新型自動站常見故障處理

陳忠

摘 要：采用當(dāng)前國際先進的CAN總線技術(shù)設(shè)計的新型自動氣象站，可以根據(jù)各個臺站的需要，自主的選擇采集器，在技術(shù)上解決了之前的自動氣象站無法擴展新的要素的難題，觀測要素更加豐富。系統(tǒng)使用Linux嵌入操作系統(tǒng)，可以將不同的廠家生產(chǎn)的采集器和傳感器集成到新型自動氣象站中。新型自動站和之前自動站在設(shè)計構(gòu)架上有很大的區(qū)別，因此故障檢測方法也與以往有很大不同。為了使業(yè)務(wù)人員對新型站有更加全面的認識，本文介紹了新型站的技術(shù)構(gòu)架，闡述了新型站的優(yōu)勢，著重介紹了新型站故障的排除方法，以此提高工作人員的工作效率。

關(guān)鍵詞：新型自動氣象站；技術(shù)介紹；故障處理

中圖分類號：S163 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180532064

引言

我國氣象觀測自動化運行業(yè)務(wù)已經(jīng)開展了10a以上，氣象設(shè)備的自動化對于氣象觀測和天氣預(yù)報、服務(wù)工作發(fā)揮了巨大的作用。但是，近年來隨著氣象服務(wù)的需求的日益提高，地面觀測的要素也越來越豐富。之前的自動站觀測系統(tǒng)，由于不能自由添加新的觀測要素，系統(tǒng)設(shè)計理念落后，已經(jīng)逐漸無法滿足現(xiàn)代氣象觀測業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。2008年，新型自動站開始了業(yè)務(wù)研發(fā)，2015年開始，新型站在全國范圍內(nèi)推廣使用，并逐漸替代了上一代自動站。新型站以提高地面觀測業(yè)務(wù)的集約性和準確性為目標(biāo)，在設(shè)計框架上與國際接軌，具有高穩(wěn)定、高精度、易擴展、易維護和低功耗等特點，并具有實時遠程監(jiān)控功能。在軟硬件上都采用了目前先進的技術(shù)和框架，采用CAN總線國際標(biāo)準，比較全面的解決了上一代自動站在業(yè)務(wù)運行中的問題，特別是國內(nèi)不同廠家的不同型號傳感器、采集器無法通用的問題。

新型自動站的推廣使用，提高了氣象觀測的密度，提升了觀測數(shù)據(jù)的精確性。不過，由于運行時間較短，在實際使用中難免會出現(xiàn)各種故障。只有對新型站的各類較常見的故障進行歸納分析，加強維護和保障工作，才能保證新型站的健康運行，發(fā)揮實際效益。

1 新型自動氣象站整體結(jié)構(gòu)分析

新型自動站由四部分組成，分別為：主/分采集器，傳感器，線路和供電單元。地溫、能見度、輻射等擴展傳感器都是利用分采集器通過CAN總線連接到主采集器，然后一并采集數(shù)據(jù)的。

新型站的核心部分是主采集器，它的主要功能有2個：完成各個基本氣象要素傳感器的數(shù)據(jù)采集和各個分采集器的數(shù)據(jù)采樣，并對獲取到的各類氣象數(shù)據(jù)進行質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)存儲和傳輸，實現(xiàn)與計算機終端或者遠程數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)傳輸；對新型站的各個分采集器進行管理，包括運行的管理、網(wǎng)絡(luò)管理、時間的管理、配置的管理等。主采集器的自己配備的氣象要素有氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、降水、總輻射和蒸發(fā)。其配備要素基本可以滿足我國氣象觀測的基本要求，同時，能見度等智能傳感器也可以直接掛接在主采集器上。

分采集器是主采集器采集要素的補充，它按照預(yù)定的采樣頻率對接入的傳感器進行數(shù)據(jù)掃描，獲得該要素的觀測值，然后將采集到的要素發(fā)送到主采集器。分采集器由硬件部分和嵌入式軟件部分組成，通過CAN總線實現(xiàn)與主采集器的通訊和數(shù)據(jù)交換。

