區(qū)域自動氣象觀測站出現(xiàn)故障情況簡要剖析

摘 要：對區(qū)域自動氣象站各要素傳感器可能出現(xiàn)的故障原因做出總結(jié)并提出了相應(yīng)的解決辦法，為廣大基層地面氣象觀測業(yè)務(wù)人員和裝備保障技術(shù)人員熟練掌握區(qū)域自動氣象站儀器的使用、故障排查和解決方法提供有益參考，以保證區(qū)域自動氣象站正常運行。

關(guān)鍵詞：區(qū)域自動氣象站;故障;解決辦法

1 區(qū)域站要素分類

區(qū)域自動氣象站根據(jù)要素分類可分為兩要素站、四要素站和六要素站。兩要素站主要采用WUSH-RG型采集器，采集要素有氣溫和降水;四要素站主要采用的HY361/364和WUSH-BH4型采集器，采集要素有風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫和降水;六要素站采用的WUSH-BH6型采集器，采集要素有風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、降水、濕度和氣壓。

2 區(qū)域自動氣象站組成

區(qū)域自動氣象站主要由采集器、傳感器、通訊系統(tǒng)和供電系統(tǒng)四部分組成。采集器配備存儲器，采用動態(tài)存儲方式;通訊系統(tǒng)采用GPRS無線傳輸;溫度采用鉑電阻式溫度傳感器;雨量采用翻斗式雨量傳感器;風(fēng)傳感器通?？蛇x配EL15?1A（風(fēng)速）和EL15?2D （風(fēng)向）型的傳感器;系統(tǒng)配備蓄電池，太陽能電池板、充電控制模塊，充分保障系統(tǒng)的電能供應(yīng)。

3 故障分析及解決辦法

3.1采集器故障分析及解決辦法

主采集器故障可根據(jù)觀察主采集器的指示燈來判斷。正常情況下，WUSH-RG、WUSH-BH4/6運行指示燈秒閃（一秒亮、一秒滅），HY361/4網(wǎng)絡(luò)指示燈、狀態(tài)燈正常約三秒一閃，如網(wǎng)絡(luò)指示燈秒閃則表明無線通信模塊正在連接到無線通信網(wǎng)絡(luò)。除觀察主采集器指示燈狀態(tài)外，還可通過排除法判斷主采集器是否正常，在排除供電、通訊模塊、傳感器故障的情況下，可以嘗試更換主采集器來解決問題，如果更換主采集器仍不能解決問題，可排查主采集器上的接線端子是有否短路或斷路情況，如果是接線端子故障，則需要更換接線端子以解決問題。

3.2溫度傳感器故障判別方法及解決辦法

判斷溫度傳感器故障時，首先檢查溫度傳感器的外觀是否損壞，如無損壞再檢查業(yè)務(wù)軟件和采集器的相關(guān)參數(shù)設(shè)置是否正確，確認(rèn)主采集器中是否啟用了溫濕度分采，之后檢查各線纜插頭是否牢固，有無脫落或松動，再依次測量氣溫傳感器到溫濕度分采再到主采集器的線路，排除斷接、短接、錯接、破損等故障。以上參數(shù)和線纜故障排除后，就要檢查溫度傳感器是否故障，而目前，區(qū)域自動氣象站中測量溫度的傳感器主要使用的是鉑電阻式溫度傳感器，利用金屬鉑在溫度變化時自身電阻隨之變化的特性來測量溫度。通常使用的鉑電阻式溫度傳感器采用Pt100電阻，其采用的是四線制測溫原理，以減少導(dǎo)線電阻引起的測量誤差。鉑電阻溫度傳感器是通過測量同端和異端電阻值計算溫度。用萬用表電阻檔測量異端之間的電阻值，異端電阻兩兩不通，電阻值在80～120Ω之間，同端電阻兩兩相通，電阻值在1～8Ω之間。分別測得異端電阻值R1和同端電阻值R2，用R1減去R2算出鉑電阻的電阻大小R，就可根據(jù)溫度計算公式T=（R-100）/0.385計算出測量時的溫度，如果與前實際溫度值差值較大，說明傳感器故障。如果在誤差允許范圍內(nèi)，表示傳感器正常。若參數(shù)設(shè)置、線纜、傳感器均正常，應(yīng)重點檢查主采集器CAN總線和溫濕度分采是否正常。

3.3雨量傳感器故障判別方法及解決辦法

雨量傳感器常見故障為數(shù)據(jù)的異常或缺測，首先應(yīng)檢查業(yè)務(wù)軟件和采集器的相關(guān)參數(shù)設(shè)置是否正確，確認(rèn)主采集器是否啟用了雨量傳感器，之后檢查各線纜插頭是否牢固，有無脫落或松動。故障原因之一為干簧管故障，可用萬用表的通斷檔測量雨量傳感器的紅、黑接線柱的輸出信號，計數(shù)翻斗每翻轉(zhuǎn)一次應(yīng)發(fā)出一聲短路提示音。如干簧管沒問題，再將主采集器斷電，用萬用表測量信號線和端子的短路或斷路情況，在主采集器與雨量傳感器正常連接的情況下，

