觀測自動化DZP1型綜合集成硬件控制器常見故障與分析

許海波

摘 要：DZP1綜合集成硬件控制器是地面觀測自動化核心設備，本文對該綜合集成硬件控制器的結構以及工作原理進行深入分析，對常見的故障給出了解決方法，歸納了日常維護和維修技巧，以期為相關臺站值班人員提供參考，提高設備故障的排查效率。

關鍵詞：綜合集成硬件控制器;原理;故障分析;維護

中圖分類號：TN913 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）19-0052-02

0 引言

根據《中國氣象局關于印發實現地面氣象觀測自動化工作方案的通知（中氣函【2018】84號文）》的相關要求，現行地面現象觀測中的人工項目取消或升級成自動化觀測，逐步實現觀測自動化、無人化，減輕觀測員的勞動強度，將更多的精力放在設備維護以及數據質量控制上。隨著自動觀測要素不斷增加，觀測設備數據的傳輸與控制愈加困難，DPZ1型綜合集成硬件控制器高度集成多串口通信、信號轉換、光電隔離、數據轉換和光電轉換（光貓）等功能模塊，通過光纖將采用不同通信方式的多個設備數據進行遠距離傳輸，有效解決了氣象業務臺站原有觀測系統“四多”（通信線路多、終端設備多、軟件系統多、數據標準多）和“四低”（系統可靠性低、利用率低、可維護性低、可擴展性低）的實際問題，滿足了業務發展的要求。DPZ1綜合集成硬件控制器是創新型的設備，觀測員對其工作原理以及常見故障的排查較為陌生。本文以該設備為講解對象，詳細講解其工作原理以及常見故障的排查。

1 DPZ1綜合集成硬件控制器簡介

DPZ1型綜合集成硬件控制器由華云公司設計生產，以高性能嵌入式微控制器為核心，硬件包括通信控制模塊、電源模塊、多串口模塊，光電轉換模塊（光貓）和輸入接口模塊，并配備PC電腦端驅動和配置程序。綜合集成硬件控制器分為室內和室外兩部分，如圖1所示。

綜合集成硬件控制器核心模塊為通信控制模塊，該模塊主要功能是完成各種觀測設備數據的接收、存儲、光電隔離、通信方式轉換。室外將觀測站的新型自動站采集器、能見度傳感器和降水現象儀等串口設備的信息接入硬件控制的多串口通信模塊，通過串口轉以太網接口將串口信號轉換成網絡信號，同時將以太網信號接入綜合集成硬件控制器的光電轉換模塊，即將電信號轉換成光信號，通過光纖傳輸至室內光電轉換器，室內通過光電轉換器將光信號轉換成電信號并通過網線接入PC電腦，室內PC電腦上安裝有綜合集成硬件控制器的驅動程序，驅動安裝成功后會自動生成comtonet、nettocom兩個服務，主要控制室內與室外數據收發通信。其信號傳輸流程如圖2所示。

2 DPZ1型綜合集成硬件控制器常見故障分析

2.1 電源模塊問題

電源模塊故障會導致數據丟失，嚴重的會導致通信故障數據缺測。當出現以上故障時值班員應及時檢查綜合集成硬件控制器的電源指示燈，PWR1、PWR2為設備供電狀態指示燈，正常運行時常亮，若不亮時需要檢查供電電源電壓，硬件控制器供電電壓范圍為9-15V之間，若電壓在這個正常值范圍內，同時觀察電源燈的狀態，電源燈不亮，說明硬件控制器的電源控制芯片損壞，需返廠維修。若電壓不正常，檢查硬件控制器的開關電源輸入、輸出以及蓄電池電壓是否正常，排除故障。