新型自動站由于結(jié)構(gòu)負責(zé)，在任何一個采集和傳輸部分發(fā)生故障時，都會對系統(tǒng)的運行產(chǎn)生影響。因此，故障發(fā)生后，技術(shù)人員需要及時判斷故障發(fā)生的部位和原因，及時排除故障，保障新型站第一時間恢復(fù)健康運行。

2 新型自動氣象站常見故障問題處理

新型自動氣象站的故障，簡單的分可以分為氣象要素的觀測數(shù)據(jù)異常和自動站運行故障2類。

2.1 自動站觀測數(shù)據(jù)異常

就是觀測數(shù)據(jù)嚴重錯誤或者超差，但是自動站運行是正常的。這類故障一般比較容易排查，一般都是由于傳感器故障或者傳感器運行環(huán)境變化導(dǎo)致的。

2.2 自動站設(shè)備運行故障

比如自動站采集、存儲、計算、顯示或輸出數(shù)據(jù)等功能故障。出現(xiàn)這類故障的原因一般比較多，故障排除比較困難。解決這類問題，首先需要找到故障發(fā)生的部位。一般是根據(jù)自動站設(shè)備的電氣原理，找到故障發(fā)生的大致部位，然后利用替換法，用好的電氣元件替代壞的元件。如果有些元件沒有備份，可以使用萬用表來測量疑似故障的電器元件的參數(shù)。

3 新型站的常用命令

有的情況下，故障比較復(fù)雜，這時候采用替換法會需要大量的時間，會影響氣象數(shù)據(jù)的采集和上傳。由于新型站是采用先進的軟硬件構(gòu)架設(shè)計，將系統(tǒng)的各個運行狀態(tài)和參數(shù)保存在了日志文件中。因此在這種情況下，可以通過查閱系統(tǒng)日志來找出故障原因。同時系統(tǒng)也支持大量的命令來查找故障，以此來結(jié)合傳統(tǒng)的替換法和測量法判斷故障位置，可以大大提高維護人員工作效率，保證氣象數(shù)據(jù)上傳的及時率和準確率。

3.1 SAMPLES命令

SAMPLES命令是新型站安裝測試的第一個命令，用來以表格的方式顯示出新型站采集器的采樣數(shù)據(jù)和狀態(tài)。該命令可以讀取當(dāng)前時刻采樣到的各個要素的數(shù)據(jù)，并可顯示主采集箱門狀態(tài)、機箱溫度、供電電壓、GPS狀態(tài)、CF卡狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

3.2 STAT命令

STAT命令用以顯示新型站的狀態(tài)信息，信息由命令標(biāo)識、半角空格符、日期、空格、時間、空格、狀態(tài)數(shù)據(jù)組成，所有的空格均為半角空格符。STAT命令是日志文件中各日志信息的消息來源，熟知STAT信息，可以快速獲取新型站電壓、采集器狀態(tài)等重要信息。

3.3 DMGD命令

該命令可以輸出新型站觀測到的各氣象要素。如果直接輸入該命令，不帶任何參數(shù)，則會顯示出采集器最后一次觀測的分鐘氣象數(shù)據(jù)；如果輸入命令時，帶入?yún)?shù)為開始時間和結(jié)束時間，則會顯示指定時間段的氣象觀測分鐘數(shù)據(jù)；如果輸入命令時，帶入?yún)?shù)為開始時間和數(shù)字N，則會顯示指定開始時間開始的后N條氣象觀測分鐘數(shù)據(jù)。參數(shù)中時間的格式為YYYY-MM-DD HH：MM。

