黃敏堂

(廣西壯族自治區(qū)上思縣氣象局，廣西 上思 535500)

上思站一次自動站儀器故障的診斷、排除及數(shù)據(jù)處理

黃敏堂

(廣西壯族自治區(qū)上思縣氣象局，廣西 上思 535500)

自動站儀器的故障可通過采集數(shù)據(jù)顯示的異常癥狀進(jìn)行迅速診斷、排除;故障期間缺測的數(shù)據(jù)可從分鐘數(shù)據(jù)、人工補(bǔ)測值或自記訂正值中獲取;處理過程按規(guī)定做好備注。

自動站;儀器故障;診斷;排除;數(shù)據(jù)處理

1 前言

自動站故障的迅速診斷、排除及故障期間數(shù)據(jù)的處理是自動站業(yè)務(wù)的重要組成部分，是每位觀測員都應(yīng)掌握的技能。本文通過上思站一次自動站儀器故障的診斷、排除及有關(guān)數(shù)據(jù)處理過程的介紹，給出了掌握此類技能的思路及建議，供大家實踐中參考。

2 自動站儀器故障的迅速診斷及排除

2.1 從實時數(shù)據(jù)與狀態(tài)的顯示情況確定故障范圍

07時的實時數(shù)據(jù)與狀態(tài)的界面顯示:除了統(tǒng)計數(shù)據(jù)欄有數(shù)值顯示之外，所有要素的分鐘數(shù)據(jù)均為缺測狀態(tài)(圖1)。

從圖1顯示的結(jié)果可以判斷:此次故障不是由單純的某個傳感器引起的故障，而是由于某種原因引起整個采集系統(tǒng)的癱瘓。

打開分鐘文件，所有要素的分鐘數(shù)據(jù)從03時53分起均顯示同一數(shù)值，以P要素為例(圖2)。

從數(shù)據(jù)的連貫性并結(jié)合天氣實況作出判斷:數(shù)據(jù)不正常的開始時間是03時59分。

根據(jù)徐明芳、殷明杰等［1］報道，引起此類癥狀的可能有如下幾種:采集器的時間與計算機(jī)的時間不一致;防雷板損壞;自動站的電源系統(tǒng)不正常。

2.2 按照操作規(guī)范進(jìn)行故障排查

確定故障范圍之后，當(dāng)即從簡單易操作、所需時間短的疑點(diǎn)逐一迅速進(jìn)行排除。首先檢查采集器與計算機(jī)的時間是否一致，步驟:在“自動站維護(hù)”菜單中選擇“采集器終端”，鍵入命令“T”讀取采集器的時間，發(fā)現(xiàn)顯示采集器時間與計算機(jī)的時間一致，即排除了第一種故障可能;緊接著馬上進(jìn)行第二種故障的排除工作:跳過防雷通道將兩端接線直接連接，故障并未消失，則又排除這種故障可能;接下來就是進(jìn)行電源系統(tǒng)的排除工作了，本站的自動站型號為CAWS600－B型，當(dāng)時隨機(jī)配置的電源控制器為DY01型，電源板結(jié)構(gòu)下圖:

圖3 電源板結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)時采集箱里各種指示燈顯示狀態(tài)為:采集器狀態(tài)指示燈不閃;電源板上的D2燈不亮，D3、D4燈均處于閃爍不停的狀態(tài)。這些現(xiàn)象表明:①采集器的蓄電池已沒有電流輸出。②電池供電電壓不足。

當(dāng)時本站市電供電正常，空氣開關(guān)處于“ON”位置，各線路接觸良好，值班室總開關(guān)正常，沒有跳閘。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的可能有如下3種:保險絲斷路;蓄電池?fù)p壞;變壓器損壞。經(jīng)過測量當(dāng)時蓄電池已經(jīng)放電過度，無法使用配備的萬用表檢驗蓄電池是否已損壞，所以只能用配備的DT9205A型數(shù)字萬用表歐姆擋快速檢測保險絲及變壓器來排除故障。當(dāng)時測得保險絲的電阻值為0.2Ω，表明保險絲正常;當(dāng)用萬用表歐姆擋檢測變壓器時，得到如下數(shù)據(jù):次極繞組電阻為2.7Ω，初級繞組電阻為無窮大。根據(jù)黃軍［2］的報道表明該變壓器初級繞組斷路，停止供電，也就是無法給蓄電池充電而導(dǎo)致放電過度，從而影響了采集器的正常工作。故障點(diǎn)明確后，及時按操作程序換上備份的變壓器就可解決。

