自動(dòng)氣象站儀器設(shè)備保障及維護(hù)技術(shù)研究

（甘肅省華亭市氣局甘肅華亭，甘肅 華亭 744100）

近年來，我國(guó)氣象事業(yè)呈跨越式發(fā)展態(tài)勢(shì)，全國(guó)各個(gè)地紛紛開始投入使用新型自動(dòng)氣象站，促使氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)由人工觀測(cè)開始轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)化觀測(cè)，這不僅降低了勞動(dòng)量，而且還大大提升了氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)資料的全面性以及準(zhǔn)確性。但是，由于自動(dòng)氣象站儀器設(shè)備每天處于24h不間斷運(yùn)行狀態(tài)，長(zhǎng)時(shí)間儀器設(shè)備本身損耗較大，給自動(dòng)氣象站儀器設(shè)備保障及維護(hù)管理帶來了十分嚴(yán)峻的考驗(yàn)。當(dāng)前，自動(dòng)氣象站儀器設(shè)備在運(yùn)行過程中時(shí)常會(huì)出現(xiàn)一些儀器設(shè)備故障，對(duì)地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)的順利開展造成不利影響[1-8]?；诖耍詣?dòng)氣象站儀器設(shè)備保障及維護(hù)工作特別重要，要加強(qiáng)自動(dòng)氣象站儀器設(shè)備常見故障的分析處理，并注重日常保障及維護(hù)工作，以不斷提升自動(dòng)氣象站運(yùn)行質(zhì)量。

1 自動(dòng)氣象站在維護(hù)過程中存在的問題及原因

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為自動(dòng)氣象站的發(fā)展增添了新設(shè)備，提高了儀器的性能，但也為儀器的維修和維護(hù)增添了困難。自動(dòng)氣象站使用的儀器大部分是精密儀器，地面觀測(cè)和高空觀測(cè)設(shè)備的功能和結(jié)構(gòu)不同，觀測(cè)人員需要具備非常專業(yè)的知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。但是，在現(xiàn)實(shí)生活中，觀測(cè)人員缺乏責(zé)任感，不嚴(yán)格規(guī)范自己的行為，無法對(duì)氣象站設(shè)備進(jìn)行專業(yè)的保護(hù)和維修處理。未能做好儀器設(shè)備的保障管理工作，嚴(yán)重影響觀測(cè)資料的準(zhǔn)確性。

現(xiàn)代氣象觀測(cè)儀器很多。管理監(jiān)視設(shè)備時(shí)，觀測(cè)人員缺乏專業(yè)知識(shí)，機(jī)器設(shè)備維修技術(shù)不足，管理體制和機(jī)制不成熟，沒有比較完善的氣象站設(shè)備保障和管理制度，測(cè)量過程中獲得的溫度濕度氣壓值出現(xiàn)異常。這些問題嚴(yán)重影響了氣象信息的及時(shí)性和有效性，對(duì)人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了很大的影響。

2 自動(dòng)氣象站儀器設(shè)備故障分析處理

2.1 采集器故障

新型自動(dòng)氣象站啟動(dòng)時(shí)，如果采集器操作出現(xiàn)異常問題，工作人員通常需要最先查看采集器面板上的指示燈，仔細(xì)觀察指示燈閃爍狀態(tài)，以確定采集器是否有故障。如果面板上的指示燈不閃爍，氣象要素?cái)?shù)據(jù)不顯示，點(diǎn)擊后也沒有更改，則采集器上的芯片數(shù)據(jù)很有可能會(huì)混亂。這時(shí)，工作人員必須及時(shí)清除收集到的芯片數(shù)據(jù)，或者更換新的芯片，然后重新啟動(dòng)采集器。通常，采集器能夠及時(shí)恢復(fù)至正常狀態(tài)。假如采集器數(shù)據(jù)異常，需要仔細(xì)檢查采集器的電源系統(tǒng)，觀察空氣開關(guān)是否跳動(dòng)，或者電源電壓有無異常。如果以上條件均無異常，則檢查通訊線，假如在排查之后也無異常問題，則可以確定為采集集器故障，需要及時(shí)維修亦或者更換新設(shè)備。

