兩款區(qū)域自動氣象站通信模塊使用方法及故障排查

晁紅艷，袁志強(qiáng)

(1.青海省海北州氣象局，青海 西海 810299；2.成都信息工程大學(xué)，成都 610000)

1 引言

截至2018年初，青海省已建成543個區(qū)域自動氣象站，其中超過40%的區(qū)域自動氣象站是江蘇無線電科學(xué)研究所有限公司研發(fā)的ZQZ-A系列自動氣象站(以下稱無錫系列自動氣象站)。無錫系列自動氣象站一般采用宏電GPRS DTU(Data Terminal unit)和CDMA DTU模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，其中多數(shù)是采用H7118C產(chǎn)品，該產(chǎn)品利用運(yùn)營商的GPRS/GSM無線網(wǎng)絡(luò)，為客戶終端設(shè)備和數(shù)據(jù)服務(wù)中心搭建起一條無線通信鏈路，客戶可基于該無線通信鏈路傳輸數(shù)據(jù)。近年來，由于無線通信技術(shù)的快速發(fā)展及智能手機(jī)的廣為使用，中國移動和中國聯(lián)通積極發(fā)展3G/4G技術(shù)，好多基站壓縮了2G通道，江蘇省無線電科學(xué)研究所有限公司又推出了既支持中國移動和中國聯(lián)通GSM 2G的GPRS無線信號，又支持3G(WCDMA/TD-SCDMA)、4G(TD-LTE)無線信號的WUSH-8118、WUSH-9118通用通信模塊。區(qū)別于中國華云技術(shù)開發(fā)公司CAWS系列自動氣象站將通訊模塊和采集器集成在一起的方式，無錫系列自動氣象站將采集器和通信模塊單獨(dú)使用(模塊通過采集器自帶的連接扁線與采集器串口相連接)，其優(yōu)點(diǎn)是采集器和通信模塊可以單獨(dú)維修，任何部件損壞后更換相應(yīng)部件即可。但是，在使用通信模塊前需對其進(jìn)行單獨(dú)參數(shù)配置。

2 H7118C通信模塊配置方法

2.1 利用計算機(jī)進(jìn)行設(shè)置

2.1.1 連接 將H7118C型GPRS模塊連接到計算機(jī)的串口，暫不要接通其電源。連接好模塊外接天線(避免在模塊工作啟動時，阻抗失配燒毀模塊)，利用“超級終端”進(jìn)行設(shè)置。

2.1.2 參數(shù)設(shè)置 選擇與H7118C相連的串口號，并對其進(jìn)行通信參數(shù)設(shè)置，該通信參數(shù)是保證計算機(jī)與通訊模塊之間的通信。其中波特率置為57600、數(shù)據(jù)位置為8、奇偶校驗(yàn)置為無、停止位置為1、數(shù)據(jù)流控制置為無。

2.1.3 上電 將光標(biāo)移到超級終端的編輯區(qū)內(nèi)，按住空格鍵，同時給H7118C上電，直到出現(xiàn)H7000 DTU 管理工具(2.6.0 C)界面時松開空格鍵。

2.1.4 進(jìn)入主菜單 鍵入H或？會顯示如(圖1)所示幫助信息。

2.1.5 配置通信模塊參數(shù) 主要是對DTU的數(shù)據(jù)終端單元、數(shù)據(jù)服務(wù)中心DSC和用戶串口進(jìn)行配置。鍵入C，進(jìn)入配置菜單，這時會要求你輸入密碼，密碼為1234，后續(xù)按照菜單信息進(jìn)行相應(yīng)配置。數(shù)據(jù)終端單元設(shè)置中“DTU 身份識別碼”指的就是站點(diǎn)的ID，每個站點(diǎn)都有唯一的ID號，該ID號與中心站的ID是對應(yīng)的。數(shù)據(jù)服務(wù)中心DSC中“DSC IP地址”就是中心站服務(wù)器IP地址。“DSC通訊端口”就是中心站服務(wù)器端口號。串口設(shè)置(此處的串口設(shè)置是保證通信模塊同采集器之間的通信)方面，ZQZ-BH類型的采集器其波特率為9600、數(shù)據(jù)位為8、校驗(yàn)位為無、停止位1、流控制為無流控；其它類型的采集器其波特率為4800、數(shù)據(jù)位為8、校驗(yàn)位為偶校驗(yàn) 、停止位為1、流控制為無流控。

