淺談區域氣象站的維護

趙國強 魏雅鵬

摘要：本文主要結合文縣氣象局目前所使用的幾種不同型號的區域自動氣象站的實際情況，研究其結構特點和優缺點，并結合實際情況分析其常見故障及處理方法，給出了區域氣象站日常維護措施，以供相關業務部門參考。

關鍵詞：區域自動氣象站;故障;處理方法;維護

引言

區域氣象觀測站是中國氣象局“三站四網”的主要組成部分之一其，獲取的觀測資料主要用于當地的氣象服務，也是國家天氣觀測網的補充，其觀測資料主要是滿足區域天氣預報模式的需求，也可提供區域氣候業務所需的觀測資料。

經過幾年的建設與發展，文縣氣象局的區域自動氣象站已初具規模，基本已經做到了多要素區自動氣象域站覆蓋全縣所有鄉鎮，單雨量點陸續覆蓋全縣范圍內大部分山洪已經地質災害易發點，大大的提升了全縣的氣象防災減災水平，在一定程度上滿足了民眾對天氣氣象信息的需求。但是，在日常實際運行中卻總會出現一些故障，這勢必極大地降低氣象數據的可用性與準確性。因此， 做好區域氣象觀測站的日常維護顯得尤為重要。

本文主要結合本人在近幾年的實際維護過程中的總結與發現，總結了一下幾點比較實用的維護方法。

1區域自動氣象站的構成及優越性

區域自動氣象站是以自動氣候站為基礎，采用先今成熟的、穩定的、先進的電子測量、數據傳輸和控制技術，設計基于現代總線技術和嵌入式系統技術構建的自動氣象站，用以滿足地面氣象觀測溫度、濕度、氣壓、雨量、風向和風速的觀測。

1.1區域自動氣象站的構成

目前文縣氣象局的區域氣象站主要由DZZ6型地面天氣站、TYQ200型區域氣象站和DWSZ-A型自動雨量站等三種不同型號的自動氣象站組成。就其組成來說，它們由采集器、供電系統、傳感器、通信系統等組成，同時可以掛接各類傳感器，來滿足不同的業務需求。其中DZZ6型地面天氣站具有自己獨立的通信模塊，而TYQ200型區域氣象站和DWSZ-A型自動雨量站，其采集器自身具備無線數據通信功能。同時，它們三者都可以支持中國移動的GSM/GPRS無線網絡，用以數據的傳輸。

1.2區域自動氣象站的優越性

區域自動氣象站不管是在設計上，還是在應用技術上，都具有較為明顯的優勢，主要表現為以下兩個方面：

第一，設計觀念上的優越性。基于統一要求所進行的設計，在使用中有利于設備的管理以及技術的保障。在設計時，對于儀器設備與生產中的相關內容予以了明確的規定，并提供了統一元器件以及相關的技術圖紙，以便于后期維修工作的實施。

第二，技術性能上的優越性。所用的主處理器為最新的，且功能更為強大，同時還內嵌了相應的Linux操作系統，采用了當前最為先進的一種總線系統，完善了自動氣象站的功能。此外，還構建了相應的質量控制體系以及完備算法，相對于以前的自動氣象站而言，這種自動氣象站的存儲能力得到了很大的提升，有效降低了探測資料的缺失率，強化了其防護能力，確保了自動氣象站運行的安全性與可靠性。

2傳感器的維護

2.1溫度傳感器的維護

自動區域氣象站所使用的溫度傳感器大多以鉑電阻溫度傳感器為主，其具有靈敏度高，穩定性好等特點，利用鉑電阻電阻值隨溫度的變化而變化的特性來進行溫度的測量。

在日常使用過程中，經常會出現溫度缺測或者溫度值長時間為一恒定值 （如穩定顯示為-44.2℃）。此時，首先應該檢查穩定傳感器的接線插頭是否松動，如果松動，應重新接線 ，使其牢靠。

如果接線良好，可以使用萬用表歐姆檔在溫度信號傳輸線的兩端進行分別測量。鉑電阻傳感器測量溫度采用四線制發。假定傳感器的四根導線電阻為r，在2、3端接入標準電阻R0（100Ω），和待測電阻Rt串聯并形成回路。由恒流源提供電流I0，由于電壓對導線的電阻值不敏感，所以I0=V1/Rt=V2/R0，既得出Rt=R0*V1/V2。然后根據鉑電阻計算公式，換算出溫度計算公式：

其中A、B、C為常數，t為溫度。在實際測量中，鉑電阻溫度傳感器的待測電阻Rt在0℃的阻值為100Ω，溫度系數約為0.385，因此。可以通過以下步驟估算溫度值：

（1）測量 2、3或1、4端電阻R1;

（2）測量1、2或3、4端電阻R2;

（3）計算待測電阻Rt=R1-R2;

（4）利用公式，估算出此時的溫度值。

若經測量，兩端均得不到正確的溫度值，則是傳感器故障，需要更換傳感器;若靠近采集器一端測不到值，而另一端可以測到值，則說明傳輸線纜中間有斷點，此時只需要找到斷點，然后在按照一一對應的原則將其連接起來。在日常維護時，應注意檢查線纜是否老化，傳感器頭部是否有灰塵等，如有，應及時更換或清理。

2.2雨量傳感器的維護

自動區域氣象站所使用的雨量筒大多以SL3-1型、SL2-1型雨量筒為主，但其主要工作原理基本相同，都是通過翻斗每翻轉一次經干簧管感應產生一個脈沖信號來進行雨量計量的，并傳輸至采集系統的。

