自動氣象站常見問題及故障維修

張成

摘 要：本文結合了自動氣象站及區域自動站多年的應用現狀，利用了常年實際維護維修的工作經驗和認識，整理總結了各類相關技術資料，論點主要著重針對自動站的5個核心部分：站點的建設安裝、常規維護、供電電源、傳感器、采集器、存在的問題和故障進行了深入的分析和研究，對所反映出來的一些常見的深層次的要點問題和故障，進行了比較全面的深入的論述、總結并提出了可行的對應的措施和維護維修方法。

關鍵詞：自動站；問題；故障；維護維修

中圖分類號：P415.1+2 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170821001

引言

隨著現代電子信息技術的飛速發展使得我國氣象工作業務效率和手段得到了很大的提高和擴展。目前已初步建立了龐大的現代化的氣象裝備體系。自2006年開始湖北省展開了大范圍的自動氣象站及區域自動氣象站的建設與應用，到目前為止已投入使用的超過2500個站點，同時這些現代化的自動氣象技術裝備，為開展優質氣象服務提供了強有力的支持，為面向民生，面向決策的氣象防災減災和人民的安全福祉做出應有的貢獻，其自動氣象站及區域自動站的大規模廣而廣泛的應用，充分的體現了它應用價值和重要性，同時對其相關的氣象技術裝備保障業務的技術工作者，提出了更高的標準，這就相應的要求人們提高和擴展相關的知識面，從氣象技術裝備應用的實際情況和問題出發，逐步完善提高保障能力，確保采集數據的代表性、準確性和可應用性，提高氣象裝備應用效率和擴展應用范圍。

1 自動氣象站的建設

區分一下自動氣象站本站與區域自動氣象站在實際運用中的差別，自動氣象站絕大多數都配置在原先的人工觀測場內，其場地的應用規范和探測的要求，在這就不作更多的論述，但根據多年自動氣象站應用情況看，同時結合其形成的故障分析，應著重注意和理解如下幾個大的方面及所包含其中的小問題。

目前在自動站對風桿拉線的使用上存在著較嚴重的安全隱患其主要原因為對拉線組件材料上的選用不當，從管理角度上講應該組織對有該安全隱患設施的站點進行排查，同時這個問題在區域站風桿拉線的應用上更為突出。根據以往的做法是除風桿的2個卡環需自己訂做外，其他的所有組件都可在外采購到，且全選為不銹鋼材質。

建站初期站點的終端機房需要注意的事項很多，重點還是要同樣要做好室內的防雷措施接頭的連接于封裝，接頭材料的應用及處理，（必須應用銅質或不銹鋼材料）做好各類線路的室內防鼠措施，各類線路合理規范的鋪設，要考慮到供電環境和供電質量問題，要注意零地電壓的標準，要評估好ups不間斷電源同連接設備功率匹配問題（每臺普通辦公電腦使用功率約按照200W計算），掌握好它的基本工作原理和應用規范，應嚴禁接入風扇、烤火器等電器設備。要配備輸出功率匹配的燃油發動機，要了解它的安全操作規范。掌握配電箱的應用，要注重防火安全，配備消防器材等。

2 區域自動氣象站的建設

包含了站點系統性的部設，站點場地的選擇，站點設備的選用及安裝。分析和總結區域站以往建設應用情況和存在的問題其主要原因是，區域站大規模初次應用而經驗不足，再者是設備生產廠家在產品設計、工藝、元件、及材料的應用上也有待提高，的站點區域部設沒有較好的進行應用論證，近10a湖北省應用建設的區域自動氣象站絕大部分出自于天津和無錫2大氣象裝備生產廠家，氣象部門對其建設投入了大量的人力物力財力，面廣量大，回顧前期站點建設情況看，目前顯現和意識到的主要問題如下。

