DZZ4新型自動氣象站觀測儀器設(shè)備常見故障解析及維護

葛怡成 盤子墨

摘 要：新型自動氣象站是氣象部門開展地面氣象觀測的重要儀器設(shè)備，這些觀測儀器如采集系統(tǒng)、溫濕度、風(fēng)向風(fēng)速等傳感器以及觀測業(yè)務(wù)軟件等，很容易受到各種因素影響而出現(xiàn)故障，進而造成觀測數(shù)據(jù)缺測、異常等，降低觀測業(yè)務(wù)的質(zhì)量。因此，加強自動氣象站故障維修和日常維護工作十分重要。文章對氣象綜合觀測業(yè)務(wù)工作中自動站觀測儀器日常出現(xiàn)的故障問題以及維修處理對策進行總結(jié)，提出日常維護管理措施，力求觀測人員做好工作經(jīng)驗總結(jié)學(xué)習(xí)，熟練掌握操作技能，確保氣象觀測得到的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確、完整。

關(guān)鍵詞：新型自動氣象站;采集系統(tǒng);傳感器;日常維護

中圖分類號：P415.12 文獻標(biāo)識碼：A

新型自動氣象站運用的是國際先進的嵌入式及外部總線技術(shù)，其結(jié)構(gòu)為“主采集器+外部總線+分采集器+傳感器+外圍設(shè)備”方式，主要有采集器、傳感器、通訊系統(tǒng)、供電設(shè)備等組成，性能高，任意擴展性強，并且具備多功能數(shù)據(jù)處理能力，能全方位、全自動且高時空分辨、高精度地連續(xù)不間斷對各種氣象要素等進行綜合觀測，實現(xiàn)自動站觀測數(shù)據(jù)的采集、上傳及處理等自動一體化運行，實現(xiàn)了氣象部門當(dāng)前以及未來若干年內(nèi)對綜合氣象觀測業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。由于新型自動氣象站24h連續(xù)不間斷運行，這些觀測儀器長期處于室外，容易受到外界因素影響，加上持續(xù)運行造成的元器件自身損耗，以及觀測人員業(yè)務(wù)操作技能掌握不好等，導(dǎo)致新型自動氣象站在運行過程中，常出現(xiàn)儀器、設(shè)備故障問題，使得觀測數(shù)據(jù)出現(xiàn)缺測或不正常情況，從而使綜合氣象觀測質(zhì)量下降[1]。氣象業(yè)務(wù)人員必須加強業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)，總結(jié)工作經(jīng)驗，對新型自動氣象站觀測業(yè)務(wù)儀器常出現(xiàn)的故障問題總結(jié)，找出維修處理對策，并加強日常維護管理，做到氣象站發(fā)生故障能及時有效處理，綜合氣象觀測質(zhì)量得到提升。

1 新型自動氣象站觀測儀器運行故障及維修處理

1.1 采集系統(tǒng)

在運行過程中，新型自動氣象站采集系統(tǒng)的主要任務(wù)是，有效采集、檢測數(shù)據(jù)并進行處理。如果采集器的采集單元發(fā)生故障問題，可能會出現(xiàn)數(shù)據(jù)采集后不能正常傳輸至計算機，監(jiān)控軟件不能進入，重要氣象數(shù)據(jù)顯示亂碼、異常等現(xiàn)象。針對這類問題，可以先檢查采集單元，造成采集單元故障的因素可能為：采集單元、采集器的主板等遭受雷電危害，或者是采集單元作用下的數(shù)據(jù)傳輸受到周圍電磁場的干擾;對該故障的處理維修，通常參照采集單元自身的功能特點，先對通信軟件參數(shù)設(shè)置的合理性及科學(xué)性進行檢查，必要時給予針對性的處理[2]。一般采用人工卸載方法，先卸載掉采集的數(shù)據(jù)并進行相應(yīng)處理，實現(xiàn)采集器復(fù)位。這時查看指示燈，如果發(fā)生異常的閃爍現(xiàn)象，就需要對交流輸入燈以及直流輸出燈作全面的檢查。經(jīng)測試判斷各項燈均處于正常的運行狀態(tài)，要考慮檢查采集單元，若是采集單元被損壞了，應(yīng)卸載掉采集單元并更換新的元器件。

