新型自動氣象站采集器故障判斷分析

摘 要：本文結(jié)合乾安縣氣象局使用DZZ6新型自動氣象站的實際，首先簡要探討了新型自動氣象站，接著總結(jié)了DZZ6新型自動氣象站采集器的主要特點，最后分析了新型自動氣象站采樣器故障，并給出了相關(guān)的處理對策。

關(guān)鍵詞：新型自動氣象站；采集器；故障判斷；處理對策

自動氣象站在地面氣象觀測工作中發(fā)揮著十分重要作用，可以自動觀測和儲存氣象要素數(shù)據(jù)信息，不僅降低了測報人員工作強(qiáng)度，還使地面測報工作效率和工作質(zhì)量得到了大幅提升。自吉林省乾安縣氣象局使用DZZ6新型自動氣象站以來，使得臺站處理數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)質(zhì)量控制信息的能力都得到了增強(qiáng)，借助于現(xiàn)代化的技術(shù)設(shè)備和實時遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，滿足了地方臺站觀測和科研工作的需求。為了確保新型自動氣象站可以快速穩(wěn)定的運行，將其在氣象業(yè)務(wù)和氣象服務(wù)中的作用充分發(fā)揮出來，需要工作人員可以正確熟練的掌握觀測儀器設(shè)備的使用和維護(hù)。采集器是新型自動氣象站的核心部件，做好采集器的日常管理維護(hù)具有十分重要的意義。

一、新型自動氣象站概況

吉林省乾安縣地理氣候概況。乾安縣位于吉林省的西北部，松原市西部，松嫩平原腹地，松花江、嫩江匯合處以南，屬松花江第二和第三階地，有"乾安臺地"之稱。乾安縣屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，多年平均氣溫為4.6°C，日照時間2866.6h，年平均無霜期為145d，年均降水量420.6mm。1.2DZZ6新型自動站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在構(gòu)建DZZ6新型自動氣象站的過程，主要是借助于現(xiàn)代總線和嵌入式技術(shù)，嚴(yán)格根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行設(shè)計。新型自動氣象站主要有硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)兩部分組成，硬件設(shè)備主要包括有采集器、傳感器、外部總線和外圍設(shè)備。采集器是DZZ6新型自動氣象站的核心部件，采集器有主采集器和多個分采集器組成，可以很容易的對氣象要素數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合觀測，同時還能隨意進(jìn)行擴(kuò)展。在對設(shè)計新型自動氣象站的過程中始終遵循統(tǒng)一規(guī)劃和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的原則，在處理采集器和傳感器的各個部件時可以更換不同廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品。新型自動氣象站的軟件系統(tǒng)主要有嵌入式軟件和應(yīng)用軟件組成。嵌入式軟件的主要作用是負(fù)責(zé)管理外部和嵌入式系統(tǒng)的運行。應(yīng)用軟件需要借助于Linux操作系統(tǒng)實現(xiàn)，主要作用是采集和處理自動氣象站的觀測數(shù)據(jù)信息。

二、DZZ6新型自動氣象站采集器的主要特點

1.主采集器。主采集器是DZZ6新型自動氣象站的核心，主要有硬件和嵌入式軟件組成。硬件包含有高性能的嵌入式處理器、高精度的實時時鐘電路、傳感器接口、高精度的A/D電路、CAN總線接口、外接存儲器接口、指示燈、通信接口等，硬件系統(tǒng)可以支持嵌入式實時操作系統(tǒng)的運行。主采集器主要有兩大功能：其一是對各種基本氣象要素傳感器和各個分采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集器，對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的控制運算、計算處理、質(zhì)量控制、記錄儲存，實現(xiàn)臺站之間的通訊和數(shù)據(jù)傳輸，與終端微機(jī)或者遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心進(jìn)行交互；其二是負(fù)責(zé)管理，主要是管理構(gòu)成新型自動氣象站的各個分采集器，主要包括運行管理、時鐘管理、網(wǎng)絡(luò)管理、配置管理等，確保新型自動氣象站可以正常穩(wěn)定的運行。

