地面氣象觀測(cè)站異地值守故障分析與處理

崔云鵬

(山東省棗莊市嶧城區(qū)氣象局，山東 棗莊 277300)

1 引言

隨著城市化進(jìn)程不斷發(fā)展，地面氣象觀測(cè)站臺(tái)站觀測(cè)環(huán)境破壞日益嚴(yán)重，國(guó)家級(jí)氣象站搬遷至較為偏遠(yuǎn)的郊區(qū)為城市發(fā)展騰空間的現(xiàn)象較為普遍。隨著臺(tái)站搬遷觀測(cè)環(huán)境改善的同時(shí)，地面觀測(cè)站距離辦公區(qū)域較遠(yuǎn)給氣象服務(wù)工作的開展和氣象測(cè)報(bào)值班人員的生活帶來的諸多不便成為又一大難題。嶧城國(guó)家氣象觀測(cè)站是2019年新搬遷的臺(tái)站(設(shè)備型號(hào)為DZZ5型新型自動(dòng)站)，因觀測(cè)站距離辦公區(qū)域較遠(yuǎn)，故采用異地值守的方式進(jìn)行觀測(cè)。值班人員每周定時(shí)實(shí)地維護(hù)地面觀測(cè)場(chǎng)，利用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程操作控制地面測(cè)報(bào)軟件編發(fā)報(bào)文，通過視頻實(shí)景監(jiān)控系統(tǒng)輔助觀測(cè)，一旦觀測(cè)場(chǎng)設(shè)備出現(xiàn)問題遠(yuǎn)程無法解決故障時(shí)值班人員將立刻趕往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行故障維修。現(xiàn)將一年多異地值守觀測(cè)過程中出現(xiàn)的地溫故障、日照傳感器故障、網(wǎng)絡(luò)故障、降水現(xiàn)象儀故障進(jìn)行分析，分享解決此類故障的經(jīng)驗(yàn)，為臺(tái)站觀測(cè)人員設(shè)備保障時(shí)提供參考。

2 故障分析與處理

2.1 地溫故障

故障現(xiàn)象：2019年夏季在異地值守過程中出現(xiàn)淺層地溫故障，10 cm、15 cm、20 cm地溫分鐘數(shù)據(jù)出現(xiàn)連續(xù)跳變比正常值偏高的現(xiàn)象，在未進(jìn)行人為干預(yù)情況下1～2 h后地溫?cái)?shù)據(jù)自動(dòng)恢復(fù)正常，故障發(fā)生時(shí)業(yè)務(wù)人員到達(dá)觀測(cè)場(chǎng)檢查地溫分采集器供電系統(tǒng)正常,蓄電池電壓正常，檢查接地線連接完好，檢查ISOS軟件參數(shù)設(shè)置并未更改，給地溫分采集器斷電后又重新恢復(fù)供電地溫?cái)?shù)據(jù)暫時(shí)恢復(fù)正常，查閱視頻監(jiān)控系統(tǒng)未發(fā)現(xiàn)人為損壞儀器設(shè)備的現(xiàn)象。第二天又出現(xiàn)此類故障，反復(fù)數(shù)10 d左右。此期間更換地溫傳感器，故障仍未解決。

解決方法：嶧城國(guó)家氣象觀測(cè)站位于嶧城區(qū)中華石榴博覽園內(nèi)，通過跟博覽園門衛(wèi)室溝通發(fā)現(xiàn)地溫故障發(fā)生時(shí)博覽園內(nèi)部工作人員正在打開水泵開關(guān)給園內(nèi)石榴樹澆水，水泵位置距離觀測(cè)場(chǎng)位置較近，水泵的供電線路和觀測(cè)場(chǎng)的供電線路來自同一個(gè)變壓器，判斷水泵可能存在漏電出現(xiàn)了電磁干擾和元件會(huì)通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生微弱的靜電弱電壓，造成地溫?cái)?shù)據(jù)異常。后續(xù)和石榴博覽園管理人員溝通后更換新的水泵，同時(shí)重新觀測(cè)站做好地溫分采集器的接地線，淺層地溫?cái)?shù)據(jù)恢復(fù)正常，之后并未出現(xiàn)類似故障。