1.2 傳感器

1.2.1 溫度傳感器

業(yè)務(wù)運行過程中，溫度傳感器出現(xiàn)了問題，如連線錯誤或受到外界環(huán)境因素的干擾等，地表溫度觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性就會發(fā)生改變。一旦判斷出溫度傳感器出現(xiàn)了問題，需使用萬用表蜂鳴檔檢查溫度傳感器的四根線路。首先將四根線路劃分為1和2、3和4兩組，分別測量溫度傳感器的1和3、2和4線路之間的電阻值，記錄測量數(shù)據(jù)為R1，此時電阻值在110Ω左右;然后測量1和2、3和4線路之間的電阻值，測量數(shù)據(jù)記錄為R2，該數(shù)值相對較小，求取R1與R2之間的差值R。根據(jù)公式T=（R-100）/0.385，計算出溫度值，將該值與觀測到的溫度值進行對比。如果得到的兩組數(shù)據(jù)誤差較大，可判斷溫度傳感器發(fā)生了故障，應(yīng)重新更換新的溫度傳感器;反之，表示溫度傳感器正常，也許是采集器的通道或其他地方出現(xiàn)了問題，結(jié)合環(huán)境對溫度傳感器自身特性的影響，確保傳感器處于安全無誤狀態(tài)，使其可以正常運轉(zhuǎn)，保障地面氣象綜合觀測業(yè)務(wù)能穩(wěn)定運行。

1.2.2 濕度傳感器

新型自動氣象站觀測業(yè)務(wù)開展時，若發(fā)現(xiàn)濕度觀測數(shù)據(jù)不能顯示或有誤，首先判斷儀器是否自身發(fā)生了故障。當(dāng)無數(shù)據(jù)時，輸入對應(yīng)命令檢查是否有原始數(shù)據(jù)，如果不存在原始數(shù)據(jù)，要再次檢查濕度傳感器的運行情況，接著按照檢查結(jié)果作相應(yīng)的應(yīng)對;濕度傳感器利用模擬信號進行輸出，其輸出的電壓值為0～1V，對應(yīng)的濕度值處于0～100%范圍內(nèi)。通過外用表來測量濕度傳感器與大地之間的電壓值，得到的測量值超出0～1V范圍的，說明濕度傳感器已經(jīng)受損，需要換新的儀器替代;否則，可能是因采集器通道受到了雷擊危害等，應(yīng)進行維修或換上新濕度傳感器[3]。

1.2.3 風(fēng)向風(fēng)速傳感器

風(fēng)速風(fēng)向傳感器用于對平均風(fēng)速、平均風(fēng)向、最大風(fēng)速、極大風(fēng)速等要素的觀測。當(dāng)風(fēng)向風(fēng)速的數(shù)據(jù)顯示不正常時，先查看風(fēng)速觀測裝置如風(fēng)速傳感器、采集器、計算機、電纜線等運行是否正常。若風(fēng)速傳感器數(shù)據(jù)缺測，應(yīng)該對傳感器的電源部分進行查看，對老化或損壞的電源進行及時換新，但這樣也未解決故障問題的，需要再次對風(fēng)速傳感器做檢查，通常查看風(fēng)速風(fēng)向傳感器有無受損。烏魯木齊冬春季天氣寒冷多大風(fēng)，而風(fēng)速傳感器通常安裝在較高處，可能會刮壞設(shè)備，檢查到風(fēng)速傳感器的風(fēng)葉折斷，需要及時的更換傳感器。電纜線長期日曬風(fēng)化腐蝕較大，因此日常巡視檢查時，更要加強查看，及時找出存在的異常問題并作出對應(yīng)的處理，保障觀測儀器的穩(wěn)定運行。當(dāng)沒有出現(xiàn)風(fēng)向風(fēng)速的數(shù)據(jù)時，輸入對應(yīng)命令檢查原始的風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)，若無，應(yīng)查看該傳感器的供電是否出現(xiàn)異常，有無傳感器輸出信號。萬用表用來測量傳感器與大地線路間的電壓值，當(dāng)風(fēng)杯正常轉(zhuǎn)動時，測得的電壓是工作電壓值的一半，如果測到的電壓不在規(guī)定值范圍內(nèi)，判斷風(fēng)速傳感器已經(jīng)損壞，應(yīng)及時換新;若得出的電壓值為工作電壓的一半，風(fēng)速傳感器運轉(zhuǎn)正常，判斷是采集器的通道出現(xiàn)故障或由其他因素引發(fā)。

DZZ4新型自動氣象站輸出風(fēng)向數(shù)據(jù)時，使用的是格雷碼，風(fēng)向傳感器一旦發(fā)生故障，很難單獨判斷故障所在，可以選用正常的風(fēng)向傳感器先替代現(xiàn)有的風(fēng)向傳感器，若是問題得到了處理，就可判斷原來的風(fēng)向傳感器損壞，更換新的風(fēng)向傳感器即可恢復(fù)正常，若問題沒有得到解決，說明采集器的通道發(fā)生了故障或是進一步檢查判斷其他原因。

