新型自動氣象站故障檢修及預防

陳 寧，蔡 明，彭 軍，陳 城，李中華

（湖北省氣象信息與技術保障中心，湖北武漢 430074）

0 引言

新型自動氣象站是為了滿足地面氣象探測業(yè)務要求而設計的多功能綜合觀測系統(tǒng)，是依據中國氣象局監(jiān)測網絡司《第二代自動氣象站功能規(guī)格需求書》要求，按照統(tǒng)一標準、統(tǒng)一功能、統(tǒng)一結構、統(tǒng)一方法、統(tǒng)一規(guī)范的設計思路，設計生產的一種高精度、高穩(wěn)定、易維護、低功耗、易擴展和具有實時遠程監(jiān)控功能的新型自動氣象觀測系統(tǒng)?？梢詽M足現有氣象觀測站的氣候觀測、天氣觀測和區(qū)域觀測業(yè)務的需要。同時，可以廣泛地應用到各種相關的行業(yè)，諸如農業(yè)、環(huán)保、水文、交通、能源等領域。在應對氣候變化的研究、人民日常生活保障、防止自然災害等，都具有非常廣泛的應用。

1 新型自動氣象站的基本構造

新型自動氣象站在湖北省從2012年開始安裝使用，到目前為止，湖北省全部更新為新型自動氣象站，其中大部分是DZZ5型新型自動氣象站。觀測員必須熟悉其基本構造，日常維護和一些常見故障的簡單維修。新型自動氣象站觀測設備主要由采集器、傳感器、連接電纜、電源等組成，見圖1。由于實時性觀測，要求工作穩(wěn)定、性能可靠。當設備出現故障時，需在較短的時間內排除故障，使系統(tǒng)較快的恢復正常。從全省這幾年的使用情況看，故障原因一是雷擊，二是鼠害造成的短路，三是自然損壞。為此從這幾年維修的情況及一些特殊故障實例，分析如何確定、檢修和排除故障。

圖1 新型自動氣象站結構圖

2 新型自動站故障診斷及維修

2.1 全部觀測數據采集不到

（1）故障檢測。首先檢查電源，正常。開機后主采集器無啟動的蜂鳴“嘟-嘟”聲?？紤]到主采集器自然損壞的可能性較小，檢修時，按圖2所示步驟進行基本檢測，拔下與主采集器連接的所有傳感器后再開機，主采集器能開啟，說明沒壞，問題應該是出在某一個傳感器上。將傳感器每個分別與主采集器連接，當接到風向風速時，主采集器不能啟動，說明該傳感器或連接電纜有問題。用萬用表測其供電端，與線纜的屏蔽層短路了。從地溝的線槽中找到該電纜并檢查，發(fā)現有一處被老鼠咬壞，造成供電的線纜與屏蔽層短路。重新焊接并包扎好后，整個系統(tǒng)恢復正常。

圖2 自動氣象站檢測基本步驟

（2）故障分析。由于是所有傳感器的觀測數據都采集不到，并且無正常的啟動蜂鳴聲，此時很容易判斷是主采集器的故障。新型站主采集器的工作可靠性還是比較高的，在正常使用而非雷擊的情況下，采集器出現故障的情況很少。該故障是由于老鼠咬壞風向風速連接電纜，造成5 V供電對地短路而使得采集器保護系統(tǒng)啟動后產生的現象。由于絕大多數臺站都沒有備份的主采集器，如果此時就認定是采集器的故障，那么就只能等上一級保障部門來人檢修或郵寄采集器更換。這樣勢必需要一定的時間，造成很長時間觀測資料的缺測。對于出現這種故障，臺站技術人員在檢測供電正常的情況下，可以按平時檢修的方法來壓縮并確定故障的部位，這樣會很快排除故障，使系統(tǒng)較快恢復正常。

