區域自動氣象站故障原因分析及檢測方法

王幫能 陳鑫 龍中亞

摘 要：根據近幾年對重慶市豐都縣、忠縣區域自動氣象站維護的實踐經驗，發現了區域自動氣象站常見故障及其原因，并有針對性地采取檢查維護措施，確保了區域自動站正常運行。常見故障及原因有：中心站無資料（死機、保險絲燒壞、通訊模塊損壞、MIS卡欠費、斷電、PV控制器或蓄電池損壞、線路破損、采集器損壞等）、氣溫異常（環境干擾、溫濕傳感器損壞、連接線破損、連接端子松弛等）；雨量異常（雨量器堵塞、干簧管損壞、磁體退磁、信號線損壞等）；風異常（風傳感器損壞、供電電壓不足或過高、連接端子接觸不良、線路接頭短路、風杯被異物纏繞，采集器通道出錯等）。檢測處理方法是采用替代法和測量法，分段或分區發現故障并逐一修復。

關鍵詞：氣象儀器；區域站；故障；檢測；處理措施

中圖分類號 S163+7 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）07-157-02

區域自動氣象站是最近幾年規劃建設起來的，覆蓋了當地所有鄉鎮（街道），而且數量眾多，其觀測數據對于掌握當地氣候資源和防災減災具有重要意義。但區域自動站一般在野外露天環境下，容易受到人為因素和自然災害的影響，出現故障的情況相當多，嚴重影響氣象資料的準確性和及時性，是最迫切需要解決的問題。為此，探討區域自動氣象站的故障原因和檢查維護方法十分必要。

1 區域自動站常見故障及其原因

從2006年以來，豐都縣、忠縣安裝的區域自動氣象站型號主要有華云技術開發公司生產的CAWS600-RT型、長春氣象儀器有限公司生產的DYYZ-RT型、天津氣象儀器廠生產的WSZ2型、江蘇無線電科研所生產的ZQZ-A型。經過幾年來運行顯示，ZQZ-A型比其他3種更適應重慶夏季的高溫環境，故障率相對較低。區域自動站故障出現頻率一般夏季最高，春秋次之，冬季較少。區域站故障出現的時間無明顯規律，但雷雨大風天氣、高溫天氣、連陰雨時段出現故障的幾率較大。因此，在春夏之季，要加大對區域自動站的監測和巡查力度，發現故障及時排除，確保其正常運行。現對它們存在的主要故障及其原因分述如下：

1.1 中心站無資料 當區域自動氣象站監控顯示無資料時，可能是死機、主板保險絲損壞、通訊模塊損壞、MIS卡欠費、斷電、電池損壞、線路斷損、采集器損壞等多種原因所致。遇到無資料的情況，應當到現場進行測試檢查，按照邏輯原則和分解原則，通過逐一排除法最后找到故障原因。一般可按照下面流程檢查：先檢查電源（如果采用市電）是否正常；PV控制器、蓄電池是否損壞；測試無線通訊模塊GPRS/CDMA是否可用（取下MIS卡在手機上測試是否正常）；檢查主板保險管是否損壞；檢查連接線路有無損傷；各個接線端子是否牢固；最后檢查采集器是否正常（雷擊容易損壞）。檢測哪個節點有問題則采取修復或更換組件等方法解決。例如：2011年7月，豐都雙龍站無資料，現場檢查發現是高溫引起死機，關閉電源重新啟動就恢復正常。再如：2012年4月，豐都縣都督站連續3d無資料顯示，到現場依次查找原因，結果是蓄電池老化漏液不能蓄電，加之連陰雨天氣電壓不足所致，更換蓄電池后恢復正常。

1.2 氣溫異常 氣溫異常表現為2種情況，一種是溫度一直呈現錯誤值，一種是溫度時而正常時而錯誤，造成溫度異常原因通常有：溫濕傳感器損壞（可用萬用表測量其電阻值，正常情況為80～120Ω）；溫度連接線破損；采集器溫度連接端子接觸不良；蓄電池電量不足；周圍環境產生干擾等。例如：2012年5～6月，豐都縣雙路站和三壩站均出現氣溫在夜間異常出錯而白天又恢復正常的情況。檢查后發現：雙路站是因為溫濕傳感器損壞；三壩站是因為夜間電池電量不足，溫濕傳感器異常引起數據包或錯誤數據。現場處理方法：消除對溫度記錄有影響的因素。一般采取更換損壞的電纜線或溫度傳感器或蓄電池；擰緊線路連接端子；清潔太陽能板的污垢；清除堵塞通風罩的灰塵、雜物；消除影響溫度的強光照射源。

