區(qū)域自動氣象站儀器維護(hù)與常見故障處理對策分析

摘?要：由于區(qū)域自動氣象站需要連續(xù)不間斷運(yùn)行，各種各樣的故障問題開始相繼出現(xiàn)，在一定程度上增加了技術(shù)保障人員的維修維護(hù)難度。為了確保區(qū)域自動氣象站可以正常運(yùn)行，及時(shí)解決區(qū)域自動氣象站儀器的各類故障問題，本文結(jié)合內(nèi)蒙古自治區(qū)阿巴嘎旗境內(nèi)自動氣象站運(yùn)行的多年維修維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，對區(qū)域自動氣象站采集器、降水量、溫濕度、氣壓等各種傳感器常見故障及相關(guān)的處理對策進(jìn)行了匯總，并給出了日常維護(hù)方法，以期對基層臺站技術(shù)保障人員提供參考，使其在日常工作中有明確的維護(hù)維修思路，提升區(qū)域自動氣象站觀測數(shù)據(jù)的及時(shí)性、連續(xù)性和準(zhǔn)確性水平。

關(guān)鍵詞：區(qū)域自動氣象站;日常維護(hù);常見故障;處理對策

因科學(xué)技術(shù)水平的快速發(fā)展，各地區(qū)的區(qū)域自動氣象站建設(shè)密度越來越大，區(qū)域自動氣象站數(shù)量不斷增多，內(nèi)蒙古自治區(qū)阿巴嘎旗境內(nèi)基本實(shí)現(xiàn)了全覆蓋。區(qū)域自動氣象站的建成并投入使用，使得氣象部門的精細(xì)化預(yù)報(bào)及防災(zāi)減災(zāi)能力均得到了不同程度的提升，為政府部門的防災(zāi)決策提供了重要的參考支撐。由于區(qū)域自動氣象站的分布范圍廣、站點(diǎn)數(shù)量多、無人值守且數(shù)據(jù)傳輸較為復(fù)雜的特點(diǎn)，使得儀器故障經(jīng)常出現(xiàn)，在影響基層臺站氣象測報(bào)工作順利開展的同時(shí)，還增加了其維修維護(hù)工作的難度。特別是在保障人員隊(duì)伍建設(shè)速度比區(qū)域站建設(shè)速度明顯落后的情況下，對保障人員的設(shè)備保障能力均提出了較高的要求。為了確保探測環(huán)境不遭受破壞，在較為偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村分布的區(qū)域站點(diǎn)數(shù)量較多，一旦觀測儀器設(shè)備出現(xiàn)故障問題，保障人員可以第一時(shí)間到達(dá)現(xiàn)場，且達(dá)到現(xiàn)場后還需要較長的時(shí)間進(jìn)行維修。若是不能對故障原因提前進(jìn)行了解，故障問題就不能當(dāng)天解決，這就極大地影響了區(qū)域自動氣象站觀測數(shù)據(jù)的連續(xù)性，還會影響氣象服務(wù)工作的正常開展。為了避免這種情況出現(xiàn)，需要將配件的準(zhǔn)備、故障初步判斷等工作提前做好。如果通過遠(yuǎn)程方式對故障問題進(jìn)行準(zhǔn)確判定，可使維修成功率大幅度增強(qiáng)，縮短故障維修時(shí)間。