2.1 其站點的部設沒有根據站點環境情況做出深入仔細的評估

站點間距，站點功能用途，站點的配套性應用等，沒有作出明顯的深入的有針對性的論證，沒有給出區域站部設、系統性應用規范方案，其后沒有從整體性考慮作出合理的增減調整，就目前情況而言又要面對一個新的問題，就是新農村建設和城市的擴張等其它情況，使得許多站點特別是位于城市及周邊的站點被迫面臨重新選址搬遷的局面。

2.2 站點建設時

沒有掌握好站點設備的應用性能及對站點環境的適應性，站點部設不嚴謹、隨意性大、探測環境不理想，部點存在一些不合理性。對應國家局的各項站點部設要求還有一些差距等。

2.3 要注意站點地址的選擇

原則是根據站點的探測要求、條件和環境，來明確站點的應用型號以及供電方式，站點建設時考慮周圍的建筑物和樹木（要留意生長情況）等對站點的影響。

2.4 應建立站點的驗收規范

對完工的站點進行規范性的驗收，出具驗收報告，建立站點檔案，以便于其后的業務管理考核。

3 站點的維護及傳感器故障檢修

從多年的站點維護情況看工作量多集中在區域站場地內的除草、雨量傳感器的維護上，至于其它傳感器的故障檢修就需要正確的方法和技能及經驗來完成。

3.1 場地內的除草看似簡單

如沒有親身體驗就無法深切的去感受從事維護保障工作的這份不易。因在晴熱高溫天氣下進行作業，必須做好防護，從頭到腳，長衣、長褲、適合的鞋子、草帽、手套缺一不可，起初也因沒有注意著裝防護的重要性而深受其害，更有過同行在除草過程遭遇毒蛇而殉職的深痛教訓，遭遇毒蛇這也是許多維護人員曾經經歷。

3.2 雨量傳感器的維護

雨量可以說是自動站的 核心要素，從目前區域站運行質量來看雨量要素的質量是目前影響區域站應用質量滯后的關鍵問題，應給予相當重視，其原因分析如下。

雨量傳感器是氣象裝備采集和應用最為廣泛最為關鍵和最具指標性的一個氣象要素。而雨量要素的應用質量且完全取決于雨量傳感器的運行質量。目前從全國范圍來講自動站和區域站較多使用的雨量傳感器有單翻斗（SL2-1天津）雙翻斗（SL3-1上海）2種類型，從多年的實際應用情況看，雖說單翻斗傳感器，傳感器看似其設計結構比較簡單，但相比于雙翻斗在維護過程確要繁瑣許多。雖說這2型傳感器都是經國家局考核認證過的設備，但在實際應用性能上呈現出較大差別，在多年來的維護比較情況看，單翻斗的傳感器存在極易堵塞、材料的選用，安裝調試和標校難度大等等問題要遠高于雙翻斗（SL3-1上海），長期以來面對它的應用質量問題。

3.3 氣壓傳感器的維護及檢測

目前應用較多的氣壓傳感器為進口器件PTB200，其故障率低，精度高，但其價格昂貴，國內廠家和用戶只做一些常規性的外圍檢測來判斷該傳感器是否故障。

判斷方法一般為：用萬用表根據連線圖來測量供電電壓第9腳正極和第7腳負極間的電壓是否正常應該在12V左右；用萬用表測第8腳輸出信號地負極與輸出信號正極間的信號輸出電壓值是否正常，信號輸出電壓值應該在0到5V間變化；檢查接口RS232是否接觸正常，線路是否正常；檢查氣壓嘴的清潔情況；無氣壓值可檢查采集器內的氣壓串口（RS232）通訊芯片電路是否損壞；如無氣壓數據上傳，可通過設置軟件，重新設置參數來判斷該傳感器的故障。