2.2 通信相關問題

PC電腦與硬件控制器連接不上是臺站遇到最多的問題，這時有一個清晰的故障排查思路非常重要，本著由易到難的排查思想，遇到ISOS軟件無法與硬件控制器通信時，首先通過ping命令ping綜合集成硬件控制器，綜合集成硬件控制器默認設備IP地址為192.168.1.2，其中192.168.1.1為默認網關地址，若能夠ping通，證明從硬件控制器到室內PC電腦通信是正常的，這個時候重點檢查業務電腦綜合集成硬件控制器服務是否開啟，綜合集成硬件控制器驅動安裝成功后會自動在電腦內生成兩個服務（nettocom、comtonet），通過點擊“我的電腦”，選擇“管理”，點擊“服務”看是否開啟，如圖3所示，若已經開啟且已經啟動可以嘗試重啟這兩個服務，若仍然無法連接綜合集成硬件控制器，可以查看ISOS軟件掛接的采集器相關串口配置信息，常用的配置信息如表1所示，同時通過SMOPORT配置軟件查看綜合集成硬件控制器串口配置信息，看是否配置正確，若串口信息配置無誤，懷疑ISOS軟件故障，此時可以關閉ISOS軟件使用串口調試助手，選擇掛接采集器串口號并設定好串口配置信息，通過串口調試助手向掛接在綜合集成硬件控制器上的采集器發送命令看是否成功，若通過串口調試助手連接正常，則需要重新安裝ISOS軟件。若通過ping命令無法ping通綜合集成硬件控制器，在確認電腦IP與綜合集成硬件控制器IP在同一個網段情況下，可以用筆記本在觀測場內直接ping綜合集成硬件控制器網口，若ping不通基本可以判斷綜合集成硬件控制器內部故障，臺站維修難度較大，返廠維修即可。若可以ping通綜合集成硬件控制器，則故障為光纖或者市內光電轉換模塊上，此時可以通過換用備份纖芯及更換市內光電轉換模塊逐一判斷故障器件。

3 設備常用故障快速處理方法

（1）臺站值班員經常忘記綜合集成硬件控制器模塊IP地址、用戶名及密碼，無法通過SMOPORT配置程序對綜合集成硬件控制器進行管理，給業務使用帶來較大麻煩，此時可以找一根牙簽按面板default按鍵旁的圓孔5秒以上，直到面板L1、L7指示燈同時閃爍或交替閃爍，表示恢復出廠成功，出廠默認設備IP地址是192.168.1.2，用戶名是SMOPORT，密碼是123456。

（2）綜合集成硬件控制器在夏季多雷季節為故障高發季節，經常出現發送或接收數據時，相應的串口模塊RT燈不閃，或者常亮等故障，重啟綜合集成硬件控制器故障依舊，此時可以更換備用的綜合集成硬件控制器應急，同時將故障模塊寄回公司維修。

（3）綜合集成硬件控制器光纖出現故障較少，一旦出現故障可以用備份多模纖芯替代，注意廠家配送的光纖有六對，并標記了數字，室內與室外要交叉，即室內的R接室外的T，若接線正確且光纖線纜是好的情況下RX、TX燈會常亮，若不亮可以嘗試交叉室內光纖R跟T接口。室內光纖接線以及接頭較為脆弱，使用時應特別注意，不能有大的彎曲對折。有條件的臺站可以備份一根光纖。

（4）室內PC電腦與觀測站內集成硬件控制器可以正常ping通，但無法與其掛接采集器通信，此時可以將其掛接的串口模塊替換到com1-com8中空閑的模塊內，同時在排查集成硬件控制器串口模塊時可以找一根線將R、T短接，在市內PC電腦上通過串口調試助手發送命令，正常情況下應該受到與發送相同的字符串。

（5）通過綜合集成硬件控制器面板狀態燈快速查找故障，綜合集成硬件控制器面板上有詳細的狀態指示燈，通過觀察狀態燈可以快速的排查故障。

4 結語

綜合集成硬件控制器觀測員接觸較少，本文通過對綜合集成硬件控制器結構以及工作原理進行分析，探究了各種故障發生的原因，并給出了解決故障的方法與技巧。筆者對所管轄范圍內的臺站綜合硬件控制故障統計發現，大多數故障都是由于觀測員對綜合集成硬件控制器工作原理以及使用操作方法不熟悉導致的，加強觀測員對新設備、新技術的培訓學習尤為重要，同時大部分硬件故障只能更換故障設備或部件，因此地市局備份一套綜合集成硬件控制器尤為重要。

參考文獻

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[3] 駱世娟，黃智俊.DPZ1型綜合集成硬件控制器常見故障與分析[J].江西科學，2017，35（06）：937-939+955.