在主采集器上直接掛接的傳感器包括有：氣溫、氣壓、降水量、風(fēng)向、風(fēng)速、能見度、濕度、蒸發(fā)等不同種類的傳感器，同時也可掛接不同種類的分采集器，如：溫濕度分采集器、輻射觀測分采集器、土壤水分觀測分采集器、氣候觀測分采集器、地溫觀測分采集器等智能化的傳感器。再加上不同種類的分采集器可以掛接一些傳感器上，所以DZZ6新型自動氣象站具有強(qiáng)大的可擴(kuò)展性能。

2.分采集器。對于DZZ6新型自動氣象站來說，通常有一個主采集器和三個分采集器組成，分采集器分別包括有溫濕智能分采集器、地溫觀測分采集器和輻射觀測分采集器。分采集器的結(jié)構(gòu)和特點與主采集器類似。分采集器的主要功能是測量所接入傳感器對應(yīng)的氣象要素信息，在工作過程中對掛接的傳感器按照預(yù)定的采樣頻率進(jìn)行掃描，一旦受到主采集器發(fā)送的同步信號后，獲取的氣象要素數(shù)據(jù)信息就會借助于總線發(fā)送到主采集器上。

主采集器與分采集器或者部分智能傳感器進(jìn)行通信的過程中主要借助于CAN總線技術(shù)。物理介質(zhì)主要有光纖、雙絞線等。由于CAN總線的主要特點是性價比高、結(jié)構(gòu)簡單、器件容易購置、價格便宜、開發(fā)簡單等，所以在新型自動氣象站中得到了廣泛應(yīng)用。

三、新型自動氣象站采樣器故障判斷分析

1.主采集器故障。在實際的地面氣象測報工作中，常見采集器故障的表現(xiàn)形式有：數(shù)據(jù)無法正常卸載到計算機(jī)，正點觀測到的氣象要素數(shù)據(jù)丟失；部分氣象要素數(shù)據(jù)出現(xiàn)缺測。出現(xiàn)上述故障的原因有主采集器上的RUN指示燈不亮、閃爍間隔異常或者半明半暗；主采集器上禁用了該氣象要素傳感器，使得該氣象要素數(shù)據(jù)缺測；主采集器出現(xiàn)復(fù)位。其排除方法為：如果發(fā)現(xiàn)主采集器的RUN指示燈不亮或者是半明半暗，可以借助于外用表的直流20V檔，對其的供電電壓進(jìn)行檢查，查看器電源電壓是否在9～15V之間，如果在，則需要對供電系統(tǒng)進(jìn)行檢查；如果RUN指示燈閃爍間隔不正常，對采集器重新進(jìn)行供電、重新拔插或者是直接更換CF卡查看故障問題是否解決，如果不能解決，則重新更換主采集器；如果主采集器經(jīng)常出現(xiàn)復(fù)位，則主要原因是修改區(qū)號站后，沒有將之前臺站數(shù)據(jù)的信息刪除，使得采集器內(nèi)部存儲空間填滿，運行異常。可以借助于CLEARALLDATA間原區(qū)站號的數(shù)據(jù)信息完全清除。

2.分采集器故障。分采集器故障的主要表現(xiàn)形式是分采集器掛接的氣象要素數(shù)據(jù)出現(xiàn)缺測。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因有：分采集器CAN通信異常；分采集器RUN指示異常；分采集器CANR或CANE指示燈閃爍。其主要的排除方法為：查看分采集器CANR指示燈是否常亮，CANE指示燈不亮。如果指示燈閃爍，應(yīng)查看CAN總線終端的匹配電阻是否在總線終端進(jìn)行安裝或者是安裝的匹配電阻超過2個；使用萬用表測量匹配電阻值是否為120Ω；分別查看分/主采集器的CAN通信防雷裝置是否受到破損；查看CAN總線是否損毀、線纜是否出現(xiàn)短路或斷路現(xiàn)象等；如果上述都沒有異常情況，則說明是主采集器和分采集器的CAN通道損壞，需要及時對分采集器或主采集器進(jìn)行更換。如果發(fā)現(xiàn)分采集器的RUN指示燈不亮或者是半明半暗，可以借助于外用表的直流20V檔，對其的供電電壓進(jìn)行檢查，查看器電源電壓是否在9～15V之間，否則檢查供電系統(tǒng)。如果RUN指示燈閃爍，應(yīng)更換分采集器。

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作者簡介：郝萬峰（1977-），男，漢，吉林乾安人，本科學(xué)歷，助理工程師，從事測報、人影工作。