2 新型自動氣象站儀器日常維護

新型自動氣象站日常觀測工作中，其中一個儀器出現(xiàn)故障就會致使整個運行過程不能正常開展，降低觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率和完整性，嚴(yán)重的時候還可能會造成大量數(shù)據(jù)的丟失等。所以，一定要對自動氣象站的日常操作加以重視并做好維護管理，逐步完善氣象站儀器日常清潔工作的規(guī)章規(guī)定，每個觀測業(yè)務(wù)工作人員都要恪守工作制度要求，不進行違規(guī)操作，每天定時校對時間，保證采集器時間和北京時間保持一致，確保誤差不超過30s的范圍，防止采集數(shù)據(jù)有誤;定時對新型自動氣象站的各種儀器設(shè)備進行檢查，及時發(fā)現(xiàn)儀器運行過程中出現(xiàn)的故障及其部位，并找出相應(yīng)原因，作出針對性的處理。

每月都要查看并清理百葉箱的頂部、箱內(nèi)、縫隙存留的沙塵、蜘蛛網(wǎng)、雪等雜物，用濕毛巾或毛刷清理內(nèi)部的雜物，打掃百葉箱時不能從百葉箱內(nèi)移出溫濕度傳感器，定期查看溫濕度傳感器的感應(yīng)部位正常與否。每年在規(guī)定的時間內(nèi)檢查風(fēng)傳感器的軸承部件，先將風(fēng)向標(biāo)卸下來，正常條件下軸能靈活的轉(zhuǎn)動，不會產(chǎn)生明顯的噪音;卸掉風(fēng)杯，轉(zhuǎn)動傳感器手柄，查看中心軸是否可以靈活轉(zhuǎn)動，有無噪音;要在做好密封的前提下再對滾動軸承進行清洗，檢查風(fēng)向標(biāo)并校準(zhǔn)其指北方向[4]。

新型自動氣象站的運行是利用通信網(wǎng)絡(luò)來傳輸數(shù)據(jù)的，如果網(wǎng)絡(luò)被病毒入侵，后果嚴(yán)重，所以要下載殺毒軟件并及時升級，定期開展自動站運行軟件的殺毒，避免木馬、惡性病毒插件等侵入到業(yè)務(wù)軟件程序，保證觀測業(yè)務(wù)質(zhì)量。

其他注意事項。要定期對UPS電源進行充放電，長時間使用后，要定期檢查電池有無液體流出，如果發(fā)生這種現(xiàn)象，就要立即換上新的電池。于每天的整點或半點前查看儀器設(shè)備的運行狀況，防止發(fā)生異常，以免影響地面氣象觀測，同時及時處理好故障問題。定期檢測儀器元器件的自然損耗情況，查看有無腐蝕等，對于那些處于惡劣自然條件下的站址，要及時對被破壞的器件作出相應(yīng)的處理、換新。

3 結(jié)語

新型自動氣象站作為地面氣象綜合觀測工作順利開展的基礎(chǔ)，尤其是全面實現(xiàn)自動化后，工作效率得到很大的提升，觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量得到了很大的改進。新型自動站的多數(shù)儀器設(shè)備屬于電子元器件，使用過程中極易被其他因素干擾而致?lián)p，進而影響氣象觀測業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的時效性與準(zhǔn)確性，制約著氣象臺站綜合氣象觀測工作質(zhì)量的提升。隨著新型自動氣象站投入應(yīng)用的時間越來越長，技術(shù)得到不斷創(chuàng)新，就對觀測業(yè)務(wù)人員的業(yè)務(wù)技能水平提出了更高的要求。因此，必須提高觀測人員的業(yè)務(wù)水平，加強學(xué)習(xí)，不斷總結(jié)經(jīng)驗，不斷提升自身的業(yè)務(wù)技能及操作水平和故障判斷處理等。對日常工作中出現(xiàn)的故障問題，能早發(fā)現(xiàn)、早處理，以保證地面氣象觀測儀器正常，切實提高氣象站綜合觀測業(yè)務(wù)的質(zhì)量。

參考文獻

[1] 于永濤，曹海維，李棟.新型自動氣象站的故障判斷及質(zhì)量控制對策[J].北京農(nóng)業(yè)，2014（36）：12-14.

[2] 馮景.新型自動氣象站常見故障成因分析及日常維護[J].科技風(fēng)，2016（2）：8-10.

[3] 劉晨.新型自動氣象站風(fēng)傳感器故障分析及維修[J].科技風(fēng)，2017（3）：21-23.

[4] 曾濤，龔熙.自動氣象站溫度傳感器在現(xiàn)場檢定中電磁干擾源的探討[J].電子測試，2017（19）：34-36.