DPZ1型控制器氣象數據傳輸系統故障分析與處理

張仕清，黃高平

（安徽省池州市氣象局，安徽 池州 247000）

隨著氣象探測技術的快速發展，越來越多的自動探測設備投入業務應用。在地面氣象觀測實現自動化、集成化的同時，設備終端繁多的通信線路造成觀測傳輸系統不穩定性增加，維護復雜難度加大等問題日益凸顯。為了應對這種不足的情況，以DPZ1型綜合集成硬件控制器為核心的氣象臺站觀測數據傳輸通訊系統應運而生，它通過一根光纖傳輸集成多串口通信，把多種觀測設備同時接入及數據處理，實現了各種觀測數據之間的接受、存儲、光電隔離和通信方式轉換，有效地解決了數據傳輸依靠單一的串行通信方式的傳統模式。由于該系統目前在氣象臺站應用時間不長，在實際工作中還存在一些問題，因此，有必要對其設備在使用過程中的常見故障及運行情況進行分析判斷，探求具體解決方法，以滿足氣象觀測業務發展的需求。

圖1 DPZ1型綜合集成硬件控制器連接傳輸示意圖

1 氣象觀測數據傳輸系統簡介

氣象觀測數據傳輸系統一般由室外和室內通訊兩部分組成。室外部分，主要以DPZ1型綜合集成硬件控制器為核心，將觀測場的新型自動氣象站，云高觀測系統、能見度觀測系統、降水現象觀測系統等串口設備的信息進行整合，通過光纖網絡接入值班室臺站業務平臺；室內部分，通過光電轉換器實現100Base-TΧ（RJ45）與100Base-FΧ（光纖信號)的轉換，將光信號轉換成以太網信號，通過值班室局域網交換機接入計算機完成觀測數據傳輸。如圖1所示，系統軟件包括管理軟件和服務軟件兩項，管理軟件為DPZ1型綜合集成硬件控制軟件SMOPORT，服務軟件為nettocom及comtonet，軟件實現對DPZ1型綜合集成硬件控制器的配置、業務計算機虛擬串口的管理及業務計算機虛擬串口與DPZ1型綜合集成硬件控制器間數據傳輸等功能。

2 系統常見故障分析與處理

氣象臺站觀測數據傳輸過程中出現的故障可根據具體狀況進行分析判斷。一般而言，造成觀測數據的異常，既有軟件影響，也有硬件的原因，主要表現在業務軟件、軟件通信、運行環境及硬件故障等方面。因此，要針對觀測數據傳輸過程中出現的故障現象逐一分析排查，找出產生故障的原因，采取應對措施排除故障，保證系統的正常運行。

2.1 業務軟件錯誤引起的故障

此類故障多表現在參數設置錯誤、數據缺失時發生。處理方為關閉ISOS測報等軟件，打開串口調試工具，將波特率等通信參數與觀測設備及綜合集成硬件控制器設置一致，對設備進行命令交互。如果返回數據正常，則表示由業務軟件錯誤引起的故障；如果返回數據異常，則判斷為可能是由于網絡系統、綜合集成硬件控制器或觀測設備故障所引起。

2.2 設備連接不穩定、網絡線路引起的故障

此類故障主要是由管理軟件連接設備不當引起。

處理方法：在業務計算機上運行管理軟件SMOPORT，點擊連接設備，或直接用ping命令ping集成硬件控制器IP地址，來檢查網絡線路是否聯通；如果連接設備失敗或ping不通，表示設備IP地址錯誤或綜合集成硬件控制器至業務電腦網絡連接出現故障。具體操作程序為：①檢查室內光電轉換器電源電壓是否正常，正常電壓值穩定在13.0～15.0 V。電壓正常，檢查網線是否完好、各處RJ45接頭插接是否牢靠，網線主機網卡連接指示燈是否正常（正常情況下指示燈一個常亮，一個閃爍）。②觀察DPZ1硬件控制器面板上的數據收發指示燈TΧ、RΧ工作狀態，不亮或常亮（RΧ不閃爍）都不正確，斷電重啟后狀態沒有改變，可能是光纖連接異常，需要檢查光電轉換模塊是否正常及光纖連接是否正確。③使用網線將筆記本電腦連接硬件控制器通信控制模塊，設備連接正常，表示硬件控制器以太網轉光纖的網絡輸出總口和連接光電RJ45接口網線故障。如果連接異常，則是硬件控制器的通信控制模塊設備出現故障，更換對應的硬件模塊。④個別要素數據缺測。當出現個別要素缺測，檢查分采機箱內部接地是否連接良好。接地部分虛接會導致探測數據跳變較大，超出ISOS識別值會造成個別要素數據缺測。