1?加強(qiáng)區(qū)域自動氣象站儀器維護(hù)的必要性

所謂的無人區(qū)域自動氣象站，就是利用相關(guān)儀器觀測地球表面相對區(qū)域內(nèi)的氣象變化情況和變化過程，進(jìn)而為天氣預(yù)報(bào)、氣候分析、氣象服務(wù)等提供數(shù)據(jù)支撐。因此，為了確保氣象工作可以順利推進(jìn)，需要將區(qū)域自動氣象站儀器維護(hù)工作做好，氣象觀測人員也要不斷增強(qiáng)自身的綜合素質(zhì)和責(zé)任意識，將區(qū)域自動氣象站管理和日常維護(hù)工作做好，進(jìn)一步推動社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展。區(qū)域自動氣象站主要包括傳感器、采集器、通信系統(tǒng)，其主要特征是可以無人操作、區(qū)域覆蓋范圍廣、準(zhǔn)確性高，在各級氣象部門中得到了廣泛應(yīng)用。作為準(zhǔn)確性較高的自動化氣象監(jiān)測方式，在使用區(qū)域自動氣象站進(jìn)行檢測的過程中，一旦發(fā)現(xiàn)周圍氣象要素發(fā)生變化，將會有相關(guān)的變化信號出現(xiàn)在傳感器感應(yīng)末端，采集器系統(tǒng)則會收集和整理該信號信息，之后則借助于通信系統(tǒng)向服務(wù)器終端傳輸最終的信息。對于氣象人員來說，通過電腦屏幕就能獲取到區(qū)域內(nèi)的不同氣象要素?cái)?shù)據(jù)，在降低氣象人員工作強(qiáng)度的同時(shí)，還有效提升了氣象觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性水平。由于區(qū)域自動氣象站不需要值班人員看守，再加上長期的工作環(huán)境較為惡劣，設(shè)備儀器很容易出現(xiàn)故障問題，會使氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性水平大幅度下降，還會對區(qū)域自動氣象站的正常使用產(chǎn)生影響，將區(qū)域自動氣象站的日常維護(hù)工作做好，可進(jìn)一步促進(jìn)氣象工作順利進(jìn)行。

2?區(qū)域自動氣象站儀器常見故障處理對策

2.1?雨量傳感器故障

雨量傳感器故障主要包括漏斗故障、翻斗故障、干簧管故障以及翻斗磁鐵故障，主要表現(xiàn)形式是在降水天氣出現(xiàn)時(shí)，采集器上卻沒有降雨量顯示。當(dāng)前，阿巴嘎旗區(qū)域自動氣象站中的雨量傳感器型號為翻斗式雨量傳感器。對其的故障處理有：（1）需對雨量傳感器的雨量筒和下水漏斗進(jìn)行檢查，主要是判斷是否被雜物堵塞。若是被雜物堵塞，需將雜物清理干凈，將雨量筒的螺絲擰下來，對漏斗和翻斗直接進(jìn)行清洗即可;（2）若是對漏斗和翻斗進(jìn)行清洗更換后，故障問題仍舊沒有得到解決，可以利用萬用表的電阻檔對干簧管兩端進(jìn)行測量，將翻斗翻轉(zhuǎn)一次后，若萬用表出現(xiàn)跳變，說明干簧管正常，反之亦然，需要重新更換干簧管;（3）分別檢查信號電纜與采集器、雨量傳感器之間的接頭是否出現(xiàn)松動或者接觸不良，若是，需對其進(jìn)行重新固定。只有逐個(gè)檢查故障原因，才能找出具體故障部位，進(jìn)而采取有針對性的處理對策。另外，在對雨量傳感器進(jìn)行標(biāo)校的過程中，若是雨量相同的情況，而雨勢強(qiáng)度校準(zhǔn)不一致，且大雨強(qiáng)校準(zhǔn)計(jì)數(shù)偏大，需對固定翻斗的螺絲松動情況進(jìn)行檢查，在雨勢過急的情況下，受到慣性作用會使翻斗出現(xiàn)翻動，進(jìn)而出現(xiàn)計(jì)數(shù)，導(dǎo)致雨量傳感器的測試值比實(shí)際值偏大。

2.2?溫濕度傳感器故障

溫濕度傳感器故障的表現(xiàn)形式是觀測到的對應(yīng)數(shù)據(jù)異常，主要表現(xiàn)在溫濕度數(shù)據(jù)與周圍相鄰站點(diǎn)的差值較大或者與當(dāng)前季節(jié)的正常范圍不符或者是大晴天中前后相對濕度數(shù)值接近100%。區(qū)域自動氣象站的溫濕度傳感器型號為HMP45D傳感器，測量溫度的部分主要是利用鉑金屬率隨著溫度的變化而發(fā)生改變的原理。測量電壓的電路則通過A/D轉(zhuǎn)換器方式，將電壓信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，進(jìn)而獲取相關(guān)的溫度數(shù)據(jù)。相對濕度則是利用高分子薄膜型濕敏電容，借助于HMP45D傳感器將變化的電容轉(zhuǎn)化為電壓變化量，其輸出電壓范圍在0～1V之間，而對應(yīng)的相對濕度則為0～100%。HMP45D空氣溫濕度傳感器主要為進(jìn)口傳感器，是世界上最好的傳感器，若是發(fā)現(xiàn)其性能下降，不需要特別維護(hù)，若是受損，對其進(jìn)行直接更換即可。

