區域自動氣象站故障分析和維修處理

李 蕊，馮 衛，張景竹，劉 戀（湖南省湘西州花垣縣氣象局，湖南花垣416400）

區域自動氣象站故障分析和維修處理

李 蕊，馮 衛，張景竹，劉 戀（湖南省湘西州花垣縣氣象局，湖南花垣416400）

本文介紹了多要素區域自動氣象站和兩要素區域自動氣象站的組成及各部分出現故障后的原因分析和維修處理方法，為進一步完善鄉鎮區域自動氣象站觀測網，保證多要素自動氣象站和兩要素自動氣象站正常運行提供參考依據。

區域；自動氣象站；故障分析；維修處理

1 引言

當前，隨著人類的不斷發展發展，環境、氣候等出現較大的變化，極端天氣的出現就是一大重要表現。由于氣候災害出現的幾率增加，加強區域自動氣象站建設勢在必行，其能夠有效提高地區氣象服務質量，提高降雨預報的準確性、及時性，解決傳統的單一觀測站點在陣性降水中存在的所測雨量代表性不足的問題，保證汛期氣象服務精確性。但是，就花垣縣區域自動氣象站建設運行情況而言，大量的站點數量對于多要素和兩要素區域自動氣象站故障分析和維護維修等工作提出新要求，做好相關儀器的故障分析與維修成為一大關鍵問題，本文匯總了近年來花垣縣鄉鎮區域自動氣象站所出現的常見故障和解決辦法。

2 區域自動氣象站的組成部分

區域自動氣象站主要可以分為四大組成部分：①電源部分；②采集器；③傳感器；④數據通訊裝置。具體如下：

（1）電源部分，其主要組成部分為太陽能板與蓄電池，前者用于白天供電，后者則是夜晚供電。

（2）采集器，其主要組成部分包括：①CPU；②模擬測量通道；③數字測量通道；④智能通訊口；⑤數據存儲器；⑥串行接口；⑦電源；⑧防雷保護裝置。數據采集系統的核心為單片機，對于數據獲得而言，主要是通過主通訊口和采集器進行實時的在線交互。

（3）傳感器，其主要組成部分包括：①溫度傳感器（四線制鉑電阻測溫）；②雨量傳感器（翻斗式雨量計）；③風向風速傳感器（格雷碼光電傳感器）。基于模擬采集通道、數字采集通道、485或232串行端口等，可實現傳感器與數據采集器的連接。

（4）數據通訊裝置，其主要是通過GPRS無線通訊實現與主控中心的連接，數據傳輸的距離最遠可達到數十千米。

3 區域自動氣象站常見故障與解決對策

3.1 電源部分

故障一：開機后，采集器電源燈未點亮，采集器無法工作。

故障原因：采集器電源燈未點亮，則表示供電存在問題，因此故障排除重點在以下幾個部位：①太陽能板；②電源線；③蓄電池；④電源主板。

解決對策：通過數字萬用表電壓檔，對太陽能板輸出端兩端電壓加以測量，若是處于正常狀態，電壓值應為13～15V；若是數值不在此范圍內，則必須對太陽能板供電線路進行檢查，查看是否存在電源線老化等等問題，導致斷路現象。

故障二：儀器白天正常運行，夜晚無法工作。

故障原因：采集器白天是由太陽能板供電，夜晚則是由蓄電池供電，因此懷疑此問題的出現是因為蓄電池故障所致。因此，首先需對蓄電池進行檢查，查看其是否存在老換問題，蓄電池壽命通常是3年，若是維護不到位，則會縮短至2年；其次，則要對電源主板進行檢查，查看是否存在損壞情況。

解決對策：①采用故障一的檢查措施。②若是不存在問題，則拔下太陽能板供電插頭，對蓄電池輸出端兩端電壓加以測量，若是處于正常狀態，電壓值應為12～13V；若是數值不在此范圍內，則表明蓄電池無法正常充電，需將其更換。若是蓄電池正常，但是主板狀態燈依舊不亮，則表明是電源主板存在故障，應予以更換。值得注意的是，在更換電源主板前，需檢查主板是否存在短路問題，以明確是否是由于主板短路導致電源板損壞，若是存在主板問題，必須將電源板與主板都更換掉。

3.2 溫度傳感器

故障一：溫度顯示為負值，或是無溫度值。

解決對策：對溫度傳感器連線進行檢查，查看與采集器的連接是否牢固，插頭是否存在松動的問題，若是連線存在接觸不良的問題，則會引發負溫度的情況，連線開路則會導致無溫度值，在維修時只要將路線重新接好即可。

故障二：無溫度數據值

解決對策：更換溫度傳感器。

3.3 雨量傳感器

故障一：有降水時，無法查到相應的雨量信息。

故障原因：本故障要點主要在于承水器、干簧管等感應裝置，需要逐一進行排查。

解決對策：對承水器、漏斗進行檢查，查看是否存在堵塞的問題，若是確實有此問題，則使用細細鐵絲疏通漏斗孔，以確保雨水順利流進翻斗；若是無此問題，則表明很有可能是干簧管故障，不發信號，具體檢查重點包括：①傳感器線路，查看是否存在斷路；②干簧管與磁鋼之間的距離，查看是否過遠；③干簧管，查看是否有所損壞；④磁鋼，查看是否存在退磁問題。