3.4 通訊模塊的檢修

通訊模塊故障后，會直接導致數據無法上傳，臺站狀態為缺測。檢查方法一般為：檢查模塊12V供電是否正常，模塊接口和連接線插頭是否有接觸不良的現象；掌握模塊界面指示燈正常工作狀態，來判斷各種故障現象；檢查通訊卡是否損壞；檢查通訊卡槽簧片是否變形，簧片與通訊卡接觸是否良好，通訊卡接觸面是否清潔；更換通訊模塊來判斷故障部位（注意，在通訊模塊正常的情況下采集器故障也可以造成通訊故障）；了解通訊基站的信號強度是否正常，要考慮機箱對信號的屏蔽作用，將天線通過機箱的導線孔留出一部分在機箱外。

3.5 溫度傳感器的維護檢修

用手握住傳感器PT100的金屬探頭，萬用表用200Ω檔測量4芯線2組不同色的線頭觀察它的阻值變化每一度的變化相當于電阻變化約0.7Ω左右的變化。

在襄陽地區溫度變化范圍在-10～40℃間變化用表測量其電阻變化應該在90～125Ω間變化傳感器應屬正常。

從日常的溫度故障檢修看傳感器PT100 很少有直接損壞的，如果溫度值為99℃或者為0℃時，多數因為采集器內的溫度模數轉換芯片（AD7793）損壞或者時鐘電路損壞，后備電池、時鐘管理芯片等故障造成的。

維護時觀察其溫度值是否正常，一般故障現象有3種（溫度值99℃、0℃、時好時壞）根據以上的故障情況來判斷故障部位。

測量溫度傳感器或者插拔溫度傳感器時，要切斷采集器電源。

采集器應該每1min輸出1次數據，如果無數據或者數據值不正常，應先檢查傳感器是否有短路、斷線，然后再考慮采集器是否有故障。

插拔溫度傳感器的接線頭時用手感也可以判斷接口內是否有腐蝕或者有接觸不良的現象。

3.6 風速風向傳感器檢修維護

如果使用得當，風速風向傳感器儀器無需維護，但嚴重的污垢，將導致儀器的轉動部件與靜止部件縫隙間阻塞，因此需要定期清除污垢（可應用清潔劑處理）。由于儀器長期使用導致軸承磨損，而影響儀器性能，此時可將儀器送回工廠進行檢修。

3.7 數據采集器及電源的硬件維修

區域站的硬件維修重點是在數據采集器系統和電源系統上，從維修角度出發應該了解其設備的工作原理、流程、元器件的功能等。

3.8 供電電源的維修

開關電源是廣泛應用于自動站電源系統的核心部件，其電路設計和實際應用都比較成熟，分析其損壞的原因主要由雷電和供電質量差等因素造成的。基本工作原理是：220V交流市電流經過流、過壓保護電路，通過濾波器濾除各種高頻干擾后，經橋式整流及濾波得到約300V左右的純凈直流電壓，由開關模塊及開關變壓器共同作用完成電壓高低轉換，并由開關變壓器對高低壓隔離， 開關變壓器低壓策分成2路電壓輸出，一組輸出12V 5A工作電壓；一組為13.8V0.5A的電池充電電壓等。

3.9 DZZ2采集器的維修

在對采集器的維修過程中如下資料有很好的實用性，整理出的關鍵資料有流程圖和各類電子元器件的功能用途，這對進行實際維修操作有比較好指導作用。

在多年自動站維護維修保障工作中深刻的體會到對采集器的維修是一項最具挑戰性的工作，因從外界很難獲取規范的維修資料，和無可借見的經驗，只能依靠和通過自身從實際工作中來提升業務技能，擴展相關的知識面來完成和勝任這份工作。

4 總結

以上所述由于受各種因素的限制還有很多問題沒有條件去涉及和實現，但也是因為現代的電子信息技術發展和更新的太快，這就需要重視電子信息專業的學習和積累，因為現代電子信息技術發展，也是氣象科技的發展，它更是氣象業務工作的支撐。因此需要保障人員從每個環節去努力，來真正發揮和體現這些氣象裝備的價值和應用潛力。