一次強(qiáng)降水過程中自動(dòng)站故障的原因分析及處理方法

楊秀勛，舒新明

(貴州省銅仁市氣象局，貴州 銅仁 554300)

一次強(qiáng)降水過程中自動(dòng)站故障的原因分析及處理方法

楊秀勛，舒新明

(貴州省銅仁市氣象局，貴州 銅仁 554300)

該文以銅仁站一次大暴雨天氣過程中自動(dòng)站故障排除實(shí)例，闡述了故障的檢查步驟和排除技巧，并對出現(xiàn)故障的原因進(jìn)行了分析，同時(shí)對如何預(yù)防地溫傳感器因進(jìn)水發(fā)生短路提出了相應(yīng)的防水措施，由于本次故障情況具有一定的典型性，經(jīng)過故障的排查處理與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對于今后避免自動(dòng)站出現(xiàn)類似情況具有較好的指導(dǎo)性，對增強(qiáng)基層臺站快速、高效處理故障能力，減小故障造成數(shù)據(jù)缺測損失具有十分重要的意義。

強(qiáng)降水;自動(dòng)站;故障分析;排查處理

1 引言

2012年5月9日銅仁國家基本氣象站遭受大暴雨襲擊，造成部分設(shè)備故障和觀測數(shù)據(jù)異常，為了探索故障機(jī)理和發(fā)生規(guī)律，對故障機(jī)理進(jìn)行分析，以積累典型故障資料和數(shù)據(jù)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷提高觀測員分析判斷和排除處理故障能力，做到小故障不出站，從而確保自動(dòng)站的正常運(yùn)行，穩(wěn)定和提高測報(bào)基礎(chǔ)業(yè)務(wù)質(zhì)量。

2 強(qiáng)降水及導(dǎo)致的故障現(xiàn)象

2.1 強(qiáng)降水概況

受高空切變系統(tǒng)影響，銅仁站于2012年5月9日23時(shí)43分開始降水，至9日15時(shí)12分降水結(jié)束歷時(shí)16 h，過程降水總量達(dá)137.6 mm，達(dá)大暴雨量級;其中最大雨強(qiáng)主要發(fā)生在該日的00-03時(shí)、09-15時(shí)2個(gè)時(shí)段內(nèi)，降水量分別為65.2 mm和64.2 mm，占過程總雨量的97%。

2.2 故障現(xiàn)象

受大暴雨影響，5月9日12時(shí)08分—18時(shí)之間市電停電，從9日12時(shí)19分開始?xì)鈮悍昼姅?shù)據(jù)出現(xiàn)缺測，并造成13時(shí)定時(shí)氣壓數(shù)據(jù)缺測，同時(shí)造成最高最低氣壓時(shí)極值缺測;從9日13時(shí)11分開始，相對濕度分鐘數(shù)據(jù)呈現(xiàn)間斷性缺測現(xiàn)象，13時(shí)20分左右，采集器出現(xiàn)嘟…嘟…的蜂鳴報(bào)警聲，14時(shí)38分開始，40 cm深層地溫?cái)?shù)據(jù)出現(xiàn)異常，地溫值高達(dá)30.8℃(表1)，各時(shí)長Z文件形成時(shí)均彈出40 cm地溫超歷史記錄值的報(bào)警窗口。9日17時(shí)經(jīng)更換了新的40 cm地溫傳感器后，地溫?cái)?shù)據(jù)恢復(fù)正常后僅運(yùn)行了7 h，即從10日21時(shí)開始40 cm深層地溫第2次出現(xiàn)故障，故障形式和前面故障一模一樣，數(shù)據(jù)異常偏高，超歷史極值，表略，各時(shí)長Z文件形成時(shí)均出現(xiàn)報(bào)警警告。

表1 2012年5月9日40 cm深層地溫故障數(shù)據(jù)對比分析(單位：℃)