2.2 日照傳感器故障

故障現(xiàn)象：2019年7月暴雨過后DFC2型光電式數(shù)字日照計(jì)出現(xiàn)無數(shù)據(jù)現(xiàn)象，查詢傳輸日志，日照傳感器分鐘數(shù)據(jù)出現(xiàn)缺測(cè)現(xiàn)象，業(yè)務(wù)人員利用氣象通信網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程操作地面氣象觀測(cè)軟件命令端口給串口發(fā)送“READDATA”命令分鐘數(shù)據(jù)沒有返回值判斷硬件故障，業(yè)務(wù)人員立即趕往地面氣象觀測(cè)站。

解決方法：檢查日照傳感器機(jī)箱供電正常，重新拔插航空插頭，數(shù)據(jù)并未恢復(fù)，檢查保險(xiǎn)絲并未熔斷，電源控制器接線端子接線并未松動(dòng)，用萬用表測(cè)量機(jī)箱防雷板9端和10端電壓，顯示電壓為13V，用計(jì)算機(jī)直連日照傳感器打開串口助手(設(shè)置波特率為9600,8，N,1)，發(fā)送讀取分鐘數(shù)據(jù)命令無數(shù)據(jù)返回，將數(shù)字日照計(jì)斷電重啟后無啟動(dòng)信息返回，判斷為數(shù)字日照傳感器故障，聯(lián)系廠家更換新的光電式數(shù)字日照傳感器后設(shè)備恢復(fù)正常工作，數(shù)據(jù)采集正常。

2.3 網(wǎng)絡(luò)故障

故障現(xiàn)象：2019年9月因觀測(cè)場(chǎng)外公路修路導(dǎo)致業(yè)務(wù)值班室專線光纖被損壞，應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)傳輸所使用的聯(lián)通3G無線上網(wǎng)卡并未正常切換，造成地面氣象觀測(cè)站觀測(cè)數(shù)據(jù)未在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)正常上傳，業(yè)務(wù)值班室電腦遠(yuǎn)程連接失敗。

解決方法：業(yè)務(wù)人員立即趕到臺(tái)站值班室重新安裝聯(lián)通無線上網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序并完成相關(guān)設(shè)置，利用應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)上傳觀測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)聯(lián)系聯(lián)通公司工作人員找到光纖斷裂的處將光纖重新進(jìn)行熔接恢復(fù)正常使用，值班室網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常運(yùn)行。后續(xù)聯(lián)系聯(lián)通公司人員將光纖線掛起在電線桿上，避免出現(xiàn)二次斷網(wǎng)的現(xiàn)象發(fā)生。

2.4 降水天氣現(xiàn)象儀故障

2.4.1 故障現(xiàn)象之一及解決方法

故障現(xiàn)象1：2020年2月在晴好天氣條件下降水現(xiàn)象儀出現(xiàn)觀測(cè)成功率為0的故障現(xiàn)象，觀測(cè)軟件重啟后界面中降水現(xiàn)象儀數(shù)據(jù)顯示非連續(xù)性的“—”符號(hào)，其他觀測(cè)儀器新型自動(dòng)站、日照傳感器、能見度傳感器等設(shè)備觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示正常。查詢傳輸日志，發(fā)現(xiàn)降水現(xiàn)象儀存在間斷性數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、亂碼、通信超時(shí)現(xiàn)象，后期直接影響地面綜合觀測(cè)業(yè)務(wù)軟件自動(dòng)關(guān)閉運(yùn)行。檢查地面綜合觀測(cè)業(yè)務(wù)軟件中降水現(xiàn)象儀參數(shù)設(shè)置正確，通訊端口與串口服務(wù)器端口一致，值班人員到值班室重啟電腦后故障依然存在，檢查降水現(xiàn)象儀設(shè)備供電正常，用萬用表測(cè)量測(cè)量電源的4和6端(圖1)后發(fā)現(xiàn)電壓為12.3V，蓄電池電壓為13.8V，電源電壓和蓄電池電壓正常。使用轉(zhuǎn)接線將降水現(xiàn)象儀直接連接筆記本電腦，打開串口助手(設(shè)置波特率為9600,8，N,1)發(fā)送“READDATA”命令分鐘數(shù)據(jù)能正常讀取到，且返回值正常，判斷降水現(xiàn)象儀傳感器正常。

