氣象自動觀測系統(tǒng)典型故障及系統(tǒng)維維護建議

達珍

摘 要：隨著我國氣象技術(shù)的不斷發(fā)展，氣象觀測手段已經(jīng)從以往的人工駐守、采樣觀測升級為全自動采樣、分析與回傳的自動觀測系統(tǒng)，然而，野外氣象觀測環(huán)境惡劣，無人值守的自動氣象觀測點和觀測站，當(dāng)氣象自動觀測系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，無疑會影響氣象觀測的準(zhǔn)確度和及時性，因此需要針對氣象自動觀測系統(tǒng)中常見的故障進行分析，并提出一些系統(tǒng)維修的方法。

關(guān)鍵詞：氣象；自動觀測；設(shè)備維護；典型故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.125

1 引言

隨著我國電子技術(shù)和機械技術(shù)水平的不斷提升，氣象設(shè)備實現(xiàn)了完全的自動化，且隨著氣象技術(shù)和電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，自動氣象觀測的質(zhì)量有了極大的提升，大大降低了氣象測報人員的工作量，滿足了我國各行各業(yè)對氣象服務(wù)的需求。2000年后，我國大力推廣自動化的氣象觀測系統(tǒng)，這一系統(tǒng)具有集成化程度高、功耗低、功能全等突出優(yōu)點，一般能夠?qū)︼L(fēng)速、溫濕度、氣壓、地溫、降雨量、降雪量等進行準(zhǔn)確的測量，并具備一定的數(shù)據(jù)分析和預(yù)報能力，初步實現(xiàn)了自主化的氣象預(yù)報功能。然而，因氣象自動觀測系統(tǒng)的集成化程度較高，可靠性受到了一定的影響，系統(tǒng)任何一個部位的損傷或故障，都可能影響自動觀測站的正常運行，為了確保觀測站運行的可靠性，有必要針對常見的故障進行分析，以便在故障發(fā)生時能夠第一時間進行排除。

2 常見故障及原因

結(jié)合氣象工作經(jīng)驗，針對氣象自動觀測系統(tǒng)的常見原因，進行了以下的梳理，具體有以下幾個方面。

2.1 一般機械故障

這一故障一般出現(xiàn)于自動觀測系統(tǒng)中的機械結(jié)構(gòu)中，因機構(gòu)卡滯、損傷等造成自動化執(zhí)行部件無法有效的運轉(zhuǎn)，最終導(dǎo)致自動觀測系統(tǒng)無法運作。一般機械故障的成因可以歸納為以下幾個方面：第一、機械部件老化。機械運動部件作為需要經(jīng)常發(fā)生位移運動的部件，時常收到交變應(yīng)力的作用，易引發(fā)結(jié)構(gòu)件疲勞現(xiàn)象的發(fā)生，且因野外作業(yè)環(huán)境較為惡劣，風(fēng)雨侵蝕也會加速機械部件的老化。第二、環(huán)境外力破壞。野外氣象自動觀測系統(tǒng)一般可以承受約8級大風(fēng)和長時間的降雨天氣，但是因狂風(fēng)夾雜的樹枝、瓦片等雜物，可能會對氣象自動觀測系統(tǒng)造成破壞，出現(xiàn)因環(huán)境外力造成的損害。第三、人為破壞。氣象自動觀測系統(tǒng)中有大量高價值材料和設(shè)備，放置在野外，可能會受到人為破壞，造成系統(tǒng)故障。

2.2 信息系統(tǒng)故障

信息系統(tǒng)故障是一種發(fā)生頻率僅次于機械故障的故障形式，這一故障一般表面無明顯的損傷，因此無法從表面對故障本身進行斷定，故障的發(fā)生一般由于地面數(shù)據(jù)中心無法接收氣象自動觀測系統(tǒng)發(fā)出的信號，或接收到錯誤代碼，因此這一故障可以得到及時的反饋，危害程度相對較小，持續(xù)時間也一般較短。