2.1.6 參數(shù)保存 修改完成后鍵入r，并選擇Y保存設(shè)置。

2.2 利用遠(yuǎn)程修改工具進(jìn)行設(shè)置

遠(yuǎn)程修改工具“無線數(shù)據(jù)中心演示系統(tǒng)dsc_demo_4.exe”參數(shù)修改軟件必須在中心站服務(wù)器上操作運(yùn)行。關(guān)閉中心站軟件，打開“dsc_demo_4.exe”，在“設(shè)置→服務(wù)設(shè)置”中把服務(wù)端口改為中心站軟件相對應(yīng)的UDP端口號。選擇“控制”→“啟動服務(wù)”，在“終端登陸號碼”中選中需要修改的臺站的ID號。選擇“DTU管理”→“遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置”，選擇需要修改的臺站ID號。勾選需要修改的參數(shù)，即可對該參數(shù)進(jìn)行修改。修改操作完成后，點(diǎn)擊“設(shè)置”。如果成功會返回成功信息。無返回信息請退出后重新打開該軟件重新操作。得到成功信息后，點(diǎn)擊“重啟”，模塊會在新的參數(shù)下運(yùn)行(圖2)。

圖1 H7118C通訊模塊配置界面 圖2 H7118C通訊模塊遠(yuǎn)程配置界面Fig.1 H7118C communication module configuration interface Fig.2 remote configuration interface of H7118C communication module

3 WUSH-9118通用通信模塊設(shè)置方法

3.1 利用計算機(jī)進(jìn)行配置

WUSH-9118通用通信模塊配置方法與WUSH-8118類同，其方法如下：

3.1.1 模塊連接 模塊外接天線，以避免在模塊工作啟動時，阻抗失配燒毀模塊。打開“WUSH-9118參數(shù)配置”文件下的“DTU工具盒”軟件；出現(xiàn)(圖3)界面時，使用WUSH-9118模塊配置線將電腦和WUSH-9118模塊相連；等待出現(xiàn)(圖4)界面，表示已經(jīng)成功連接模塊。

圖3 DTU工具盒軟件啟動界面Fig.3 DTU tool box software startup interface)

圖4 WUSH-9118模塊設(shè)置界面Fig.4 wush-9118 module setting interface

如連接失敗或連接時間較長，進(jìn)入?yún)?shù)配置界面，確認(rèn)串口是否設(shè)置正確，點(diǎn)擊左上角的“COMX-9600”打開串口參數(shù)配置界面，選擇與WUSH-9118模塊相連的串口號后完成對通信串口參數(shù)的設(shè)置，保存并關(guān)閉串口參數(shù)配置界面(波特率參數(shù)為9600、數(shù)據(jù)位為8、校驗(yàn)位為無、停止位1、流控制為無流控，默認(rèn)登陸密碼為admin)。

3.1.2 模塊設(shè)置 根據(jù)圖4，點(diǎn)擊“設(shè)置參數(shù)”按鈕進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)設(shè)置。“DTU 身份識別碼”、“DSC的 IP地址1”、“DSC的端口1”、“串口設(shè)置”與2.1.5中介紹的參數(shù)配置方法相同。

3.2 利用手機(jī)進(jìn)行簡單配置

使用計算機(jī)配置通信模塊時需要電源線和數(shù)據(jù)線合二為一、且采用交流電帶直流轉(zhuǎn)換器的專用的連接線來對通信模塊進(jìn)行單獨(dú)供電，因此，在野外受交流電條件的限制下，可利用手機(jī)短信進(jìn)行簡單的參數(shù)配置。

3.2.1 模塊檢查網(wǎng)絡(luò) 將采集器和通訊模塊連接好、連接模塊外接天線并檢查無誤后，放入有效的SIM卡。給采集器正常供電后，模塊上PWR指示燈常亮。模塊 DATA 燈閃爍表示模塊有數(shù)據(jù)的輸入和輸出，NET燈常亮表示模塊已經(jīng)找到網(wǎng)絡(luò)，能與終端服務(wù)器進(jìn)行通訊工作。

3.2.2 參數(shù)配置 編輯短信發(fā)送給SIM卡號，利用手機(jī)上返回的信息指令來判斷設(shè)置狀態(tài)。短信格式為：adminset:。模塊成功配置參數(shù)后，會返回“DTU set param successes”，如果配置不成功，返回“DTU set param failed”，參數(shù)確認(rèn)修改完后，發(fā)送短信“RESET”，讓通訊模塊進(jìn)行重啟。例如：修改通道1的IP地址和端口，編輯短信adminset: ip1=220.167.220.30，port1=5002。目前只能用短信修改DTU身份識別碼、DSC IP和本地通訊端口3個參數(shù)。

4 兩款通信模塊的使用差異

4.1 配置媒介和配置環(huán)境不同

H7118C配置是通過計算機(jī)自帶的“超級終端”進(jìn)行配置，而WUSH-9118模塊設(shè)置是采用特定軟件“DTU工具盒軟件”進(jìn)行配置。因此，H7118配置是采用引導(dǎo)菜單和命令進(jìn)行配置，而WUSH-9118模塊是采用選擇式菜單進(jìn)行配置。相對而言，WUSH-9118模塊的配置界面更加交互式、更加可視化。

4.2 支持的網(wǎng)絡(luò)信號不同

H7118C模塊只支持移動或聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)2G信號，因此在使用上要根據(jù)站點(diǎn)所在地的網(wǎng)絡(luò)信號，選擇相應(yīng)的模塊和SIM卡。而WUSH-9118通用通信模塊支持中國移動和中國聯(lián)通GSM 2G的GPRS無線信號的同時，也支持3G(WCDMA/TD-SCDMA)、4G(TD-LTE)無線信號。