2.2 風(fēng)向風(fēng)速傳感器故障

自動(dòng)氣象站正常工作時(shí)，如果沒有顯示風(fēng)向和風(fēng)速數(shù)據(jù)，可以輸入相關(guān)命令，查看采集器中是否存在該數(shù)據(jù)。否則，必須逐一分析風(fēng)向風(fēng)速傳感器的電源和信號(hào)輸出狀態(tài)。對(duì)于風(fēng)向風(fēng)速傳感器，可以使用萬用表檢測(cè)風(fēng)向風(fēng)速傳感器輸出和地面之間的電壓值。標(biāo)準(zhǔn)電壓值是工作電壓的一半。如果不滿足此條件，則表示風(fēng)速傳感器存在故障，需要換取新設(shè)備。對(duì)于風(fēng)向傳感器，由于很難單獨(dú)檢查故障原因，故可以使用替代方法進(jìn)行檢查。也就是說，用良好的風(fēng)向傳感器代替現(xiàn)有的傳感器，如果問題得以解決，則表明風(fēng)向傳感器出現(xiàn)故障，否則很有可能是其他因素造成的，需要繼續(xù)檢修，直至設(shè)備恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)為止。

2.3 氣壓傳感器故障

氣壓傳感器運(yùn)行中發(fā)生故障時(shí)，工作人員應(yīng)切斷系統(tǒng)電壓，以免氣壓傳感器故障惡化。氣壓值發(fā)生波動(dòng)情況時(shí)，要及時(shí)檢查氣壓傳感器的接線狀態(tài)，看看排氣口是否有異物阻塞狀態(tài)，如果上述檢查沒有發(fā)現(xiàn)異常，就要更換新的氣壓傳感器。如果發(fā)生數(shù)據(jù)檢測(cè)缺失或遺漏現(xiàn)象，應(yīng)觀察收集面板數(shù)據(jù)是否顯示并確認(rèn)電源。如果電源電壓正常，而集電面板沒有數(shù)據(jù)顯示，可以確認(rèn)氣壓傳感器發(fā)生故障，需要更換新設(shè)備。

2.4 雨量傳感器故障

若雨量傳感器觀測(cè)到的降雨數(shù)據(jù)太小或?yàn)榱?，那么及時(shí)通過排查發(fā)現(xiàn)是由以下問題引起的：雷暴導(dǎo)致儀器部件損壞，傳感器漏斗、翻斗、濾網(wǎng)被堵塞；定位螺絲松動(dòng)。這個(gè)時(shí)候，工作人員需要及時(shí)清除雨量傳感器各個(gè)部件中的雜物，并維修維護(hù)受損儀器部件。若損壞嚴(yán)重，則可以考慮換取新設(shè)備，確保雨量傳感器正常運(yùn)行。

2.5 地溫傳感器故障

在地溫傳感器運(yùn)行過程中，如果觀測(cè)到的地面溫度數(shù)據(jù)異常，那么首先需要查看分采集器的電路，觀察其是否可以穩(wěn)定運(yùn)行。假如沒有異常，則應(yīng)該通過串口調(diào)試助手發(fā)送相關(guān)命令，觀察是否可以返回所有數(shù)據(jù)。若沒有辦法返回，則需要認(rèn)真檢查采集器并將計(jì)算機(jī)連接到分集的串行端口。使用串行調(diào)試發(fā)送命令，若能夠返回所有數(shù)據(jù)，則表示采集器中沒有異常。否則，表明存在問題，需要及時(shí)更換或維修。如果單個(gè)地面溫度數(shù)據(jù)異常，則可以采用替代法單獨(dú)對(duì)單個(gè)地溫傳感器故障進(jìn)行排查，直到設(shè)備恢復(fù)正常。

3 自動(dòng)氣象站儀器設(shè)備保障及維護(hù)技術(shù)要點(diǎn)

3.1 采集器保障及維護(hù)

對(duì)于自動(dòng)氣象站的核心儀器設(shè)備——采集器，工作人員應(yīng)特別重視日常保障與維護(hù)工作。平時(shí)要主采集器和分集器以及、采集器和傳感器、計(jì)算機(jī)之間的連接是否牢靠。若發(fā)現(xiàn)存在松動(dòng)現(xiàn)象，需要及時(shí)擰緊。若采集器數(shù)據(jù)有問題，則必須對(duì)采集器作復(fù)位操作，若數(shù)據(jù)仍然存在異常，則必須清除采集器內(nèi)存并重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)。若這個(gè)時(shí)候依然不準(zhǔn)確，則應(yīng)查看采集器有無損壞，需要及時(shí)上報(bào)，安排專業(yè)的技術(shù)保障人員進(jìn)行處理。日常工作中，還應(yīng)注意對(duì)采集器的灰塵、雜質(zhì)進(jìn)行清理，在清潔維護(hù)和檢修時(shí)需要切斷電源，不要在通電的情況下處理。每年需要安排專業(yè)的防雷檢測(cè)技術(shù)人員對(duì)自動(dòng)氣象站采集器以及其他設(shè)備的防雷裝置進(jìn)行檢查，要確保防雷系統(tǒng)的可靠性，避免設(shè)備被雷擊，要保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 風(fēng)向風(fēng)速傳感器保障及維護(hù)

