淺析氣象區(qū)域自動站落地改造相關技術問題

鄭文君 羅 倩 朱世杰 紀嘉雯

(1.永安市氣象局,福建 三明 365100;2.三明市氣象局,福建 三明 365000;3.建寧縣氣象局,福建 三明 354500;4.尤溪縣氣象局,福建 三明 365100)

近年來，永安市進行了高密度的區(qū)域站網(wǎng)建設。在早期建設區(qū)域站時，受多種因素限制，大部分觀測區(qū)域站修建在樓頂上，造成氣象要素受樓頂?shù)沫h(huán)境影響，出現(xiàn)氣溫偏高、雨量偏大、風速偏大等情況，影響到觀測數(shù)據(jù)的準確性和有效性。為了更好地發(fā)揮區(qū)域站的作用，永安市近年來針對樓頂?shù)膮^(qū)域站進行落地改造，現(xiàn)在部分區(qū)域站落地改造后已經(jīng)運行了3年，但在運行過程中漸漸出現(xiàn)了各種新問題。本文探討區(qū)域站落地改造的方法，并剖析各類故障問題，提出相應的解決方法。

1 區(qū)域站落地改造方法

永安市區(qū)域站落地改造的方法是將設備從樓頂上遷移至選定的新址，在遷移設備的過程中，由于氣象設備非常精密、屋頂環(huán)境復雜、人員操作困難，為保證人員和設備的安全，有以下幾個注意要點：必須關閉電源，首先要將太陽能供電切斷，再切斷電池電源，兩處電源正負極接線端都用電工膠布進行包裹保護，防止因電源短路導致設備故障；注意電池要水平放置，避免運送過程中出現(xiàn)橫放或倒置，導致電池損壞；將傳感器拆卸下后，需使用海綿或泡沫箱進行保護，避免設備碰撞變形；所有接頭線纜進行標記后，將其用電工膠布包裹接口處并捆扎固定在設備上。最后所有設備在拆卸完畢后，可以根據(jù)情況進行清洗、防銹、噴漆處理，再完成區(qū)域站設備安裝工作。

2 故障原因分析及推斷

隨著智能制造和芯片制造技術的迭代，區(qū)域站的設備集成化程度逐步提高，氣象觀測設備作為高度敏感類設備，在使用過程中易遭受高低溫、潮濕、鹽分、微生物、蟲蟻、機械沖擊等因素的影響，降低設備的使用可靠性，當我們發(fā)現(xiàn)區(qū)域站出現(xiàn)故障時，應使用福建省區(qū)域站在線監(jiān)控網(wǎng)站中的數(shù)據(jù)進行分析，使用排除法初步推斷故障發(fā)生的位置，提早進行維修準備工作，提升維修工作質(zhì)量與速度，避免影響數(shù)據(jù)的到報率和可用率。

如果區(qū)域站整點全要素數(shù)據(jù)缺失，需要保障人員先判斷是否電源出現(xiàn)故障，可以查看設備故障之前數(shù)個小時的電壓值，如在晴好天氣的情況下，電池電壓持續(xù)降低，當電壓值低于某個閾值后設備關機(6V電池為5.7V、12V電池為11.7V)，可以判斷故障原因為供電問題；如電源電壓正常，就繼續(xù)對通訊傳輸設備進行測試，若區(qū)域站使用2G網(wǎng)絡信號，可先嘗試聯(lián)系通訊運營商重啟當?shù)鼗镜?G信號，如數(shù)據(jù)仍未恢復傳輸，保障人員可以撥打區(qū)域站SIM卡電話，根據(jù)提示語音進行判斷，如提示“您撥打的電話已停機”，可以確認SIM號碼已欠費；如提示的語音是“您撥打的用戶已關機，請稍后再撥”，這時可以判斷通信模塊出現(xiàn)故障，需要檢查通信模塊的關機原因[1]；如撥打號碼后聽到“嘟嘟聲”，就可以判斷通訊模塊正常，大概率是采集器出現(xiàn)故障導致數(shù)據(jù)無法正常采集。

