TRM -ZS3型農(nóng)田小氣候儀的日常維護(hù)及故障處理

（石河子氣象局，新疆 石河子 832000）

近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)自動(dòng)氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展，農(nóng)田小氣候自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器也越來(lái)越被廣泛用于農(nóng)業(yè)。農(nóng)田小氣候是指農(nóng)田中作物層里形成的特殊氣候，它對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)、發(fā)育和產(chǎn)量以及病蟲(chóng)害都有很大影響。由于各種農(nóng)作物的群體結(jié)構(gòu)不同，株間的光能分布、空氣溫濕度、風(fēng)速和土壤溫濕度等特征均與裸露地上有著明顯的差異。不同農(nóng)作物，不同植株密度、株距、行距和行向，不同生育期和葉面積大小等都能形成特定的小氣候。

為了提高氣象為農(nóng)服務(wù)的能力和水平，小氣候儀通過(guò)對(duì)農(nóng)田小氣候各要素的分布和變化特征的監(jiān)測(cè)，尋找改善作物生長(zhǎng)環(huán)境條件（即農(nóng)田小氣候條件）的措施，從而使這些小氣候條件有利于作物的生長(zhǎng)發(fā)育，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。新疆作為國(guó)家糧棉生產(chǎn)的重要基地，目前使用較為廣泛的小氣候儀就是TRM-ZS3型綠洲農(nóng)田小氣候儀，現(xiàn)著重從該儀器的工作原理和日常維護(hù)等方面進(jìn)行說(shuō)明。

1 儀器構(gòu)成和工作原理

1.1 儀器構(gòu)成

TRM-ZS3型綠洲農(nóng)田小氣候儀是一種便攜式小氣候監(jiān)測(cè)儀。主要由硬件和軟件組成，既可作為獨(dú)立設(shè)備與計(jì)算機(jī)終端連接組成農(nóng)田自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，也可以作為農(nóng)田分采集系統(tǒng)掛接在其他采集系統(tǒng)上[1]。作為獨(dú)立設(shè)備的TRM-ZS3型農(nóng)田小氣候儀至少應(yīng)包含以下3個(gè)部分：記錄儀、傳感器和支架。為保證設(shè)備良好運(yùn)行還應(yīng)包括電源（太陽(yáng)能電池板）、電源防雷器和蓄電池等，且可選配無(wú)線通信模塊。

1.2 硬件

1.2.1 傳感器與數(shù)據(jù)記錄儀

TRM-ZS3型農(nóng)田小氣候儀包括風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、光合輻射傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、CO2濃度傳感器以及熱通量傳感器等。安裝時(shí)應(yīng)將傳感器按照符號(hào)標(biāo)識(shí)一一對(duì)應(yīng)，原則上連接到記錄儀面板接口上即可，有時(shí)由于實(shí)際工作需要，要有多只相同的傳感器，比如需要監(jiān)測(cè)多層地溫 （環(huán)溫）等，則標(biāo)識(shí)由傳感器名稱+序號(hào)組成，數(shù)據(jù)記錄儀面板箱安裝在支架上。

1.2.2 系統(tǒng)電源

系統(tǒng)所用電源為直流12 V，配有蓄電池和太陽(yáng)能電池板。在條件容許的情況下，農(nóng)田小氣候儀也可用市電進(jìn)行供電。

1.2.3 通信接口與通訊模塊

通訊模塊指聯(lián)接記錄儀與數(shù)據(jù)服務(wù)器、服務(wù)器與計(jì)算機(jī)的通信聯(lián)接設(shè)備。通訊方式分為有線通訊和無(wú)線通訊，有線通訊就是用戶根據(jù)實(shí)際情況選擇與記錄儀相連接的串口編號(hào)即可。在無(wú)線通訊中，網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程端口默認(rèn)為8089，本端口項(xiàng)默認(rèn)端口為5002，打開(kāi)該端口，并作NAT映射，該端口必須同Dtu模塊中指定的端口一致，注意在防火墻中設(shè)定開(kāi)放該端口的規(guī)則。

通信接口使用RS-232或RS-485。通過(guò)外接無(wú)線傳輸模塊，可以擴(kuò)展通信距離。無(wú)線傳輸模塊的類型有GPRS、CDMA等。無(wú)線傳輸時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)傳輸[2]。

1.3 軟件

目前，TRM-ZS3型農(nóng)田小氣候儀使用的軟件由廠家直接提供，軟件運(yùn)行環(huán)境必須滿足Win7以上系統(tǒng)。安裝軟件時(shí)，要注意是否以管理員權(quán)限登陸系統(tǒng)或關(guān)閉UAC安全設(shè)置，如果沒(méi)有以管理員權(quán)限登陸操作系統(tǒng)，因Win7系統(tǒng)本身的安全保護(hù)，有可能引發(fā)軟件使用異常。系統(tǒng)軟件具備如下主要功能：參數(shù)和記錄儀時(shí)鐘調(diào)整、時(shí)間間隔修改（記錄儀對(duì)傳感器的采樣存儲(chǔ)周期）、聯(lián)機(jī)檢查、數(shù)據(jù)誤差校準(zhǔn)、清空記錄儀、錄入數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)查詢和刪除、傳感器輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)處理形成氣象參數(shù)觀測(cè)值、存儲(chǔ) （外存）、數(shù)據(jù)導(dǎo)入（出）、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控等。

