氣象自動觀測系統典型故障及系統維維護建議

達珍

摘 要：隨著我國氣象技術的不斷發展，氣象觀測手段已經從以往的人工駐守、采樣觀測升級為全自動采樣、分析與回傳的自動觀測系統，然而，野外氣象觀測環境惡劣，無人值守的自動氣象觀測點和觀測站，當氣象自動觀測系統出現故障時，無疑會影響氣象觀測的準確度和及時性，因此需要針對氣象自動觀測系統中常見的故障進行分析，并提出一些系統維修的方法。

關鍵詞：氣象；自動觀測；設備維護；典型故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.125

1 引言

隨著我國電子技術和機械技術水平的不斷提升，氣象設備實現了完全的自動化，且隨著氣象技術和電子信息技術的不斷發展，自動氣象觀測的質量有了極大的提升，大大降低了氣象測報人員的工作量，滿足了我國各行各業對氣象服務的需求。2000年后，我國大力推廣自動化的氣象觀測系統，這一系統具有集成化程度高、功耗低、功能全等突出優點，一般能夠對風速、溫濕度、氣壓、地溫、降雨量、降雪量等進行準確的測量，并具備一定的數據分析和預報能力，初步實現了自主化的氣象預報功能。然而，因氣象自動觀測系統的集成化程度較高，可靠性受到了一定的影響，系統任何一個部位的損傷或故障，都可能影響自動觀測站的正常運行，為了確保觀測站運行的可靠性，有必要針對常見的故障進行分析，以便在故障發生時能夠第一時間進行排除。

2 常見故障及原因

結合氣象工作經驗，針對氣象自動觀測系統的常見原因，進行了以下的梳理，具體有以下幾個方面。

2.1 一般機械故障

這一故障一般出現于自動觀測系統中的機械結構中，因機構卡滯、損傷等造成自動化執行部件無法有效的運轉，最終導致自動觀測系統無法運作。一般機械故障的成因可以歸納為以下幾個方面：第一、機械部件老化。機械運動部件作為需要經常發生位移運動的部件，時常收到交變應力的作用，易引發結構件疲勞現象的發生，且因野外作業環境較為惡劣，風雨侵蝕也會加速機械部件的老化。第二、環境外力破壞。野外氣象自動觀測系統一般可以承受約8級大風和長時間的降雨天氣，但是因狂風夾雜的樹枝、瓦片等雜物，可能會對氣象自動觀測系統造成破壞，出現因環境外力造成的損害。第三、人為破壞。氣象自動觀測系統中有大量高價值材料和設備，放置在野外，可能會受到人為破壞，造成系統故障。

2.2 信息系統故障

信息系統故障是一種發生頻率僅次于機械故障的故障形式，這一故障一般表面無明顯的損傷，因此無法從表面對故障本身進行斷定，故障的發生一般由于地面數據中心無法接收氣象自動觀測系統發出的信號，或接收到錯誤代碼，因此這一故障可以得到及時的反饋，危害程度相對較小，持續時間也一般較短。

隨著電子電路技術的發展，大規模集成電路早已普及，但是隨著電路密度的增大，各引線間的距離也隨之縮小，使電路系統更易發生老化，一般氣象自動觀測系統電路系統老化的發生頻率約為3年一次，是一種較為頻發的故障。第二、野外輻射影響。氣象自動觀測系統多處于野外山區環境，因太陽輻射、放射性元素等的輻射，氣象自動觀測系統信息系統中電子元件會發生損害，當損傷達到一定水平后，會導致系統性失效。

2.3 測量設備故障

氣象自動觀測系統中集成了溫度計、電子風速儀、電子地溫計、雨量計等多種精密儀器，根據工作經驗，在氣象自動觀測系統的常見故障中，測量設備故障是一種影響范圍非常廣，但一般難以察覺的故障，這類故障除非導致嚴重的數據偏差，一般難以被工作人員所注意，導致在較長的時間范圍內，氣象自動觀測系統無法回饋準確的數據。

3 常見故障的維護方法與建議

3.1 定期巡檢

氣象自動觀測系統雖可以達到自動運行、自動測量的能力，但并不意味著可以完全脫離人為協助，為了保證氣象自動觀測系統的可靠運行，一般需要組織定期的人工巡檢，對于高精度測量站，巡檢工作頻率不應低于一月一次，對于一般精度測量站，巡檢工作頻率不應低于三月一次。巡檢工作主要包含：（1）氣象自動觀測站外觀檢測，以確保機械設備、外殼保護層的完好。（2）電子系統的測試。在巡檢時，需要對電子系統進行測試，目前一般在氣象自動觀測系統中都安裝有自我診斷模塊，測試的關鍵在于故障碼的檢測，若出現故障碼，則應當進一步查看問題根源。（3）設備調試。為了確保高精度測量設備的準確運行，在巡檢時需要對測量設備進行復位，以確保測量精度。

3.2 模塊的定期更換

在氣象自動觀測系統中，目前已經實現全系統的模塊化，為了應對氣象自動觀測系統故障失效問題的發生，一般在模塊出廠時均規定了模塊的使用年限，因此對于超限或即將超限的模塊，即使還未暴露出故障，也應當進行及時的更換，以確保系統的正常工作。對于更換下的模塊，一般需要通過檢測，將無故障風險，可以繼續使用的模塊重新利用，以降低設備維護成本。

3.3 其他維護建議

為了降低維護工作量，參考歐美發達國家氣象自動觀測系統的使用經驗，應當開發具有自主知識產權的自我診斷系統，系統除了包含現有的對嚴重故障的診斷能力，還應當能夠對測量設備誤差進行監測，當誤差范圍超過測量公差允許值后，自動向人工基站反饋情況，以保證氣象自動觀測系統的可靠運行。

4 結論

隨著我國氣象技術的發展，氣象自動觀測系統逐漸普及，而氣象自動觀測系統的維護水平直接關系到系統的可靠性，本文針對氣象自動觀測系統使用過程中常見的機械故障、電子信息系統故障、測量設備故障進行分析，探討了故障發生的原因，并結合工作經驗并參考歐美發達國家的維護經驗，提出了定期巡檢、模塊定期更換、增加誤差自我識別系統的設備維護策略和意見。

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