3 故障處理過程

3.1 氣壓傳感器故障的判斷和排除

2012年5月9日銅仁站由于受強(qiáng)降水天氣的影響，該日12時(shí)08分—18時(shí)之間市電中斷，全城停電，測報(bào)主機(jī)供電自動(dòng)切換為UPS供電，當(dāng)觀測員查看自動(dòng)氣象站監(jiān)控軟件，檢查自動(dòng)站數(shù)據(jù)存儲情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)從9日12時(shí)19分開始?xì)鈮簷跊]有資料，其它資料顯示正常，從12時(shí)19分開始?xì)鈮悍昼姅?shù)據(jù)出現(xiàn)缺測，并造成13時(shí)自動(dòng)站定時(shí)氣壓數(shù)據(jù)和時(shí)極值缺測。

數(shù)據(jù)處理方法為：13時(shí)定時(shí)氣壓數(shù)據(jù)采用人工觀測值代替，氣壓分鐘數(shù)據(jù)和時(shí)極值按缺測處理，并在觀測薄備注欄備注。

故障檢查和處理步驟如下：第一步首先排除采集器、計(jì)算機(jī)硬件及兩者間接線有問題的可能，因?yàn)橹挥袣鈮阂粋€(gè)要素沒有數(shù)據(jù)顯示，初步判斷可能是氣壓傳感器故障問題，由于我站使用的是ZQZCⅡ型采集器，氣壓傳感器是安裝在采集器機(jī)箱內(nèi)，所以打開采集器機(jī)蓋，檢查氣壓傳感器的接口和連線，發(fā)現(xiàn)接口很好且無松動(dòng)，線路無斷裂，從而判定可能是氣壓傳感器硬件出現(xiàn)故障，但換上備份氣壓傳感器后，故障依舊，問題還是得不到解決，直到13時(shí)20分左右，聽到了值班室內(nèi)有嘟…嘟…的蜂鳴聲，聲音不是很尖銳和急促，也沒有彈出大風(fēng)報(bào)警窗口，仔細(xì)聽發(fā)聲來源，蜂鳴聲來自于采集器系統(tǒng)，報(bào)警聲音斷斷續(xù)續(xù)，時(shí)有時(shí)無，大約1 min左右一次，而且相對濕度分鐘數(shù)據(jù)也開始出現(xiàn)了間斷性的缺測現(xiàn)象，數(shù)據(jù)呈不穩(wěn)定狀態(tài)。第二步檢查電源系統(tǒng)，ZQZ-CⅡ型電源系統(tǒng)分成兩部分，一部分在后備電源箱中，主要為12 V蓄電池及其充電電路以及市電的抗干擾電路;另一部分在采集器中，主要產(chǎn)生低壓電源和直流變換電路，有市電時(shí)，采集器由市電供電，無市電時(shí)，采集器由蓄電池供電;經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，由于ZQZ專用電源無市電充電，導(dǎo)致電源箱中的蓄電池放電過快，使采集器中低壓直流電壓過低，致使氣壓傳感器停止工作。至此，故障原因找到，馬上通知人工柴油機(jī)發(fā)電，并將ZQZ電源插頭插入油機(jī)發(fā)電專用插座板，故障解決。

3.2 40 cm地溫傳感器故障的判斷和替代

正當(dāng)氣壓和采集器故障排除不久，從14時(shí)38分開始，采集器再次傳出尖銳急促的報(bào)警聲音，發(fā)現(xiàn)40 cm深層地溫?cái)?shù)據(jù)顯示為紅色，地溫值高達(dá)30.8℃，高于人工觀測值6～8℃(表1)，定時(shí)長 Z文件生成時(shí)均彈出超歷史記錄值的報(bào)警窗口，由于此時(shí)降水尚未停止，不能及時(shí)進(jìn)行外場更換傳感器。