隨著電子電路技術(shù)的發(fā)展，大規(guī)模集成電路早已普及，但是隨著電路密度的增大，各引線間的距離也隨之縮小，使電路系統(tǒng)更易發(fā)生老化，一般氣象自動觀測系統(tǒng)電路系統(tǒng)老化的發(fā)生頻率約為3年一次，是一種較為頻發(fā)的故障。第二、野外輻射影響。氣象自動觀測系統(tǒng)多處于野外山區(qū)環(huán)境，因太陽輻射、放射性元素等的輻射，氣象自動觀測系統(tǒng)信息系統(tǒng)中電子元件會發(fā)生損害，當(dāng)損傷達到一定水平后，會導(dǎo)致系統(tǒng)性失效。

2.3 測量設(shè)備故障

氣象自動觀測系統(tǒng)中集成了溫度計、電子風(fēng)速儀、電子地溫計、雨量計等多種精密儀器，根據(jù)工作經(jīng)驗，在氣象自動觀測系統(tǒng)的常見故障中，測量設(shè)備故障是一種影響范圍非常廣，但一般難以察覺的故障，這類故障除非導(dǎo)致嚴重的數(shù)據(jù)偏差，一般難以被工作人員所注意，導(dǎo)致在較長的時間范圍內(nèi)，氣象自動觀測系統(tǒng)無法回饋準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

3 常見故障的維護方法與建議

3.1 定期巡檢

氣象自動觀測系統(tǒng)雖可以達到自動運行、自動測量的能力，但并不意味著可以完全脫離人為協(xié)助，為了保證氣象自動觀測系統(tǒng)的可靠運行，一般需要組織定期的人工巡檢，對于高精度測量站，巡檢工作頻率不應(yīng)低于一月一次，對于一般精度測量站，巡檢工作頻率不應(yīng)低于三月一次。巡檢工作主要包含：（1）氣象自動觀測站外觀檢測，以確保機械設(shè)備、外殼保護層的完好。（2）電子系統(tǒng)的測試。在巡檢時，需要對電子系統(tǒng)進行測試，目前一般在氣象自動觀測系統(tǒng)中都安裝有自我診斷模塊，測試的關(guān)鍵在于故障碼的檢測，若出現(xiàn)故障碼，則應(yīng)當(dāng)進一步查看問題根源。（3）設(shè)備調(diào)試。為了確保高精度測量設(shè)備的準(zhǔn)確運行，在巡檢時需要對測量設(shè)備進行復(fù)位，以確保測量精度。

3.2 模塊的定期更換

在氣象自動觀測系統(tǒng)中，目前已經(jīng)實現(xiàn)全系統(tǒng)的模塊化，為了應(yīng)對氣象自動觀測系統(tǒng)故障失效問題的發(fā)生，一般在模塊出廠時均規(guī)定了模塊的使用年限，因此對于超限或即將超限的模塊，即使還未暴露出故障，也應(yīng)當(dāng)進行及時的更換，以確保系統(tǒng)的正常工作。對于更換下的模塊，一般需要通過檢測，將無故障風(fēng)險，可以繼續(xù)使用的模塊重新利用，以降低設(shè)備維護成本。

3.3 其他維護建議

為了降低維護工作量，參考歐美發(fā)達國家氣象自動觀測系統(tǒng)的使用經(jīng)驗，應(yīng)當(dāng)開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的自我診斷系統(tǒng)，系統(tǒng)除了包含現(xiàn)有的對嚴重故障的診斷能力，還應(yīng)當(dāng)能夠?qū)y量設(shè)備誤差進行監(jiān)測，當(dāng)誤差范圍超過測量公差允許值后，自動向人工基站反饋情況，以保證氣象自動觀測系統(tǒng)的可靠運行。

4 結(jié)論

隨著我國氣象技術(shù)的發(fā)展，氣象自動觀測系統(tǒng)逐漸普及，而氣象自動觀測系統(tǒng)的維護水平直接關(guān)系到系統(tǒng)的可靠性，本文針對氣象自動觀測系統(tǒng)使用過程中常見的機械故障、電子信息系統(tǒng)故障、測量設(shè)備故障進行分析，探討了故障發(fā)生的原因，并結(jié)合工作經(jīng)驗并參考歐美發(fā)達國家的維護經(jīng)驗，提出了定期巡檢、模塊定期更換、增加誤差自我識別系統(tǒng)的設(shè)備維護策略和意見。

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