區(qū)域自動氣象站常見故障分析處理

盧雪勤,黃薈，鐘祥平

（1.百色市氣象局，廣西 百色533000；2.廣西區(qū)氣象臺，南寧530022）

區(qū)域自動氣象站（以下簡稱區(qū)域站）是指無需人工干預(yù)，即可自動生成報文，定時向中心站傳輸探測數(shù)據(jù)的氣象站[1]。區(qū)域站的建設(shè)是彌補(bǔ)空間區(qū)域上氣象探測數(shù)據(jù)空白的重要手段，對精細(xì)化預(yù)報、防災(zāi)減災(zāi)起到了積極的作用，為地方各級政府防汛抗旱提供重要的決策依據(jù)[2]。隨著區(qū)域站的應(yīng)用日益廣泛和站網(wǎng)布局的不斷擴(kuò)大，所采集的大量氣象數(shù)據(jù)參與日常業(yè)務(wù)質(zhì)量考核，以及區(qū)域站維護(hù)工作全面下放到縣局，導(dǎo)致基層技術(shù)人員匱乏與區(qū)域站后續(xù)管理維護(hù)工作之間的矛盾日益突出，已成為基層臺站的一個工作難題。

為盡量減少管理維護(hù)人員的勞動強(qiáng)度，解決目前基層臺站嚴(yán)重缺乏技術(shù)保障人員的現(xiàn)實(shí)情況，結(jié)合多年來對區(qū)域站維護(hù)工作中的一些經(jīng)驗(yàn)，文章就區(qū)域站建設(shè)及維護(hù)中常見的故障問題進(jìn)行梳理歸納，提出切實(shí)可行的解決辦法，確保區(qū)域站數(shù)據(jù)的正常采集和穩(wěn)定運(yùn)行，其做法可供區(qū)域站管理維護(hù)人員參考。

1 區(qū)域站工作原理及維修流程

1.1 區(qū)域站工作原理

傳感器感應(yīng)氣象要素值，數(shù)據(jù)采集器采集到感應(yīng)值，以一定的報文格式形成實(shí)時數(shù)據(jù)，實(shí)時數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)存儲。同時，數(shù)據(jù)采集器將實(shí)時數(shù)據(jù)傳送到通訊模塊，在模塊內(nèi)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)短信，再經(jīng)GPRS方式傳送到中心站[3]，見圖1。區(qū)域站的設(shè)備主要由硬件和軟件兩個部分組成，硬件包括傳感器、采集器和外圍設(shè)備，軟件包括采集器中軟件和中心站軟件（業(yè)務(wù)軟件），外圍設(shè)備主要包括電源、通信接口等[4]。作為一線維護(hù)人員，要充分了解各設(shè)備的基本工作原理，才能對區(qū)域站設(shè)備進(jìn)行分類維修。

圖1 區(qū)域站工作原理

1.2 區(qū)域站維修流程

區(qū)域站的組成可以分為3大部分：電源部分、信號傳輸部分和采集器部分。維修的關(guān)鍵點(diǎn)在于確定故障源，即來自哪組成部分，其判斷的基本步驟如圖2所示。首先確定自動站有無遭受外力破壞，下一步通過采集器電源指示燈確定采集器或者電源系統(tǒng)是否故障，再通過中心站是否收到實(shí)時數(shù)據(jù)檢查通信系統(tǒng)，最后通過氣象要素測量值是否正常來確定采集器或傳感器故障[5]。

圖2 故障分析和判斷的基本步驟

依據(jù)電原理進(jìn)行邏輯分析，確定故障部位。最簡單的方法就是用好的設(shè)備換上替代故障設(shè)備，此時，一般故障現(xiàn)象就會消失，反過來也可以證明前期分析判斷是否正確。在更換過程中注意嚴(yán)禁帶電操作，避免損壞設(shè)備。