圖1 DSG5型降水現(xiàn)象儀結(jié)構(gòu)示意

解決方法：保障人員后期把降水現(xiàn)象儀斷電后用萬用表分段做通斷測(cè)試, 測(cè)得串口服務(wù)器PORT口出R、G和T、G之間存在兩個(gè)-4V左右的電壓, 符合RS-485通訊電平工作要求，而通信線另一邊的主采集板輸出端口處R、G和T、G卻只有一個(gè)-4V電壓。判斷為設(shè)備的通訊故障，故障為RS-485型通信線接地線斷路而引起的故障。重新用銅線對(duì)降水現(xiàn)象儀采集板進(jìn)行接地連接，降水現(xiàn)象儀通訊恢復(fù)正常，觀測(cè)軟件正常運(yùn)行。

2.4.2 故障現(xiàn)象之二及解決方法

故障現(xiàn)象2：降水現(xiàn)象儀多次在晴好天氣下出現(xiàn)雨、毛毛雨等降水天氣現(xiàn)象，值班人員通過結(jié)合當(dāng)日天氣實(shí)況，查詢實(shí)時(shí)監(jiān)控，詢問觀測(cè)站門衛(wèi)室等途徑判定為異常記錄。

解決方法：觀測(cè)數(shù)據(jù)以人工判斷為準(zhǔn)，人工刪除錯(cuò)誤記錄。在日常巡視維護(hù)儀器過程中加強(qiáng)對(duì)降水現(xiàn)象儀的維護(hù)清洗，保持周圍良好觀測(cè)環(huán)境，避免飛蟲、蜘蛛網(wǎng)、灰塵等雜物對(duì)觀測(cè)儀器的影響造成降水現(xiàn)象儀的錯(cuò)誤判斷，此外，觀測(cè)人員還應(yīng)當(dāng)提高專業(yè)知識(shí)與能力，使其能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地把握數(shù)據(jù)的對(duì)錯(cuò)并進(jìn)行判斷與處理，進(jìn)而為準(zhǔn)確判識(shí)降水現(xiàn)象參考依據(jù)。

在異地值守過程中業(yè)務(wù)值班人員要有高度的責(zé)任心和認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)格按照各項(xiàng)規(guī)范切實(shí)做好各種儀器的日常巡視與維護(hù)工作，及時(shí)做好應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)的驅(qū)動(dòng)更新，以大大減少人為因素造成的觀測(cè)誤差。網(wǎng)絡(luò)傳輸是地面氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母竞突A(chǔ)，有條件的臺(tái)站可以多申請(qǐng)一條網(wǎng)線當(dāng)做備份，同時(shí)地面氣象觀測(cè)站搬遷時(shí)要做好觀測(cè)設(shè)備的安裝和接地工作，嶧城國(guó)家氣象觀測(cè)站出現(xiàn)的故障除設(shè)備自身因素外大部分是由于設(shè)備的接地線松動(dòng)而引起的。

3 結(jié)論

氣象現(xiàn)代化事業(yè)的發(fā)展和地面氣象觀測(cè)自動(dòng)化的改革為國(guó)家級(jí)氣象觀測(cè)站無人值守創(chuàng)造了有利條件，但異地值守出現(xiàn)的各種不可控因素成為異地觀測(cè)的阻礙，這就要求氣象觀測(cè)站的異地值守不僅要求臺(tái)站要充分考慮到故障發(fā)生時(shí)的應(yīng)急保障措施，包括儀器故障、供電故障、網(wǎng)絡(luò)故障等，業(yè)務(wù)人員還要有熟練的業(yè)務(wù)知識(shí)和故障發(fā)生時(shí)能有效解決故障的業(yè)務(wù)水平。值班人員要加強(qiáng)對(duì)儀器設(shè)備的維護(hù)保障工作，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，保證設(shè)備正常穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)，時(shí)刻關(guān)注觀測(cè)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集和上傳情況，只有及時(shí)地發(fā)現(xiàn)問題，才能更好地保證地面觀測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸及時(shí)和準(zhǔn)確。