風(fēng)向風(fēng)速傳感器受天氣影響較大，強(qiáng)風(fēng)天氣下傳感器的旋轉(zhuǎn)頻率太高，軸承部位經(jīng)常過度磨損。由于大量摩擦，旋轉(zhuǎn)不順暢，傳感器出現(xiàn)了損傷現(xiàn)象。如果長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)不變，軸承部件的老化可能會(huì)導(dǎo)致傳感器故障。如果傳感器顯示沒有收集到數(shù)據(jù)，則電纜或接頭可能沒有擰緊，或者人工損壞后沒有及時(shí)維修。一般來說，風(fēng)向風(fēng)速傳感器的位置高，平時(shí)很難發(fā)現(xiàn)傳感器故障，所以工作人員應(yīng)該隨時(shí)比較氣象信息，使傳感器能夠檢測(cè)到最真實(shí)的風(fēng)向和風(fēng)速。平時(shí)工作人員應(yīng)該最先清理風(fēng)傳感器積累的污垢。另外，傳感器軸承的維護(hù)和管理，特別是風(fēng)向傳感器軸要通過目視檢查，檢查前要去除風(fēng)向表，正常情況下軸沒有明顯的噪音，同時(shí)要靈活旋轉(zhuǎn)，檢查結(jié)果問題要及時(shí)得到維修和維護(hù)，還要注意風(fēng)向標(biāo)的校準(zhǔn)。對(duì)于風(fēng)速傳感器，每年都要檢查傳感器手柄的旋轉(zhuǎn)，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 氣壓傳感器保障及維護(hù)

氣壓傳感器和外部大氣進(jìn)行連通時(shí)，一般需要憑借靜壓管來進(jìn)行。靜壓管通常位于采集器機(jī)箱下部的小孔中，氣象人員要時(shí)常檢查靜壓管孔是否保持暢通，以更好地感知外界大氣壓，確保氣壓傳感器觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.4 雨量傳感器保障及維護(hù)

雨量傳感器通常在雨季發(fā)生故障，往往是因?yàn)閭鞲衅髀┒繁欢氯鸬?。所以，?yīng)及時(shí)對(duì)雨量傳感器進(jìn)行清潔維護(hù)，以確保其正常運(yùn)行。另外，如果實(shí)際降水量與實(shí)測(cè)值之間差異較大，有關(guān)人員需要及時(shí)進(jìn)行排查，對(duì)雨量傳感器對(duì)維修維護(hù)，以確保雨量觀測(cè)的準(zhǔn)確性。

3.5 地溫傳感器的保障及維護(hù)

對(duì)于地溫傳感器，需要及時(shí)清潔地面變溫器箱體，以確保其牢固密封，避免漏水；如果地溫傳感器的套管中存在積水，那么勢(shì)必會(huì)影響測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。所以，在有降水的情況下，應(yīng)第一時(shí)間對(duì)水分進(jìn)行清除；要防止外力震蕩以及傳感器生銹，確保地溫傳感器的穩(wěn)定運(yùn)行，提升觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)語

綜上所述，自動(dòng)氣象站儀器和設(shè)備的維修和維護(hù)以及保障需要觀測(cè)人員具有專業(yè)基礎(chǔ)和強(qiáng)烈的責(zé)任感。同時(shí)，我們還需要掌握儀器和設(shè)備的一般故障類型和發(fā)生問題。這就要求觀測(cè)人員不斷提高自己的技能，確保儀器和設(shè)備的日常有效維護(hù)，發(fā)生故障時(shí)及時(shí)處理，盡可能保證氣象工作順利進(jìn)行，使人們可以得到真實(shí)有效的氣象警報(bào)。今天，現(xiàn)代化自動(dòng)氣象觀測(cè)站儀器設(shè)備在我國(guó)各地區(qū)開始廣泛應(yīng)用，氣象觀測(cè)工作的場(chǎng)景對(duì)儀器設(shè)備的依賴越來越強(qiáng)。各級(jí)氣象部門要加強(qiáng)自動(dòng)氣象站設(shè)備保障和維護(hù)管理，結(jié)合實(shí)際設(shè)備運(yùn)行，對(duì)發(fā)現(xiàn)的設(shè)備故障進(jìn)行最快時(shí)間的分析和排除，并且采取科學(xué)合理的設(shè)備保障和維護(hù)方法。為促進(jìn)自動(dòng)氣象站設(shè)備的高效穩(wěn)定運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。