2 區(qū)域站常見故障分析處理

2.1 供電系統(tǒng)故障

供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障主要有電池老化、電池電量耗盡、太陽能電池板損壞等。當(dāng)區(qū)域站無數(shù)據(jù)，中心站后臺會把故障區(qū)域站信息以短信形式發(fā)送至值班手機(jī)，通過查看監(jiān)控網(wǎng)站，可判斷供電系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障（見圖3）。電池電量耗盡有2 個主要原因：一是電池老化，一般鉛酸電池的最佳使用壽命為2 年左右；二是長時間陰雨天氣會造成太陽能電池板不能對電池進(jìn)行充電，電池過度放電會對電池造成不可逆的永久性損傷。先斷開太陽能電池板，用萬用表測量電池電壓及太陽能電池板輸入電流，如果電池電壓過低，則更換電池，太陽能電池板輸出電流達(dá)不到所表示電流，則太陽能板損壞（一般情況，太陽能電池板不受外力作用，不易損壞）。在電池和太陽能電池板均正常的情況下，檢測電源控制器，查看電源控制器輸入、輸出電壓是否正常，檢測保險絲是否損壞。

2.2 通訊系統(tǒng)故障

通訊系統(tǒng)故障主要表現(xiàn)為終端顯示故障和數(shù)據(jù)未上傳。首先測試一下區(qū)域站參數(shù)回復(fù)是不是正常，無回復(fù)或參數(shù)回復(fù)錯誤，則可以初步確定是通訊模塊故障，更換后需重新補(bǔ)設(shè)參數(shù)。參數(shù)設(shè)置與區(qū)域站型號相對應(yīng)。

排除供電系統(tǒng)及通訊模塊故障的前提下，仍無法恢復(fù)，則檢查發(fā)射天線是否松動、損壞，天線接口是否腐蝕，松動則擰緊，有損壞或腐蝕則立即更換。其次檢測SIM 卡，將SIM 卡取出，放入備用手機(jī)中，檢查其是否消磁，是否欠費(fèi)停機(jī)，如果欠費(fèi)則立即繳費(fèi)；用此SIM卡發(fā)送信息，檢查GPRS功能是否正常；檢查SIM 卡存儲短信是否已滿，應(yīng)對收件箱進(jìn)行清空，收件箱滿也會影響GPRS信號傳輸。

2.3 采集系統(tǒng)故障

采集系統(tǒng)分為采集器和傳感器兩個部分，是整個區(qū)域站的核心，也是保證氣象數(shù)據(jù)可用性的前提。下面就其常見故障問題分開討論。

2.3.1 采集器故障

采集器故障通常表現(xiàn)為死機(jī)、采集程序走亂和連接傳感器端口故障等。在其右上角有一工作狀態(tài)指示燈，可根據(jù)其狀態(tài)判斷故障。正常狀態(tài)下其紅色指示燈為閃爍狀態(tài)，閃爍間隔大概為3s。閃爍間隔不對時有可能是采集程序走亂，這時采集數(shù)據(jù)也不正確，就需要重新啟動數(shù)據(jù)采集器；傳感器有故障時，也可能影響采集程序的運(yùn)行，這時可以先拔下采集器上所有傳感器插頭，只留供電端，重新開機(jī)，查看采集器工作是否正常。若正常，然后再依次插上傳感器插頭，判斷是哪一個傳感器引起的故障。這里需要注意的是重新開機(jī)的時候，一定要先拔下通訊終端接口，待CF卡指示燈閃爍的時候再插上。

2.3.2 雨量傳感器故障

在日常維護(hù)中，雨量傳感器出現(xiàn)故障的情況比較常見。表現(xiàn)為雨量筒承水器、匯集漏斗堵塞，干簧管損壞，雨量線路被老鼠咬斷等。其中，判斷干簧管故障：將萬用表選用蜂鳴檔，測試雨量計的接線端，輕輕翻動翻斗，聽是否有蜂鳴聲，如果沒有則說明干簧管已壞，應(yīng)及時更換。由于區(qū)域站主要安裝在野外，周圍環(huán)境惡劣，長時間運(yùn)行不可避免會造成堵塞，應(yīng)定期到站點(diǎn)清洗維護(hù)，汛期期間更應(yīng)加密巡視。