1.3 降雨量異常 降雨量異常表現為有雨無量、無雨有量或雨量誤差過大等情況。其主要原因是干簧管損壞或計數斗中的磁體已退磁，雨量器漏斗、翻斗堵塞，雨量信號電纜損壞或接觸不良等情況，尤其是雨量器堵塞和干簧管損壞出現的幾率最大，從豐都近5a的情況統計：這2種情況引起的故障占70%以上。例如：豐都青龍站曾出現雨量器堵塞，雨水慢慢滲漏，持續2d無降水天氣現象，但每小時有降雨量0.1～0.2mm；而三元站則是下大雨無雨量資料，檢查發現是干簧管損壞，降雨沒有反應。一般現場解決方法：首先清除雨量器內的灰塵、鳥糞、樹葉、昆蟲、蜘蛛網等臟物，其次擰緊信號電纜接線柱螺絲，更換破損的信號電纜，更換已壞的干簧管或計數斗，最后檢測或更換采集器（主控器）。

1.4 風向風速異常 風異常表現是：某一風向長期不變；有風時風速不變或風速明顯超極值。造成的原因有雷擊、大風或冰雹損壞風傳感器；供電電壓不足或過高；連接端子接觸不良；線路接頭進水短路；風杯被異物纏繞；采集器通道出錯等。現場解決辦法：先檢查線路和采集器端子連接情況，發現異常及時修復。萬用表測試傳感器供電電壓應隨著風速風向變化而相應改變，否則是主控器或電源的毛病，應分別診斷處理。風杯不轉動、不靈敏或接頭問題則需放下風桿檢測處理，檢查風傳感器是否損壞等異常情況，發現已壞則更換風傳感器。用模擬校準器對采集器進行校準，確認采集器通道是否正常。

2 區域自動站故障檢查判斷方法

區域自動氣象站故障診斷檢查要遵循安全原則、邏輯原則、分解原則、替代原則。作為基層臺站的維護員，要根據故障現象分析判斷可能是哪個組件出現故障，斷開部分連接線，把自動站系統分成幾個小部分，縮小檢查測試范圍，就容易找出故障的根源和部位，而不能采取盲目拆卸采集器、通訊模塊、電源箱等方式，因為許多故障往往是線路、傳感器、PV控制器、干簧管等損壞造成的。也不能隨意去拆卸或修理一些組件，以免引起更多的問題。此外，拆卸、更換組件時必須關電，以免燒壞儀器設備。同時，遇到故障應多向上級信息保障中心報告，加強溝通和協作，以求得上級的技術支持。

2.1 替代法 按照電路原理圖，進行邏輯分析，確定故障可能出現的部位，用好的部件替代使用的部件，若故障現象消失，則說明判斷正確，若故障還存在，則說明是其它的部件出問題，這樣逐次替代更換，就能查出故障根源，以便采取相應的措施。這種方法適用于檢查采集器、傳感器、通信模塊、MIS卡、干簧管等部件。例如：2012年6月，豐都縣雙路站溫度出現異常偏高的現象，筆者在現場采取替代法，更換新的溫濕傳感器后，氣溫顯示正常，證明原來的溫濕傳感器有問題，更換處理后恢復正常。

2.2 測量法 在實際檢查操作中，利用萬用表測量關鍵測試點的電信號參數，分析判斷可能出現故障的部件，是一種較好的方法。但在測量時，務必注意萬用表的檔位、量程、極性，防止燒壞組件或萬用表等。這種方法適宜檢查測試傳感器、電路、PV控制器、計數斗、蓄電池等部件。例如：2012年4月，豐都縣十直站雨量異常（有降水但無雨量資料），現場檢查雨量器未堵塞，采集器、通訊模塊、SIM卡正常，萬用表測量線路、電源等均正常，更換干簧管仍無反應，之后檢測發現計數斗中的磁體已退磁，故更換計數斗后恢復正常。

3 小結與討論

我們對近幾年的維護技術和經驗做了歸納總結，但區域自動氣象站點多面廣，又在露天環境下，故障較多，其原因也比較復雜。這些都需要在今后的工作中認真鉆研理論，摸索總結經驗，實現理論和實踐統一，提高管護人員的維護能力和水平，確保區域自動氣象站正常運行。

參考文獻

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（責編：徐煥斗）