2 工作原理

TRM-ZS3型綠洲農(nóng)田小氣候儀主要進(jìn)行氣象參數(shù)測(cè)量，由于所測(cè)的氣象參數(shù)都是非電量，而測(cè)量結(jié)果是建立在對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理后得到，所以針對(duì)每一個(gè)氣象參數(shù)都采用了相應(yīng)的傳感器進(jìn)行非電量到電量的轉(zhuǎn)換。傳感器的輸出因?yàn)槠涔ぷ髟聿煌煌?，TRM-ZS3型綠洲農(nóng)田小氣候儀的傳感器設(shè)計(jì)了不同的信號(hào)調(diào)理電路，對(duì)傳感器的輸出有針對(duì)性的進(jìn)行濾波、I/V變換、脈沖穩(wěn)幅和電壓放大等不同形式的調(diào)理。

3 日常維護(hù)與故障處理技巧

3.1 日常維護(hù)

3.1.1 電源（池）的維護(hù)

定期對(duì)蓄電池進(jìn)行充放電，“手工充電”和“取消充電”功能是在連接220 V電源后，使用手工充電盒取消充電命令對(duì)記錄儀的電池進(jìn)行充電控制，充電時(shí)間一般不超過(guò)12 h。

3.1.2 溫度傳感器

將傳感器按照符合標(biāo)識(shí)接入相應(yīng)串口，可用電表二極管擋（即通斷擋）測(cè)量相同顏色電線之間是通的，不同顏色電線之間有大約110 Ω的電阻值，110 Ω對(duì)應(yīng)0℃，每變化1℃，電阻值就變化0.375 Ω。

3.1.3 濕度傳感器

濕度傳感器為8芯線，線色為橙、棕、綠、藍(lán)、白、紅（灰、黑），白色的線為濕度輸出信號(hào)，紅色為電源正極，灰色為模擬地，黑色為電源地，濕度在0%～100%范圍內(nèi)，橙色與灰色或黑色兩極應(yīng)該的輸出電壓為0～1 V。

3.1.4 蒸發(fā)清零及清空記錄儀

蒸發(fā)清零就是定期將記錄儀中蒸發(fā)累計(jì)值復(fù)位成0；記錄儀內(nèi)存中可以存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量大約為5 000條，存儲(chǔ)器存滿后便無(wú)法記錄更新數(shù)據(jù)記錄，為了記錄新數(shù)據(jù)必須定期使用“清空記錄儀”功能將記錄儀的內(nèi)存清空以便存儲(chǔ)新數(shù)據(jù)，該操作不影響歷史數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)記錄。

3.2 常見(jiàn)故障及處理技巧

3.2.1 常見(jiàn)故障1

故障現(xiàn)象：在主控計(jì)算機(jī)上對(duì)記錄儀進(jìn)行操作時(shí)出現(xiàn)死機(jī)或提示檢查串口。

故障分析及處理技巧：出現(xiàn)這樣的故障，極有可能是由于記錄儀的通訊電纜出現(xiàn)問(wèn)題。首先檢查記錄儀到PC機(jī)的通訊電纜是否接好，PC機(jī)的串口是否損壞；其次將PC機(jī)及記錄儀斷電，重新通電。

3.2.2 常見(jiàn)故障2

故障現(xiàn)象：錄入數(shù)據(jù)及時(shí)鐘混亂。

故障分析及處理技巧：出現(xiàn)此問(wèn)題可能是運(yùn)行軟件讀取錯(cuò)誤及記錄儀啟動(dòng)出錯(cuò)。排除方法：如果是錄入數(shù)據(jù)出錯(cuò)，則先將PC機(jī)及記錄儀斷電，再重新通電，并啟動(dòng)運(yùn)行軟件；如果是時(shí)鐘混亂，則重新輸入時(shí)鐘到記錄儀，再重新通電。

4 結(jié)束語(yǔ)

TRM-ZS3型農(nóng)田小氣候監(jiān)測(cè)儀日常維護(hù)一般只需清潔裸露在外部的設(shè)備，若發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有缺失，首先排除電源、蓄電池、太陽(yáng)能電池板與連線故障，其次檢查傳感器及外部的設(shè)備故障。對(duì)于維護(hù)人員來(lái)說(shuō)，設(shè)備出現(xiàn)故障后，要仔細(xì)查看設(shè)備維護(hù)手冊(cè)，先軟件后硬件，先線路后設(shè)備，必要時(shí)向廠家尋求技術(shù)支持。平時(shí)要善于對(duì)故障進(jìn)行記錄、歸納和總結(jié)，這樣就可以快速、準(zhǔn)確地判斷出故障點(diǎn)，為維護(hù)帶來(lái)方便，從而保證設(shè)備的正常運(yùn)行，充分發(fā)揮設(shè)備的作用。

[1]王柏林，朱成欣，陽(yáng)艷紅.農(nóng)田小氣候自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)[J].氣象水文海洋儀器，2013，30（4）：1-3，7.

[2]楊愛(ài)萍，杜筱玲，郭瑞鴿，等.農(nóng)田小氣候自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)效能評(píng)估 [J].氣象科技，2013（2）：278-281.