2.3 串口通信引起的故障

此類故障多由串口驅動軟件及串口配置信息錯誤引起。

處理方法：①檢查驅動軟件虛擬串口的安裝情況，虛擬串口信息在計算機—管理—設備管理器中可以查看，當出現問題時，會有一個黃色的感嘆號，代表驅動沒有安裝成功或殺毒軟件造成的，需要重新安裝，安裝之前應卸載SMOPORT軟件，清除串口信息。②comtonet、nettocom是控制數據收發的兩個服務，當數據沒有收發時，需要檢查這兩個服務是否開啟。網絡通訊服務未啟動，導致數據無法傳輸。③驅動軟件SMOPORT能夠連接設備，需要檢查各觀測設備參數設置是否正確。由于觀測設備串口的通信工作方式存在不同（232／422／485），用SMOPORT查看觀測設備串口的通信工作方式設置是否正確尤為重要。通常情況下，正常運行中自動站各系統通信參數不會發生改變，此問題的出現，多數是因人為操作失誤、重裝軟件、更換設備等操作引起的通信故障，需要注意對相關參數進行檢查。

2.4 運行環境引起的故障

此類故障現象多表現為軟件沖突、IP地址沖突及通訊服務端口連接不正常等。

處理方法：①安裝過殺毒軟件的，檢查殺毒軟件是否把業務軟件中的文件當成病毒進行隔離。卸載殺毒軟件或要把ISOS測報業務軟件及相關通信等軟件添加到殺毒軟件信任區，同時關閉Windows防火墻，確保設備數據的穩定傳輸。②同一局域網內只允許一臺電腦訪問集成硬件控制器，當一個局域網內兩臺電腦同時安裝了驅動軟件，就會導致數據收發異常。用ping命令ping硬件控制器IP地址，如果能ping通，但連接不上設備，應確定局域網內是否有IP地址沖突。檢查值班室內計算機，尤其業務備份機上是否安裝管理軟件SMOPORT。如果安裝，禁用計算機上comtonet、nettocom控制數據收發的兩個服務或卸載管理軟件SMOPORT。③驅動軟件SMOPORT能夠正常連接設備，但無數據傳輸。應檢查設備端口8000與網絡通訊服務兩端口4002、4004是否建立連接。使用netstat命令進行測試，在dos狀態下，輸入netstat Χ.Χ.Χ.Χ（Χ.Χ.Χ.Χ 為集成硬件控制器 IP 地址）。端口4002、4004通信狀態為ESTABLISHED表示連接正常，否則連接不正常，需要更改硬件控制器IP地址。

2.5 綜合集成硬件控制器故障

此類故障多主要是由電源模塊或設備硬件故障引起。

處理方法：①電源模塊故障造成數據缺測，設備正常工作狀態為硬件控制器的供電狀態指示燈PWR1、PWR2常亮。如果不亮，則可能為掉電狀態，需要檢查供電線路，用萬用表測量供電電源的電壓是否正常，正常電壓值一般穩定在13.0～15.0 V。如果供電電壓低于13 V，而單獨的電源控制器輸出電壓穩定在13.0～15.0 V，則判斷為蓄電池故障，蓄電池的使用壽命為3年左右。②設備硬件故障主要有3種情況，即當綜合集成硬件控制器正常運行時，L1指示燈閃亮，如果不亮，則說明其內核系統工作異常，如按復位鍵或斷電重啟后仍不能解決，需要更換備件；光纖信號收發時，數據收發的指示燈TΧ、RΧ正常亮起，如果異常，則表示光纖連接出現問題，需要檢查光電轉換器及光纖連接，查出故障點后，更換故障設備；當接入綜合集成硬件控制器設備數據收發正常運行時，R、T指示燈閃亮，如果數據收發時不亮，則需更換串口傳輸模塊。

2.6 觀測設備系統故障

此類故障現象表現為驅動軟件SMOPORT能夠連接，但觀測數據全部缺測或部分缺測。

處理方法：以降水現象儀采集數據正常、新型自動站全部缺測為例，先查看新型自動站接入綜合集成硬件控制器設備Port口R、T數據收發狀態指示是否正常，如果數據收發時不亮，則接入其他Port口試試，如果還是不亮，但新型站采集正常，可能是因為觀測設備通信線纜短路、斷路造成的，需要用萬用表檢查線路通斷。如果通信線路正常，直接用筆記本電腦通過USB轉串口線接入觀測設備，用串口調試助手與觀測設備進行通信；如果通信異常，即命令接收不正確或無返回結果，表示觀測設備故障。需要強調的是ISOS軟件為串行采集，降水現象儀、獨立能見度儀等接入集成硬件控制器的設備故障或斷電長時間采集不到數據，將造成新型站數據缺測，影響Z文件的編發，需及時在ISOS軟件“參數設置”中取消該觀測項目的掛接，再進行故障排除。

3 結束語

隨著氣象科技的快速發展，為了滿足精準氣象服務的需要，越來越多的自動化觀測設備投入業務使用。以DPZ1型綜合集成硬件控制器為核心的氣象觀測數據傳輸系統，整合多種設備數據傳輸，集約化程度高、擴展性強，能很好地滿足這一需求。但作為通訊傳輸設備，在業務運行過程中，或多或少地會出現一些故障。因此，氣象臺站業務人員應熟悉其工作原理及流程，掌握必要的故障分析與處理方法，當自動氣象站通信傳輸系統發生故障時，能快速分析其原因，及時處理故障，確保觀測數據的正常傳輸。