3 故障期間缺測數(shù)據(jù)的處理

3.1 定時數(shù)據(jù)上傳文件處理

本次數(shù)據(jù)缺測時段為03時59分—10時16分，8－10時為白天守班時段(本站為一般站)，按照《地面氣象觀測規(guī)范》［3］關(guān)于缺測記錄的處理規(guī)定，在守班的每個接近正點(diǎn)的時間內(nèi)，按照“缺什么，補(bǔ)什么”的原則，進(jìn)行人工補(bǔ)充觀測。補(bǔ)測干濕球記錄，地面溫度，地中溫度，附溫及氣壓讀數(shù)，2 min定時風(fēng)向風(fēng)速用EL型(或EN型、或目測估計)觀測風(fēng)向風(fēng)速代替。啟動“定時觀測”，將人工觀測值輸入，沒有人工觀測值代替的則按缺測處理(在相應(yīng)欄打上“－”符號)，最后點(diǎn)擊計算→數(shù)據(jù)保存即可上傳正確的定時數(shù)據(jù)［4，5］。注意，如果水銀氣壓表與氣壓傳感器不在同一高度的臺站，在輸入補(bǔ)測的氣壓表讀數(shù)時要在其后加上“H”(即進(jìn)行高度差訂正);要求自動站的測報軟件也要錄入所有人工觀測儀器的器差訂正值，這樣在輸入人工補(bǔ)測值時就不必經(jīng)過加“*”、“U”或“P”等處理。

3.2 數(shù)據(jù)文件的處理

3.2.1 將缺測時段的數(shù)據(jù)進(jìn)行定位分類 缺測時段涉及的數(shù)據(jù)類型包括:分鐘數(shù)據(jù)、正點(diǎn)數(shù)據(jù)、日極值、日統(tǒng)計。明確了缺測時段的數(shù)據(jù)類型后即按照歸類分開處理及備注說明。只有理清了處理思路，才能把要表達(dá)的內(nèi)容描述得有條理，讓人一目了然，并且更容易做到?jīng)]有遺漏。

3.2.2 分鐘數(shù)據(jù)處理 從當(dāng)時的天氣系統(tǒng)、人工虹吸雨量自記跡線及守班時情況推斷整個缺測時段均無降水現(xiàn)象，為減少缺測率和保持資料的真實性，將整個缺測時段的雨量分鐘文件按無降水時正常處理，處理方法就是打開J文件進(jìn)行人工干預(yù)維護(hù)，將該時段內(nèi)雨量分鐘文件的缺測符號“－”逐個刪除。

按照人工與自動同類數(shù)據(jù)可以互相代替及優(yōu)先使用自動采集前后10 min數(shù)據(jù)的規(guī)定，其余項目的分鐘數(shù)據(jù)采用如下方法:03時60分用03時58分的數(shù)據(jù)代替，04時60分、05時60分、06時60分、07時60分、08時60分、09時60分 用人工站相應(yīng)的正點(diǎn)數(shù)據(jù)代替，其中04時60分、05時60分、06時60分用的是人工自記紙訂正值，07時60分、08時60分、09時60分用的是人工補(bǔ)測值(氣壓要做高度差訂正);沒有人工數(shù)據(jù)代替的要素按缺測處理。處理方法就是打開J文件進(jìn)行人工干預(yù)維護(hù)，將人工替代的數(shù)據(jù)逐個輸入相應(yīng)的位置，沒有人工數(shù)據(jù)替代的則逐一打上“－”符號。

3.2.3 正點(diǎn)數(shù)據(jù)處理 按照人工與自動同類數(shù)據(jù)可以互相代替及優(yōu)先使用自動采集前后10 min數(shù)據(jù)的規(guī)定，04－10正點(diǎn)數(shù)據(jù)分別按如下處理:

04時的干球溫度、相對濕度、本站氣壓用03時58分的分鐘數(shù)據(jù)代替，最高最低氣溫、最小相對濕度、最高最低本站氣壓等要素及出現(xiàn)時間從該時實有記錄中挑取，水汽壓、露點(diǎn)溫度、海平面氣壓用相關(guān)數(shù)據(jù)反查求得，該時其余要素按缺測處理。

05－07時正點(diǎn)數(shù)據(jù)即干球溫度、相對濕度、本站氣壓用人工站相應(yīng)的自記記錄訂正值代替(氣壓要做高度差訂正)，各時次的水汽壓、露點(diǎn)溫度、海平面氣壓用相關(guān)數(shù)據(jù)反查求得，其余要素按缺測處理。

08－10時正點(diǎn)數(shù)據(jù)用人工觀測數(shù)據(jù)代替(氣壓要做高度差訂正)，該時段內(nèi)沒有人工數(shù)據(jù)代替的要素均按缺測處理。

3.2.4 日極值處理 按照規(guī)范有關(guān)規(guī)定［1］:一日中，本站氣壓、氣溫、相對濕度、風(fēng)速、地面溫度、草面(雪面)溫度的自動觀測有部分缺測時，則從實有的自動觀測記錄及人工補(bǔ)測的定時觀測記錄中挑選日極值。結(jié)合人工站自記記錄判斷，缺測時段沒有影響最高氣溫、最小相對濕度、最高最低本站氣壓、草面最高、地面最高、最大風(fēng)向風(fēng)速、極大風(fēng)向風(fēng)速等要素，因而上述要素可直接從實有自動觀測記錄中挑取。因為判斷最低氣溫(地溫、草溫)出現(xiàn)在缺測時段，所以該日最低氣溫及最低地溫用人工觀測值代替，出現(xiàn)時間做缺測處理;草溫最低及出現(xiàn)時間按缺測處理。