先將主采集器斷電，通過測量主采集器上的雨量接線端子的通斷來判斷接線端子是否有故障，用萬用表測量時，如出現(xiàn)提示音說明接線端子短路故障，同理，將兩根信號線連接至同端時，測量端子處如果沒有出現(xiàn)短路提示音，則可判斷為線纜或雨量端子處出現(xiàn)斷路故障可能。如果出現(xiàn)上述情況，就是信號線和接線端子有問題，需及時更換。

另外，還需考慮漏斗堵塞的情況，如堵塞，用干凈毛刷和清水沖洗漏斗即可。而數(shù)據(jù)偏差也是經(jīng)常出現(xiàn)的故障之一，如果校準(zhǔn)結(jié)果出現(xiàn)偏差，需調(diào)節(jié)容量螺釘，容量螺釘每向內(nèi)旋轉(zhuǎn)一周，測量誤差相應(yīng)減少3%左右，同理向外旋轉(zhuǎn)一圈，測量誤差相應(yīng)增加3%左右。當(dāng)校準(zhǔn)結(jié)果為有規(guī)律的正偏差，可將容量調(diào)節(jié)螺釘向外調(diào)節(jié)，使翻斗內(nèi)盛水量增加，計數(shù)值減少;如果校準(zhǔn)結(jié)果為有規(guī)律的負(fù)偏差，可將容量調(diào)節(jié)螺釘向內(nèi)調(diào)節(jié)，使翻斗內(nèi)盛水量減少，計數(shù)值增大。

3.4風(fēng)向傳感器故障判別方法及解決辦法

風(fēng)向感應(yīng)器為1個低慣性的單翼風(fēng)向標(biāo)。當(dāng)風(fēng)向標(biāo)旋轉(zhuǎn)時，會同時帶動格雷碼盤旋轉(zhuǎn)，當(dāng)格雷碼盤旋轉(zhuǎn)2.8°時，隨之光電管組中就會輸出一組7位并行格雷碼，然后將7位格雷碼盤進(jìn)行光電掃描后，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號輸出。

當(dāng)風(fēng)向數(shù)據(jù)明顯異?；蛉睖y時，可先觀察風(fēng)向傳感器的外觀有無損壞，如果發(fā)現(xiàn)風(fēng)向標(biāo)出現(xiàn)明顯變形或轉(zhuǎn)動不靈活的情況，就應(yīng)更換傳感器。如無外觀損壞再檢查業(yè)務(wù)軟件和采集器的相關(guān)參數(shù)設(shè)置是否正確，確認(rèn)主采集器中是否啟用了風(fēng)向傳感器，之后檢查供電系統(tǒng)和各線路中電纜是否有脫落或松動等故障。

當(dāng)參數(shù)設(shè)置、供電、線纜均正常時，可通過測量的方法判斷傳感器是否處于正常狀態(tài)，在確保電源正常的情況下，可依次測量格雷碼信號中各點的電壓值，順序可為D0-D6，將測得的電壓值分為高電平為1，低電平為0，測量的電壓值在4.5～5V之間輸出為高電平，在0～0.7V之間則輸出為低電平，然后按從D6到D0的順序記錄下7位格雷碼，經(jīng)轉(zhuǎn)換后算出此格雷碼對應(yīng)的方位。通過與實際方位對比，確定傳感器是否故障。如出現(xiàn)故障需及時更換傳感器。當(dāng)風(fēng)向傳感器也正常時，應(yīng)重點檢查主采集器的風(fēng)向信號測量通道是否正常。

3.5風(fēng)速傳感器故障判別方法及解決辦法

當(dāng)風(fēng)速數(shù)據(jù)明顯異?；蛉睖y時，首先檢查風(fēng)速傳感器的外觀是否損壞，若風(fēng)杯明顯變形或轉(zhuǎn)動不靈活，應(yīng)先更換傳感器。如無外觀損壞再檢查業(yè)務(wù)軟件和采集器的相關(guān)參數(shù)設(shè)置是否正確，確認(rèn)主采集器是否啟用了風(fēng)速傳感器，之后檢查供電和各線纜插頭是否牢固，有無脫落或松動?？衫萌f用表依次測量風(fēng)速傳感器到主采集器的各電壓節(jié)點是否為5V左右，再依次排除接地、風(fēng)速傳感器到主采集器風(fēng)速信號各節(jié)點是否有短路或斷路故障，除此之外，如電源供電正常，還可通過測量風(fēng)速輸出信號的電壓值，當(dāng)風(fēng)杯靜止時電壓值應(yīng)為0.7V或4.5V左右;風(fēng)杯轉(zhuǎn)動時，電壓值應(yīng)在2.5V左右。如果輸出的電壓值與轉(zhuǎn)動情況不符，說明傳感器故障，需及時更換傳感器。若參數(shù)設(shè)置、線纜、傳感器均正常，應(yīng)重點檢查主采集器的風(fēng)速信號測量通道是否正常。

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作者簡介：

張琦（1992.11—），女，黑龍江齊齊哈爾，本科，助理工程師，綜合氣象觀測業(yè)務(wù)方向。