故障二：無降水，但是州局服務器收到雨量數據。

故障原因：①降水后，儀器存在滯后的現象，以致于自動站采集有數據；②由于霧、露、霜等等因素的影響，導致翻斗出現翻轉的現象；③由于昆蟲類的影響，例如：在下翻斗上爬動，導致翻斗出現翻轉的現象；④雨量傳感線路中，存在短路問題。

解決對策：上述原因中，第一和第二種均與天氣相關，可不予以維修處理；第三種則可在雨量傳感器周圍，噴灑一些殺蟲劑，以有效避免昆蟲類的影響；第四種，則需要將雨量傳感器更換掉。

3.4 風向風速傳感器

故障1：無風向風速資料上傳。

故障原因：將采集系統故障排除的情況下：①檢查傳感器供電正常與否；②檢查插座連接情況；③檢查信號輸出，由此確定故障點，予以針對性的處理。風向風速傳感器和采集器連接牢固問題，風向風速連接點為1～10，屏蔽線和地相連，若是風向僅為某1個值，是由于風向角度變換應用7位格雷碼光電碼盤，該碼盤上下存在7個紅外發光二極管、7個光敏器件，以生成格雷碼，由格雷碼盤編碼特征可得，如果第1圈光電器件存在損壞問題，風向傳感器顯示僅在180°內；如果第2圈光電器件存在損壞問題，風向傳感器顯示僅在2個90°內；如果第1、2圈光電器件均存在損壞問題，風向傳感器顯示僅為90°內。據此，即可確定風速傳感器內部故障點。

解決對策：在進行風向風速傳感器的維修時，需要將風桿放倒，連接風桿和預埋件的螺絲螺母由于長期處于外部，極易生銹，進而出現無法打開的問題。對此，必須加強日常維護，完成安裝后及時上好黃油，一年添加2次。

3.5 采集器部分

自動氣象站核心即為采集器，其主要作用在于采集、處理、存儲以及傳輸數據。花垣縣采集器部分使用的是ZQZ-A系列主控器，其運行較為可靠，2006年至今僅有5次故障記錄。

針對主控器故障問題，需做好以下幾點工作：①檢查采集器，查看其運行是否正常，若是采集器秒閃燈存在不亮/閃爍問題，則需將電源關閉，然后重新開機，如依舊不正常，則必須對電源進行檢查，查看太陽能板、蓄電池的電壓輸出，若是電池的電壓低于10.8V，則負載無供電，必須加以處理。②檢查采集器連線，查看各單元連接是否正常，若是數據采集正常，可本地查詢數據，凡是無法發送，則表明存在通信故障問題。

在其他部件故障全部排除后，則應該是采集器出現故障，需要更換采集器設備。

3.6 通信模塊

ZQZ-A系列自動站主要是通過GPR SDTU進行數據傳輸，針對通信模塊的故障，需做好相關檢查工作。GPRS模塊中存在三個指示燈：①Power燈，即為電源指示燈，在正常的登陸情況下，該燈會每隔8s就閃一次；②Data燈，即為數據交換燈，在通過GPRS模塊進行數據傳輸時，該燈會處于閃爍狀態；③Net燈，即為網絡指示燈，GPRS模塊成功登錄網絡以后，該燈會處于常亮狀態。若是三個指示燈均不亮，則表明模塊未通電，應對電源進行檢查；若是其他燈都正常，而網絡指示燈不亮，則表明未能夠成功登上網絡。

故障一：開機后，其他燈正常，網絡指示燈不閃，州局服務器未能夠收到觀測信息。

故障原因：①當地無線信號存在問題，如：區域移動/聯通基站出現故障；②自動站SIM卡消磁，或是處于欠費狀態下；③通信模塊出現故障。

解決對策：①利用手機撥打自動站SIM卡（若是該SIM卡將語音功能取消，則可采取發送短信的方式），若是提示用戶關機或是沒有收到短信，則表明SIM卡存在問題，應予以更換。②通信模塊無法正常入鎖，可檢查SIM插座接觸情況、電纜連接插座情況，若是存在接觸不良的問題，需予以重新焊接。③若是由于自動站SIM卡消磁、欠費導致的通信問題，則需及時予以更換處理。

故障二：長期開機期間，通信模塊不工作，予以重啟，依舊無法正常工作。

故障原因：外界天氣強雷暴等因素的影響，使得通信模塊出現自我保護短路，以致于無法正常工作。

解決對策：關機，3h以后再重啟，若是依舊存在故障，則必須更換通信模塊。

4 結束語

當前，區域自動氣象站的應用越來約廣泛，相應的儀器故障等問題也在增多，日常維護處理工作是一項非常重要的工作，這都需要儀器維護人員加強業務學習，提高自身素質，增強責任感，能夠全面掌握設備結構、性能、運行狀況，以提高對區域自動氣象站的儀器維修處理能力，出現故障及時發現和處理，確保區域自動氣象站的穩定運行。

[1]江蘇無線電研究所有限公司.ZQZ-A系列中尺度自動氣象站使用手冊. 2009

[2]韋信高.中尺度自動氣象站故障維護與分析.氣象研究與應用，2008，29（2）：87～88.

P415.12

A

2095-2066（2016）24-0237-02

2016-8-10