3.2.5 日統(tǒng)計方法 按照規(guī)范有關(guān)規(guī)定［1］:一日中，若24次定時記錄有缺測時，該日按02、08、14、20時定時記錄做日平均;若4次定時記錄缺測1次或以上、但該日各定時記錄缺測5次或以下時，按實有記錄做日統(tǒng)計;缺測6次或以上時，不做日平均，但該日其他各定時記錄仍參加各定時的候、旬、月統(tǒng)計。因為氣溫、水汽壓、相對濕度、本站氣壓、海平面氣壓都有相應(yīng)人工值代替，所以這5種要素數(shù)據(jù)齊全可按正常統(tǒng)計;地面溫度、5～20 cm淺層地溫、2 min風(fēng)速等要素共缺測4次，故這幾種要素按02、08、14、20 時定時記錄做日平均;草面溫度、40 ～320 cm深層地溫、10 min風(fēng)速等要素共缺測7次，只按實有記錄作日合計，不做日平均。

3.2.6 B文件的處理 明確了數(shù)據(jù)的替代及處理后應(yīng)按替代要求把B文件內(nèi)相應(yīng)的內(nèi)容補(bǔ)全和完善，并把人工補(bǔ)測的濕球溫度值替換成“*”號(通過B與Z文件的替換實現(xiàn))，只有經(jīng)過這樣的處理，在由B文件轉(zhuǎn)換成A文件時才正確無誤。

4 結(jié)論及建議

采集數(shù)據(jù)所顯示的異常情況迅速找出故障所在并及時排除，以避免數(shù)據(jù)的過多缺測。

②缺測數(shù)據(jù)的處理及備注是自動站業(yè)務(wù)的一項重要工作，對于缺測數(shù)據(jù)的處理，在不違反規(guī)定的前提下，首先要優(yōu)先考慮減少缺測率的原則，故障期間如有人工站相應(yīng)的數(shù)據(jù)均可用來替代(包括自記訂正值)，其次要根據(jù)不正常記錄的處理原則作好文字的備注。根據(jù)《地面氣象觀測規(guī)范》與《地面氣象觀測規(guī)范》技術(shù)問題綜合解答第1號的有關(guān)規(guī)定，自動站數(shù)據(jù)缺測的代替順序為:優(yōu)先使用前后10 min數(shù)據(jù)替代(其中又先考慮前10 min數(shù)據(jù));其次是使用內(nèi)插代替(適用于僅缺測1 h數(shù)據(jù)的情況);再次就是使用人工補(bǔ)測數(shù)據(jù)(包括自記訂正值)代替。

③本站在處理此次儀器故障存在如下不足，各站應(yīng)引以為戒:更換變壓器時間過長(3 h)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)過多缺測;在更換變壓器期間沒有接上一個臨時應(yīng)急電源(12V的直流電源)供采集器迅速恢復(fù)采集數(shù)據(jù)功能，再次導(dǎo)致數(shù)據(jù)過多缺測。

④建議臺站重視、強(qiáng)化關(guān)于儀器故障排除及不正常數(shù)據(jù)處理方面的技術(shù)培訓(xùn)，要求每個觀測員都要掌握排除儀器故障和不正常數(shù)據(jù)處理的技能，這樣儀器的正常運(yùn)行才有保障，基層業(yè)務(wù)才能順利展開。

⑤建議臺站每年進(jìn)行1～2次排除儀器故障的應(yīng)急演練，要求每個觀測員都要經(jīng)過真槍實彈的演習(xí)，只有這樣故障出現(xiàn)時才能從容應(yīng)對并正確處理。

［1］ 徐明芳，殷明杰，韋信高，等.自動氣象站維護(hù)維修手冊［N］.廣西區(qū)氣象技術(shù)裝備中心.

［2］ 黃軍.CAWS600型自動站采集器供電系統(tǒng)故障分析與檢修方法［J］. 廣西氣象，2005，6(4).

［3］ 中國氣象局.地面氣象觀測規(guī)范［M］.北京:氣象出版社，2003.

［4］ 吳明江，宋文英，陳勇斌，等.自動氣象站缺測數(shù)據(jù)分析及處理［J］.氣象科技，2009，37(4):466－468.

［5］ 中國氣象局.地面氣象測報業(yè)務(wù)系統(tǒng)軟件操作手冊［M］.北京:氣象出版社，2005.

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1003－6598(2012)03－0052－03

2012－02－20

黃敏堂(1971—)，女，工程師，主要從事地面測報工作。