2.3?風(fēng)向風(fēng)速傳感器故障

風(fēng)向、風(fēng)速傳感器故障的主要表現(xiàn)形式是風(fēng)向卡滯拉直現(xiàn)象及采集器采集到的風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)與相鄰站點(diǎn)的數(shù)據(jù)差異大。若是風(fēng)向風(fēng)速傳感器顯示一個(gè)方位卡滯拉直現(xiàn)象，需對風(fēng)杯、風(fēng)向標(biāo)轉(zhuǎn)動的靈活性進(jìn)行檢查。由于風(fēng)向風(fēng)速傳感器在惡劣環(huán)境條件下工作，其表面很容易堆積灰塵、雜葉等，此時(shí)需將風(fēng)桿放倒并做好維修;若是觀測到的風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)沒有太大變化，需對連接風(fēng)向風(fēng)速傳感器與采集器的接頭進(jìn)行檢查，查看是否斷開或連接線破損;同時(shí)還要對風(fēng)向傳感器的指北方位進(jìn)行檢查。

2.4?氣壓傳感器故障

當(dāng)氣壓傳感器出現(xiàn)故障問題時(shí)，采集到的氣壓值與周邊區(qū)域自動站的數(shù)值之間相差大，且變化量小或者是與歷年同時(shí)期的氣壓數(shù)值有較大懸殊。如果顯示有氣壓數(shù)據(jù)且有一定程度的變化，說明連接線路正常，可能是氣壓傳感器故障。工作人員可以將采集器機(jī)箱打開，對線路連接情況進(jìn)行檢查，若是正常，可以對氣壓通氣管的灰塵或蜘蛛網(wǎng)進(jìn)行清理;將氣壓盒打開后，點(diǎn)擊復(fù)位鍵，氣壓數(shù)值就能恢復(fù)正常;若是故障問題還沒有得到解決，需對氣壓傳感器進(jìn)行更換。

2.5?采集器主板故障

采集器主板故障的主要表現(xiàn)形式是供電系統(tǒng)故障和通信系統(tǒng)故障。區(qū)域自動氣象站中的電源系統(tǒng)包括太陽能輸出電壓和采集器蓄電池。應(yīng)對太陽能開關(guān)的輸入和輸出端的帶電情況進(jìn)行檢查，查看蓄電池電壓是否在10.8V～14.5V之間，若是電壓在10.8V以下，則說明負(fù)載不供電，可對電池更新維護(hù);通信系統(tǒng)故障則包括GPRS網(wǎng)絡(luò)故障和通信模塊故障，前者的判斷方式是將當(dāng)前卡替換成可以正常通信的SIM卡，或者是將當(dāng)前卡放入到另一部可以上網(wǎng)的手機(jī)上。通信模塊故障可以利用顯示板判斷，正常情況下顯示到的移動GPRS網(wǎng)絡(luò)是間隔性閃爍。若是有“E1、E2、E3”時(shí)，說明模塊硬件有故障問題出現(xiàn)，需對其進(jìn)行維修或者是直接更換;若是有“E4、E5”時(shí)，則說明是天線或者信號故障。

3?區(qū)域自動氣象站儀器維護(hù)

3.1?降水量傳感器日常維護(hù)

定期對雨量筒內(nèi)部的阻塞物進(jìn)行清理，并做好過濾網(wǎng)的清潔工作。在對雨量筒進(jìn)行清理的過程中需要將外罩?jǐn)Q下，并將雨量通信線斷開，之后則取下傳感器，對漏斗、翻斗、濾網(wǎng)分別進(jìn)行清理。禁止對雨量傳感器翻斗內(nèi)壁直接進(jìn)行觸摸，防止沾染油污，進(jìn)而對其的感應(yīng)產(chǎn)生影響，如漏斗堵塞時(shí)，可以使用鐵絲將堵塞物清理干凈。由于冬季降水較少，可以將承水口蓋子蓋上，若是因大風(fēng)天氣影響，出現(xiàn)沙塵天氣或者是周圍沒有落葉，持續(xù)時(shí)間較短的降水不會導(dǎo)致漏斗堵塞，若是出現(xiàn)固態(tài)降水，需及時(shí)進(jìn)行檢查。