故障處理步驟如下：①及時(shí)將故障發(fā)生情況上報(bào)業(yè)務(wù)主管部門，并在中國氣象局綜合氣象觀測系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控平臺(簡稱ASOM系統(tǒng))中填寫故障報(bào)告單，在是否申請上級維修一欄填寫為“不需要”。②待雨停止后，于16時(shí)取下40 cm地溫外套管上的PVC防水管帽，將傳感器感應(yīng)頭抽出，檢查感應(yīng)頭有無斷離、破損和接線脫落，經(jīng)檢查一切正常，同時(shí)檢查是否進(jìn)水，經(jīng)檢查感應(yīng)頭處于干燥狀態(tài)，首先排出了地溫傳感器感應(yīng)探頭故障的可能。③揭開觀測場地溝活動(dòng)蓋板，取出地溫接線盒，打開盒蓋，斷開40 cm地溫探頭接線，等待軟件監(jiān)控界面刷新后，看數(shù)據(jù)變化情況，結(jié)果顯示為-42.8℃的數(shù)值，對應(yīng)為開路時(shí)應(yīng)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)，說明地溫接線盒至采集器之間的線路電纜狀況良好，短路故障出現(xiàn)在傳感器，事后用萬用表測量換下的舊傳感器，阻值接近為0，也證明判斷正確。④替換上備份傳感器，先將探頭在空氣中遮光放置，軟件監(jiān)控顯示數(shù)據(jù)與空氣溫度接近，說明新?lián)Q傳感器正常，然后進(jìn)一步進(jìn)行深層地溫的安裝，安裝完畢后等待一段時(shí)間，地溫?cái)?shù)據(jù)逐漸下降恢復(fù)到原數(shù)據(jù)序列上，檢修成功，40 cm地溫?cái)?shù)據(jù)恢復(fù)正常，故障排除，檢查更換下來的舊傳感器，發(fā)現(xiàn)傳感線多處絕緣體有破損和開裂的情況。⑤5月10日21時(shí)40 cm地溫再次出現(xiàn)與白天相同的故障，由于夜間不便操作處理，于次日上午8時(shí)30分開始，將換上的新傳感器重新撒下來，并仔細(xì)檢查了用于保護(hù)傳感線的PVC外套管，發(fā)現(xiàn)里面有大量的積水，將管內(nèi)積水清理干凈后，再更換安裝好新傳感器，故障得以徹底排除，數(shù)據(jù)恢復(fù)了正常，至今保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。

4 故障分析

停電發(fā)生后，由于采集器電源無市電充電，導(dǎo)致后備電源箱中的蓄電池過放電，當(dāng)蓄電池電壓嚴(yán)重不足過低時(shí)，采集器就會發(fā)出間隔1 min的蜂嗚報(bào)警聲，這也反映出本站的采集器ZQZ專用電源使用年限過長(已使用10 a之久)，蓄電池蓄電能力弱，市電停電后供電時(shí)間短，且電源指示燈已壞(不亮)，急需更換;另外，當(dāng)發(fā)現(xiàn)氣壓數(shù)據(jù)缺測時(shí) ，應(yīng)先檢查電源供電情況 ，再考慮氣壓傳感器是否有故障，本次故障檢查順序由于先從氣壓傳感器入手，從而耽誤了一些時(shí)間，使故障排除有些滯后。

第一次40 cm地溫出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常偏高，是因?yàn)閭鞲衅髯匀焕匣?，傳感線絕緣體出現(xiàn)破損進(jìn)水造成線路短路。更換新的傳感器后，只正常運(yùn)行了7 h又出現(xiàn)相同的故障，同樣是由于傳感線在有積水的PVC管中浸泡時(shí)間過長，導(dǎo)致線路出現(xiàn)短路。

［1］ 朱志鵬.淺析自動(dòng)站常見故障的排除［J］.北京農(nóng)業(yè)，2011，36.

［2］ 張秀艷，尹增鳳，等.自動(dòng)站地溫傳感器的故障分析和處理［J］. 黑龍江科技信息，2010，07.

［3］ 唐竹勝，龔冬英.一次自動(dòng)站故障處理過程的分析［J］.氣象研究與應(yīng)用，2007，A03.

P415.1

B

1003-6598(2012)04-0061-02

2012-04-15

楊秀勛(1962—)男，工程師，主要從事綜合氣象觀測工作。