來的維護(hù)比較情況看，單翻斗的傳感器存在極易堵塞、材料的選用，安裝調(diào)試和標(biāo)校難度大等等問題要遠(yuǎn)高于雙翻斗（SL3-1上海），長期以來面對(duì)它的應(yīng)用質(zhì)量問題。

3.3 氣壓傳感器的維護(hù)及檢測

目前應(yīng)用較多的氣壓傳感器為進(jìn)口器件PTB200，其故障率低，精度高，但其價(jià)格昂貴，國內(nèi)廠家和用戶只做一些常規(guī)性的外圍檢測來判斷該傳感器是否故障。

判斷方法一般為：用萬用表根據(jù)連線圖來測量供電電壓第9腳正極和第7腳負(fù)極間的電壓是否正常應(yīng)該在12V左右；用萬用表測第8腳輸出信號(hào)地負(fù)極與輸出信號(hào)正極間的信號(hào)輸出電壓值是否正常，信號(hào)輸出電壓值應(yīng)該在0到5V間變化；檢查接口RS232是否接觸正常，線路是否正常；檢查氣壓嘴的清潔情況；無氣壓值可檢查采集器內(nèi)的氣壓串口（RS232）通訊芯片電路是否損壞；如無氣壓數(shù)據(jù)上傳，可通過設(shè)置軟件，重新設(shè)置參數(shù)來判斷該傳感器的故障。

3.4 通訊模塊的檢修

通訊模塊故障后，會(huì)直接導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法上傳，臺(tái)站狀態(tài)為缺測。檢查方法一般為：檢查模塊12V供電是否正常，模塊接口和連接線插頭是否有接觸不良的現(xiàn)象；掌握模塊界面指示燈正常工作狀態(tài)，來判斷各種故障現(xiàn)象；檢查通訊卡是否損壞；檢查通訊卡槽簧片是否變形，簧片與通訊卡接觸是否良好，通訊卡接觸面是否清潔；更換通訊模塊來判斷故障部位（注意，在通訊模塊正常的情況下采集器故障也可以造成通訊故障）；了解通訊基站的信號(hào)強(qiáng)度是否正常，要考慮機(jī)箱對(duì)信號(hào)的屏蔽作用，將天線通過機(jī)箱的導(dǎo)線孔留出一部分在機(jī)箱外。

3.5 溫度傳感器的維護(hù)檢修

用手握住傳感器PT100的金屬探頭，萬用表用200Ω檔測量4芯線2組不同色的線頭觀察它的阻值變化每一度的變化相當(dāng)于電阻變化約0.7Ω左右的變化。

在襄陽地區(qū)溫度變化范圍在-10～40℃間變化用表測量其電阻變化應(yīng)該在90～125Ω間變化傳感器應(yīng)屬正常。

從日常的溫度故障檢修看傳感器PT100 很少有直接損壞的，如果溫度值為99℃或者為0℃時(shí)，多數(shù)因?yàn)椴杉鲀?nèi)的溫度模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片（AD7793）損壞或者時(shí)鐘電路損壞，后備電池、時(shí)鐘管理芯片等故障造成的。

維護(hù)時(shí)觀察其溫度值是否正常，一般故障現(xiàn)象有3種（溫度值99℃、0℃、時(shí)好時(shí)壞）根據(jù)以上的故障情況來判斷故障部位。

測量溫度傳感器或者插拔溫度傳感器時(shí)，要切斷采集器電源。

采集器應(yīng)該每1min輸出1次數(shù)據(jù)，如果無數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)值不正常，應(yīng)先檢查傳感器是否有短路、斷線，然后再考慮采集器是否有故障。

插拔溫度傳感器的接線頭時(shí)用手感也可以判斷接口內(nèi)是否有腐蝕或者有接觸不良的現(xiàn)象。

3.6 風(fēng)速風(fēng)向傳感器檢修維護(hù)

如果使用得當(dāng)，風(fēng)速風(fēng)向傳感器儀器無需維護(hù)，但嚴(yán)重的污垢，將導(dǎo)致儀器的轉(zhuǎn)動(dòng)部件與靜止部件縫隙間阻塞，因此需要定期清除污垢（可應(yīng)用清潔劑處理）。由于儀器長期使用導(dǎo)致軸承磨損，而影響儀器性能，此時(shí)可將儀器送回工廠進(jìn)行檢修。

3.7 數(shù)據(jù)采集器及電源的硬件維修

區(qū)域站的硬件維修重點(diǎn)是在數(shù)據(jù)采集器系統(tǒng)和電源系統(tǒng)上，從維修角度出發(fā)應(yīng)該了解其設(shè)備的工作原理、流程、元器件的功能等。

3.8 供電電源的維修

開關(guān)電源是廣泛應(yīng)用于自動(dòng)站電源系統(tǒng)的核心部件，其電路設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用都比較成熟，分析其損壞的原因主要由雷電和供電質(zhì)量差等因素造成的?；竟ぷ髟硎牵?20V交流市電流經(jīng)過流、過壓保護(hù)電路，通過濾波器濾除各種高頻干擾后，經(jīng)橋式整流及濾波得到約300V左右的純凈直流電壓，由開關(guān)模塊及開關(guān)變壓器共同作用完成電壓高低轉(zhuǎn)換，并由開關(guān)變壓器對(duì)高低壓隔離， 開關(guān)變壓器低壓策分成2路電壓輸出，一組輸出12V 5A工作電壓；一組為13.8V0.5A的電池充電電壓等。

3.9 DZZ2采集器的維修

在對(duì)采集器的維修過程中如下資料有很好的實(shí)用性，整理出的關(guān)鍵資料有流程圖和各類電子元器件的功能用途，這對(duì)進(jìn)行實(shí)際維修操作有比較好指導(dǎo)作用。

在多年自動(dòng)站維護(hù)維修保障工作中深刻的體會(huì)到對(duì)采集器的維修是一項(xiàng)最具挑戰(zhàn)性的工作，因從外界很難獲取規(guī)范的維修資料，和無可借見的經(jīng)驗(yàn)，只能依靠和通過自身從實(shí)際工作中來提升業(yè)務(wù)技能，擴(kuò)展相關(guān)的知識(shí)面來完成和勝任這份工作。

4 總結(jié)

以上所述由于受各種因素的限制還有很多問題沒有條件去涉及和實(shí)現(xiàn)，但也是因?yàn)楝F(xiàn)代的電子信息技術(shù)發(fā)展和更新的太快，這就需要重視電子信息專業(yè)的學(xué)習(xí)和積累，因?yàn)楝F(xiàn)代電子信息技術(shù)發(fā)展，也是氣象科技的發(fā)展，它更是氣象業(yè)務(wù)工作的支撐。因此需要保障人員從每個(gè)環(huán)節(jié)去努力，來真正發(fā)揮和體現(xiàn)這些氣象裝備的價(jià)值和應(yīng)用潛力。