2.2 溫濕度數據采集不到

（1）故障檢測。臺站由于有備份的溫濕度傳感器、溫濕度分采和主采集器，首先更換了溫濕度傳感器和溫濕度分采，故障依舊。后懷疑是主采集器故障，換上后，仍然沒有溫濕度數據。拔下與主采集器連接的所有傳感器僅保留溫濕度分采與主采集器連接，后再開機，發(fā)現溫濕度數據正常。再逐一連接其他傳感器和分采集器，連接到蒸發(fā)傳感器時，故障出現。說明蒸發(fā)系統(tǒng)有問題。檢查后，發(fā)現蒸發(fā)傳感器和數據線的接頭松動，給蒸發(fā)傳感器供電的線路有虛接現象。重新緊固連接件后，故障排除。

（2）故障原因分析。DZZ5型自動站的主采集器中，溫濕度分采和蒸發(fā)傳感器應該是共用的12 V供電，當蒸發(fā)的供電線路短路時，導致溫濕度分采無供電而不工作。

2.3 雷擊后溫度、濕度、所有地溫都采集不到，其他正常

故障檢測。從系統(tǒng)結構看，溫濕度分采和地溫分采都是分別通過各自的CAN（Controller Area Network，控制器局域網絡）線與主采集器CAN總線連接。在溫濕度分采和地溫分采供電正常的情況下，由于是2個分采的數據都采集不到，這種故障很容易判斷是主采集器的CAN總線接口電路出現問題，如果確實是這種故障，那么只有更換主采集器。接到故障報告后，為了判斷是不是主采集器的問題，沒有直接更換主采集器，而是分別斷開2個分采集器與主采集器的連接CAN線。當斷開地溫分采集器的CAN線后，溫濕度觀測數據恢復正常了。說明主采集器沒有問題。是地溫分采集器出現故障造成主采集器CAN總線接口電路保護，從而使得溫濕度分采集器的數據也不能通過CAN線傳遞給主采集器。更換溫濕度分采集器后，整個系統(tǒng)恢復正常。

3 通信線路問題造成所有數據采集不到

（1）故障現象。全部觀測數據采集不到。

（2）接到故障報告來到出線故障的臺站后，首先檢查供電，正常。開機后主采集器有啟動的蜂鳴“嘟-嘟”聲，說明主采集器自檢通過，損壞的可能性很小。用萬用表通斷擋檢查主采集器與綜合硬件集成控制器的RS-232通信連接電纜，3根線纜都不通，說明線纜損壞。從地溝中找到該電纜，發(fā)現被老鼠咬斷，重新焊接并包扎好后，系統(tǒng)恢復正常。

4 故障的預防

從以上這些實例看，鼠害和雷擊是造成故障的主要原因，自然損壞的很少。所以一定要加強鼠害的防治。地溝中的電纜無論是放在線槽中還是放在線管中，接頭處和電纜出口處一定要堵死，不能留縫隙。觀測場的防雷工程一定要按要求做好，觀測設備和各種機箱要求接地的一定要接保護地。同時自動站運行時間較長后，各種接頭都可能出線松動跡象，只有做好一切的防護措施，自動氣象站才能可靠運行，缺測率才能大大減少，觀測質量才能大大提高。

5 小結

舉出幾例新型自動氣象站的故障并分析故障原因和排除方法，這些故障有一定的代表性。如果是單一某個觀測要素采集不到，那么很可能是該傳感器故障或該連接電纜出現問題，這種情況臺站人員能較容易判斷并解決。但上述故障往往容易誤判為是主采集器的問題而耽誤解決故障的時間。所以在系統(tǒng)出現故障后，應及時判斷故障原因和排除。若不能排除故障或沒有備件的情況下，也能分析出故障的大致原因提供給上一級保障人員，以便及時維修。

［1］黃 杰，仲郭軍.新型自動氣象站溫濕度傳感器的維修［J］.氣象水文海洋儀器，2016，33（4）：88-90.

［2］楊金玲，張娟.DZZ5型自動氣象站常見故障及日常維護［J］.氣象水文海洋儀器，2017，34（1）：102-104.

［3］周青，梁海河，李雁，劉鈞，曹婷婷，賈樹澤，尹成海.自動氣象站故障分析排除方法［J］.氣象科技，2012，40（4）：567-570.