3.4 SNEST XXX命令

SENST命令用來關(guān)閉某一個采集器接口。在實際工作中，如果某一個傳感器發(fā)生故障，在故障排除期間，采集器會一直采集數(shù)據(jù)，并上傳發(fā)送出去。但是，由于傳感器已經(jīng)發(fā)生故障，采集上傳的數(shù)據(jù)必然是有誤的，上傳的異常數(shù)據(jù)會直接影響到數(shù)據(jù)的考核和應(yīng)用。這種情況下，可以使用SENST xxx命令來關(guān)閉故障傳感器，關(guān)閉后采集器采集的該要素數(shù)據(jù)為缺測，并非是異常數(shù)據(jù)了。

3.5 監(jiān)控日志格式

新型站的日志系統(tǒng)較OSSMO系統(tǒng)有了很大程度的升級和完善。較OSSMO的報文發(fā)送日志和軟件操作日志，新型站還增加了系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控日志。不過日志并沒有提供顯示界面，需要維護人員打開LOG文件夾，用記事本打開查看。正常情況下，系統(tǒng)每分鐘都在讀取各采集部件的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，而這些發(fā)送和返回的指令都會保存在日志文件中。

4 新型自動氣象站維護管理工作分析

4.1 做好新型站的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和維護

通過對新型站的運行情況進行監(jiān)控，并利用短信提醒功能，可以讓維護人員第一時間發(fā)現(xiàn)故障，減少設(shè)備故障時間，提高地面測報的質(zhì)量。

4.2 加強數(shù)據(jù)備份工作，確保數(shù)據(jù)完成

在日常的觀測工作中要做好數(shù)據(jù)的備份工作，確保每天及時備份各類觀測數(shù)據(jù)，做到異機備份，并每月將所有數(shù)據(jù)刻錄光盤，避免原始氣象要素觀測數(shù)據(jù)的丟失，確保數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。

4.3 新型站日常維護工作的落實

新型站結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)包含設(shè)備多，因此保障人員需要加強設(shè)備的日常維護，定期檢測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，技術(shù)找出運行設(shè)備中存在的故障隱患。需要定期檢查采集器，查看接線情況，建立設(shè)備運行檢查臺帳。

4.4 新型站軟件維護

在新型站運行中，操作人員應(yīng)盡量避免對于菜單和通信口的設(shè)置，避免對于一些重要參數(shù)的設(shè)置。觀測員需要加強對新型站操作軟件的熟悉，多翻閱軟件使用手冊，多學(xué)習(xí)溝通，做到操作熟悉。

4.5 對維護管理制度體系進行完善

加強對于新型站維護管理制度的完善，以制度強化維護，將日常維護工作落實到個人。新型站運行后，部分觀測員人員新型站技術(shù)性強，學(xué)習(xí)難度大，新設(shè)備運行穩(wěn)定，故障發(fā)生率小，所以日常維護工作中態(tài)度松懈。因此管理人員需要以制度約束測報人員的工作，做到工作開展專業(yè)科學(xué)。

5 結(jié)語

新型自動站的研發(fā)和業(yè)務(wù)使用，大大提升了我國氣象觀測數(shù)據(jù)的精確性。新型站的設(shè)計，可以滿足我國當(dāng)前和未來幾年地面綜合氣象觀測業(yè)務(wù)的需求，是我國地面觀測業(yè)務(wù)的一次大升級，其使用解決了之前觀測業(yè)務(wù)發(fā)展中所遇到的問題，提高了設(shè)備維護和監(jiān)控能力。

但新型站在運行中難免會出現(xiàn)各類故障，出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常等問題，影響氣象觀測質(zhì)量。這要求觀測人員加強學(xué)習(xí)，提升排查和處理故障的能力，確保臺站觀測數(shù)據(jù)的正常。另外，需要加強對于設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)控和管理，做好數(shù)據(jù)文件的備份，確保數(shù)據(jù)的完整。要把握新型站在故障排查流程中異于上一代自動站的部分，加強新知識的學(xué)習(xí)，熟悉新型站的各項命令，可以調(diào)閱日志文件，做到在室內(nèi)可以排除故障，縮短故障排除時間，提高了工作效率。

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