在實際使用過程中，最常見的問題就是，某地降水不斷，但是當地所安裝的雨量筒卻顯示沒有降水量。造成這一現象的主要原應有以下幾點：

（1）雨量筒承水口、承水漏斗全部堵塞或者其中之一堵塞;

（2）雨量傳感器干簧管損壞。

當遇到上述情況時，應當及時先對雨量筒進行清洗、檢查其有無堵塞現象，并在雨量筒承水口、承水漏斗關鍵位置放置金屬網罩，以減少蚊蟲、沙石等進入其中，對其造成堵塞等現象;若雨量筒承水口、承水漏斗沒有堵塞，應檢查其干簧管有無損壞，具體操作方法是：將萬用表調至蜂鳴檔，然后將萬用表紅、黑表筆分別插入雨量的兩個接線柱，在翻動計數翻斗，如果萬用表發出蜂鳴聲，則說明干簧管良好，反之亦然。同時說明，可能是傳感器其他電路板故障，或者是通信信號受阻等原因。

2.3濕度傳感器的維護

自動區域氣象站所使用的濕度傳感器主要由電容式濕度探頭構成，采用三線制輸出方式。其中濕敏電容是用有機高分子膜做介質的一種小型電容器。介質層在吸收水汽以后，介質系數發生變化，導致電容器電容量發生變化，電容量的變化正比于相對濕度。濕度在（0-100）%RH 范圍內輸出穩定的（0-1）V直流電壓。

實際使用過程中，經常會出現濕度長時間無變化或者濕度缺失等現象。因此，如若出現這種問題后，應首先檢查濕度探頭的頭部過濾罩有無被塵埃所堵塞、污染，若有，應輕輕取下，對其進行清洗。若無，則將其置于不同的濕度環境，并用萬用表測試其濕度，如若每次測得的值均不相同，說明濕敏電容正常，應是采集系統或傳輸系統故障;如若每次測得的值均為一固定值，說明傳感損壞，應當更換傳感。

2.4風向風速傳感器的維護

風速傳感器由低慣性輕金屬風杯和光電轉換器組成，隨著風速的大小，輸出相應的脈沖頻率;風向傳感器由低慣性輕金屬風向標和帶有七位格雷碼的光電轉換器組成，不同風向對于與不同的數字。比如，在實際使用過程中，可能會出現數據資料缺失等現象。在出現此問題時，應先檢查航空插頭處接線是否牢固，然后檢查其中一根或幾根芯線是否有破損或斷裂現象。如若上述都完好無損，則需拆卸下來，手動轉動風杯，然后用萬用表測量其高低電平的變化情況，若有高低電平變化，說明采集系統故障，若無變化，說明傳感器故障，需更換;對于風向傳感器，可以固定一定度數的風向，然后測量其輸出電壓，然后換算成二進制數組，在利用相對應得格雷碼，反衍出相應度數的風向，與自己設定值相比較，如若一致，說明采集系統有故障，如若測不出數據，說明傳感器故障，需更換。

2.5氣壓傳感器的維護

目前區域氣象站及地面天氣站使用的氣壓傳感器為PTB330和PTB210兩種型號，其結構大致相同。日常維護時要注意其靜壓管的水平，防水處理，防止進氣小孔不被堵塞，同時保證其中干燥劑不被雨水的弄濕，保持其一個干燥的狀態。

3采集器與通信系統的維護

3.1采集系統的維護

在區域站實際運行過程中，采集器難免會出現各種各樣的問題，比如氣象觀測數據資料丟失等。在實際工作中，應當認真檢查采集器的參數設置狀況，之后再對采集器進行復位操作。另外，還要認真對采集器指示燈的閃爍狀況進行觀察，并檢查直流輸出、太陽能板供電輸入等的狀態，若上述兩者都位于正常工作狀態，則表明是采集單元發生故障，此時應當及時對其進行維修或更換。除此之外，還要定期檢查采集器接口傳感器等之間是否正常連接，一旦發現問題必須第一時間進行解決處理，不僅能夠確保各觀測儀器之間能夠有效連接，還能使采集器恢復正常運行狀態。

3.2通信系統的維護

在區域站實際運行過程中，其通信方式主要采用的是基于無線網絡數據傳輸模式的移動數據流量數據量模式，在一個相對獨立的通信系統模塊中插入SIM卡，從而實現氣象數據資料的傳輸，但在實際使用中經常會出現通信網絡中斷，數據傳輸延遲等問題。因此，在實際維護中應當首先檢查其各項參數設置是否正確;之后再檢查SIM卡是否損壞，其次應當與相應的通信公司聯系，查看是否存在SIM卡停機欠費的情況。除此之外，還要仔細觀察辨別其個指示燈是否閃爍正常，并查看直流供電輸入是否合適，如上述情況均能確認無誤，則是通信器件模塊損壞，應及時更換。同時在實際使用過程中，應當將通信天線放置于采集機箱外部，盡可能的減小機箱對通信信號的金屬屏蔽作用，從而提高數據傳輸效率。

4小結

本文通過對區域氣象站的組成及其性能特點的簡要介紹，對其中幾種比較常見的器件的日常維護與保障工作提出了較為切實可行的方法，并對采集系統與通信系統的日常維護保養提供了有效的方法，使得維護人員在日常維護工作中開展工作更加精準、有效、高效。

參考文獻

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作者簡介：趙國強（1991-12-29）男，漢族，本科，助理工程師 ，從事地面觀測綜合業務工作。