4.3 與計算機(jī)之間的通信參數(shù)不同

H7118C模塊波特率為57600，而WUSH-9118模塊波特率為9600。

H7118C模塊不支持短信參數(shù)修改配置。

5 通信模塊故障排除方法

在日常工作中要隨時關(guān)注模塊運(yùn)行情況，熟悉模塊各指示燈含義及工作狀態(tài)，掌握必要的工具和經(jīng)驗(yàn)，快速判斷出故障部位，及時排除故障。

5.1 目測法

故障出現(xiàn)后，首先用目測法來判斷模塊運(yùn)行狀況，如模塊是否外部損毀，SIM卡座是不是松動。在實(shí)際工作中，曾遇到過模塊因受雷擊燒毀的現(xiàn)象。

5.2 指示燈判斷法

通訊模塊有3個指示燈。指示燈全不亮，此時應(yīng)該檢查供電是否正常，通信模塊供電線路是和傳輸數(shù)據(jù)一起的扁線連接在一起。可用萬用表來測量是否供電電壓不足，若低于12 V時不能啟動通信模塊工作。正常情況下NET燈為網(wǎng)絡(luò)指示燈，應(yīng)常亮，若不正常，應(yīng)檢查SIM卡是否正常，是否失效或欠費(fèi)或未安裝好或未實(shí)名認(rèn)證；PWR燈應(yīng)每隔8 s閃爍一次；DATA燈只有在收發(fā)數(shù)據(jù)時候才進(jìn)行閃爍。在現(xiàn)場進(jìn)行故障排查時，應(yīng)關(guān)注各類指示燈的運(yùn)行情況。

5.3 數(shù)據(jù)分析法

2012年2月，門源東川區(qū)域站(X4010站)出現(xiàn)比較有規(guī)律的掉線現(xiàn)象，表現(xiàn)為23時至11時資料缺失。首先進(jìn)行蓄電池蓄電能力排查，技術(shù)人員于早晨太陽照到太陽能板前測量蓄電池的電壓，結(jié)果為13.8 V，太陽能控制器蓄電池電壓指示燈和負(fù)載狀態(tài)指示燈均為顯示正常，因此排除蓄電池故障。其次在掉線期間讀取采集器數(shù)據(jù)，排除采集器故障。多次測試后最終將故障鎖定為H7118GPRS通信模塊因低溫而故障。

5.4 替換法

這種方法簡單易行，配置一塊通訊模塊來替換原有的模塊，若傳輸故障解決，則說明原有模塊已經(jīng)故障。

5.5 異地測試法

一是將疑似故障的模塊拿到能正常運(yùn)行的區(qū)域自動站上測試；二是直接采用12 V直流電供電情況下，放置在移動車輛上邊走邊持續(xù)觀察指示燈。第二種方法是在“替換法”失效的情況下采取的一種辦法，多數(shù)是用來診斷網(wǎng)絡(luò)信號的問題，對H7118C模塊而言還可以判斷當(dāng)?shù)匾苿踊臼欠耜P(guān)閉了2G信號通道。2014年7月，祁連縣阿柔鄉(xiāng)區(qū)域自動站(X4007站)出現(xiàn)傳輸故障，PWR燈每隔5 s閃爍一次，更換多個通信模塊均無法排除故障。最終通過蓄電池給模塊供電后放置在移動車輛上邊走邊持續(xù)觀察指示燈，在離該區(qū)域站5 km外，PWR指示燈應(yīng)變?yōu)檎５拿扛? s閃爍一次。與當(dāng)?shù)匾苿舆\(yùn)營商聯(lián)系檢查該區(qū)域自動站所處的基站參數(shù)，發(fā)現(xiàn)駐波比過高，調(diào)整基站參數(shù)后故障得到排除。因此，由于2G信號通道關(guān)閉或信道變窄而導(dǎo)致通信模塊無法正常工作的情況是較常見的。

6 結(jié)語

區(qū)域自動氣象站在采用無線傳輸方式時，數(shù)據(jù)傳輸正常與否直接關(guān)系到區(qū)域自動站的傳輸時效，也關(guān)系到對災(zāi)害性天氣的監(jiān)測預(yù)警。傳輸數(shù)據(jù)的通信模塊的參數(shù)是否設(shè)置正確，模塊性能是否良好，當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)絡(luò)信號是否正常是關(guān)系通信模塊能否正常工作的三大要素，任何一個故障都會影響站點(diǎn)正常運(yùn)行。因此，業(yè)務(wù)人員在工作中要熟悉各種通訊模塊的配置方法，同時要對不同類型的故障不斷總結(jié)分析，以提高維護(hù)保障實(shí)效，進(jìn)而提高區(qū)域自動氣象站的運(yùn)行效率。