3.2?溫濕度傳感器日常維護(hù)

工作人員需要對微型百葉箱、傳感器灰塵進(jìn)行定期清掃;禁止用不清潔的物體對溫濕度傳感器進(jìn)行直接接觸。清潔的過程中，需要將探頭處的黑色過濾器旋開，過濾器內(nèi)部有一層薄薄的過濾網(wǎng)，并將其旋出，利用干凈的毛刷擦去上面的灰塵。濕敏電容屬于精密儀器，探頭部位十分脆弱，一旦清潔不當(dāng)很容易損壞傳感器。

3.3?風(fēng)向風(fēng)速傳感器日常維護(hù)

在對風(fēng)向風(fēng)速傳感器進(jìn)行定期巡檢的過程中，需對其的靈活性水平進(jìn)行觀察，可以選擇在1～2級風(fēng)出現(xiàn)時(shí)進(jìn)行觀察判斷，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況需及時(shí)更換或者是直接清洗。為了避免風(fēng)向風(fēng)速傳感器電纜出現(xiàn)破損，需對其進(jìn)行定期檢查，主要查看插頭插座是否擰緊，發(fā)現(xiàn)異常情況并修復(fù)緊固。在雷暴、冰雹等強(qiáng)對流天氣出現(xiàn)后需檢查風(fēng)傳感器是否受損，在發(fā)現(xiàn)異常情況后需重新更換或修復(fù)。若臺站使用的是傾倒式風(fēng)桿，需做好風(fēng)桿拉索牢固性的檢查，并結(jié)合實(shí)際每兩年或者三年更換一次，以確保風(fēng)桿緊固的安全性水平。

3.4?氣壓傳感器日常維護(hù)

氣壓傳感器很少出現(xiàn)故障問題，在日常維護(hù)時(shí)需要重點(diǎn)關(guān)注靜壓氣孔口的通暢程度，做好氣壓通氣孔的檢查，避免出現(xiàn)異物或者污染;防止氣壓傳感器直接被陽光直射，需在斷電的情況下對傳感器進(jìn)行更換或安裝，同時(shí)還要做好供電電壓的檢查。

3.5?數(shù)據(jù)采集器日常維護(hù)

對于區(qū)域自動氣象站來說，不需要對數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行單獨(dú)維護(hù)，可以借助于毛刷清理采集器上的灰塵;在安裝傳感器或者是拔插各個(gè)接線端口時(shí)需將電源斷開。每月將采集器機(jī)箱打開一次，清除里面的雜物、灰塵等;禁止將其他雜物放置在采集器上，不定期檢查采集器底部接線口是否破損。

4?結(jié)論

綜上所述，區(qū)域自動氣象站運(yùn)行過程中難免會有故障問題出現(xiàn)，對其的日常維護(hù)和維修是一項(xiàng)極其重要的工作，需要工作人員有極強(qiáng)的責(zé)任意識。及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問題并快速找出故障原因，對區(qū)域自動氣象站進(jìn)行正確的維修維護(hù)，確保采集氣象要素?cái)?shù)據(jù)的及時(shí)性和有效性水平。自動氣象站故障原因有很多，除了要求工作人員自身具備較強(qiáng)的專業(yè)能力外，還要定期對區(qū)域自動氣象站進(jìn)行巡視，對破舊或者有故障問題的設(shè)備及時(shí)進(jìn)行更換，確保區(qū)域自動氣象站可以安全高效的運(yùn)行，進(jìn)而為社會大眾及各個(gè)行業(yè)服務(wù)。

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作者簡介：霍振宇（1982—?），男，漢族，內(nèi)蒙古錫林浩特人，本科，助理工程師，從事觀測技術(shù)保障工作。