2.3.3 風(fēng)傳感器故障

風(fēng)傳感器故障通常表現(xiàn)為風(fēng)向風(fēng)速無數(shù)據(jù)、風(fēng)向出現(xiàn)固定值無變化或某格雷碼錯誤、風(fēng)速出現(xiàn)異常值或固定值無變化等。如發(fā)現(xiàn)類似問題，則需將整套風(fēng)傳感器更換。也可以在區(qū)域站核查時用萬用表檢查風(fēng)傳感器是否有故障，檢測風(fēng)速電壓：測量風(fēng)速信號和地之間的電壓（采集器已標(biāo)出），風(fēng)杯轉(zhuǎn)動時測量值應(yīng)當(dāng)接近1/2工作電壓，風(fēng)杯停止時，測量值為0或者接近工作電壓值。檢測風(fēng)向電壓：測量風(fēng)向信號和地之間的電壓（采集器已標(biāo)出），測量電壓正常范圍為0～2.5 V，對應(yīng)0～360°。

2.3.4 溫度傳感器故障

目前，區(qū)域站上使用的溫度傳感器，基本都是用PT-100型鉑電阻制作的，該傳感器一般有5根接線，對應(yīng)采集器電路板上標(biāo)識為*、+、-、R 和G。故障一般表現(xiàn)在溫度數(shù)據(jù)為異常負(fù)值（-68.7），大部分原因是溫度傳感器連接線斷路引起的，更換即可；或溫度數(shù)據(jù)為固定值，說明鉑電阻的性能已經(jīng)老化，不隨溫度變化，更換即可；或溫度數(shù)據(jù)跳變，原因一是鉑電阻性能下降，需要更換，二是連接線處出現(xiàn)氧化、松動等，清理重新連接即可。

2.3.5 其他傳感器故障

六要素站點(diǎn)還配備濕度傳感器和氣壓傳感器，出現(xiàn)的故障大同小異，表現(xiàn)為固定值無變化或異常值，只需按操作規(guī)范進(jìn)行更換即可。

3 結(jié)語

（1）文章總結(jié)歸納出區(qū)域站維護(hù)維修中常見的一些故障，分要素分模塊進(jìn)行討論，有針對性的提出解決辦法，形成一套完整的維護(hù)維修流程，供基層臺站業(yè)務(wù)維護(hù)人員參考，以求能快速找準(zhǔn)故障，及時排除故障，確保采集數(shù)據(jù)的及時性和有效性，提高維護(hù)維修的質(zhì)量，盡量避免因找不到具體故障而更換設(shè)備導(dǎo)致一些不必要的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

（2）加強(qiáng)對區(qū)域站定期巡視、核查力度，及時更換問題設(shè)備。另外，需要建立標(biāo)準(zhǔn)化的儀器室和規(guī)范化管理制度，保證儀器設(shè)備備件充足，以防區(qū)域站設(shè)備出現(xiàn)突發(fā)性故障時，因無備件更換導(dǎo)致的數(shù)據(jù)長時段缺測，影響業(yè)務(wù)考核質(zhì)量。

（3）不少地區(qū)開始實(shí)行區(qū)域站保障的社會化工作，在維護(hù)經(jīng)費(fèi)充足的情況下，可以借鑒，以求解決基層技術(shù)人員匱乏與區(qū)域站后續(xù)管理維護(hù)工作之間的突出矛盾。

（4）區(qū)域站的維護(hù)工作是繁重而富有挑戰(zhàn)性的，在技術(shù)人員、經(jīng)費(fèi)有限的情況下更應(yīng)熟練掌握其工作原理，不斷總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)技術(shù)，確保區(qū)域站氣象資料準(zhǔn)確、及時地收集和傳輸，這樣

才能發(fā)揮其在防災(zāi)減災(zāi)和為農(nóng)服務(wù)中的重要作用。