圖1

3 電源故障

根據(jù)福建省全年設備故障情況的資料統(tǒng)計，供電部分故障情況為：2015年102次，占總故障數(shù)的30.36%；2016年為207次，占總故障數(shù)的31.94%；2017年為151次，占總故障數(shù)的36.74%；2018年為128次，占總故障數(shù)的35.45%。從數(shù)據(jù)可以看出，在故障總數(shù)中，由電源引發(fā)的故障占了相當大比例，嚴重影響了區(qū)域站的正常運行，而筆者在工作中發(fā)現(xiàn)，區(qū)域站落地改造后電源故障主要有以下三種情況。

一是電池腐蝕漏液出現(xiàn)的損壞。此情況是處于高溫、高濕的環(huán)境或超出可使用年限導致，如腐蝕情況較輕微，保障人員可使用WD40除銹劑清理電池正負端子以及接線端子，再使用砂紙或刀具打磨，將有電池粘液的地方清理干凈，否則很容易出現(xiàn)再次腐蝕情況，清理干凈后觀察電池能正常充放電就可以再次正常使用；如電池漏液嚴重，會有可能導致腐蝕設備，嚴重的還會污染現(xiàn)場環(huán)境、引發(fā)爆炸起火等危險，必須盡快清理完漏液后立即更換新電池。

二是天氣原因?qū)е码姵仉娏坎蛔恪８＝ǖ貐^(qū)在汛期容易出現(xiàn)連續(xù)陰雨天氣，太陽能板無法給予電池充電，電池在長時間缺電的情況下，容易導致電池壽命降低，并有可能因過度放電而損壞，保障人員需要關注未來天氣情況，及時對電壓過低的區(qū)域站進行更換電池。

三是電池老化。如果太陽能正常供電的情況下，白天電壓正常，夜間電壓突然下降后設備關機，到次日日出后又恢復供電，如此反復，可以判斷電池已經(jīng)老化，需要進行更換新電池。有條件的臺站，最好兩年更換一次電池。

4 區(qū)域站探測環(huán)境變化的影響

氣象數(shù)據(jù)對探測環(huán)境的要求非常高，目前永安市區(qū)域站落地改造后，周邊環(huán)境變得更加復雜，而探測環(huán)境也是影響到設備故障的重要因素，我們需要有針對性地建立保護措施，分別是：

區(qū)域站選點在工廠以及居民區(qū)附近，容易出現(xiàn)人為損壞和周邊廠房污染，需要保障人員做好氣象宣傳工作，在區(qū)域站圍欄外側設立防護告示牌，并和地方氣象通訊員做好溝通聯(lián)系，協(xié)助保障人員做好氣象設備保護工作。

區(qū)域站選點在野外，主要遇到的問題有野外植物影響和蟲蟻損壞設備。野外植物中，蔓生植物攀附導致風向風速傳感器無法正常工作，以及樹葉雜草繁盛堵塞雨量傳感器，此問題需要保障人員加強巡視，及時進行人工除草，半年一次對區(qū)域站使用化學藥劑除草。蟲蟻損壞設備的問題，一般是螞蟻在設備上進行筑巢，分泌蟻酸，導致設備發(fā)生故障，保障人員必須注意機箱密封性，使用泡沫膠加膠帶進行封口，還可以在機箱內(nèi)放置蟲蟻藥，但是需要定時進行清理并補放，避免蟲蟻藥在機箱內(nèi)長時間發(fā)霉腐蝕。

5 結束語

區(qū)域站的落地改造實現(xiàn)了標準化運行，但是設備也更容易受到外部因素影響，導致設備出現(xiàn)故障的原因更加復雜、多樣，本文介紹了日常運行過程中較為常見的幾種故障，希望能給氣象設備保障工作者提供參考，提高維修效率。