區域自動氣象觀測站出現故障情況簡要剖析

摘 要：對區域自動氣象站各要素傳感器可能出現的故障原因做出總結并提出了相應的解決辦法，為廣大基層地面氣象觀測業務人員和裝備保障技術人員熟練掌握區域自動氣象站儀器的使用、故障排查和解決方法提供有益參考，以保證區域自動氣象站正常運行。

關鍵詞：區域自動氣象站;故障;解決辦法

1 區域站要素分類

區域自動氣象站根據要素分類可分為兩要素站、四要素站和六要素站。兩要素站主要采用WUSH-RG型采集器，采集要素有氣溫和降水;四要素站主要采用的HY361/364和WUSH-BH4型采集器，采集要素有風向、風速、氣溫和降水;六要素站采用的WUSH-BH6型采集器，采集要素有風向、風速、氣溫、降水、濕度和氣壓。

2 區域自動氣象站組成

區域自動氣象站主要由采集器、傳感器、通訊系統和供電系統四部分組成。采集器配備存儲器，采用動態存儲方式;通訊系統采用GPRS無線傳輸;溫度采用鉑電阻式溫度傳感器;雨量采用翻斗式雨量傳感器;風傳感器通常可選配EL15?1A（風速）和EL15?2D （風向）型的傳感器;系統配備蓄電池，太陽能電池板、充電控制模塊，充分保障系統的電能供應。

3 故障分析及解決辦法

3.1采集器故障分析及解決辦法

主采集器故障可根據觀察主采集器的指示燈來判斷。正常情況下，WUSH-RG、WUSH-BH4/6運行指示燈秒閃（一秒亮、一秒滅），HY361/4網絡指示燈、狀態燈正常約三秒一閃，如網絡指示燈秒閃則表明無線通信模塊正在連接到無線通信網絡。除觀察主采集器指示燈狀態外，還可通過排除法判斷主采集器是否正常，在排除供電、通訊模塊、傳感器故障的情況下，可以嘗試更換主采集器來解決問題，如果更換主采集器仍不能解決問題，可排查主采集器上的接線端子是有否短路或斷路情況，如果是接線端子故障，則需要更換接線端子以解決問題。

3.2溫度傳感器故障判別方法及解決辦法

判斷溫度傳感器故障時，首先檢查溫度傳感器的外觀是否損壞，如無損壞再檢查業務軟件和采集器的相關參數設置是否正確，確認主采集器中是否啟用了溫濕度分采，之后檢查各線纜插頭是否牢固，有無脫落或松動，再依次測量氣溫傳感器到溫濕度分采再到主采集器的線路，排除斷接、短接、錯接、破損等故障。以上參數和線纜故障排除后，就要檢查溫度傳感器是否故障，而目前，區域自動氣象站中測量溫度的傳感器主要使用的是鉑電阻式溫度傳感器，利用金屬鉑在溫度變化時自身電阻隨之變化的特性來測量溫度。通常使用的鉑電阻式溫度傳感器采用Pt100電阻，其采用的是四線制測溫原理，以減少導線電阻引起的測量誤差。鉑電阻溫度傳感器是通過測量同端和異端電阻值計算溫度。用萬用表電阻檔測量異端之間的電阻值，異端電阻兩兩不通，電阻值在80～120Ω之間，同端電阻兩兩相通，電阻值在1～8Ω之間。分別測得異端電阻值R1和同端電阻值R2，用R1減去R2算出鉑電阻的電阻大小R，就可根據溫度計算公式T=（R-100）/0.385計算出測量時的溫度，如果與前實際溫度值差值較大，說明傳感器故障。如果在誤差允許范圍內，表示傳感器正常。若參數設置、線纜、傳感器均正常，應重點檢查主采集器CAN總線和溫濕度分采是否正常。

3.3雨量傳感器故障判別方法及解決辦法

雨量傳感器常見故障為數據的異常或缺測，首先應檢查業務軟件和采集器的相關參數設置是否正確，確認主采集器是否啟用了雨量傳感器，之后檢查各線纜插頭是否牢固，有無脫落或松動。故障原因之一為干簧管故障，可用萬用表的通斷檔測量雨量傳感器的紅、黑接線柱的輸出信號，計數翻斗每翻轉一次應發出一聲短路提示音。如干簧管沒問題，再將主采集器斷電，用萬用表測量信號線和端子的短路或斷路情況，在主采集器與雨量傳感器正常連接的情況下，

先將主采集器斷電，通過測量主采集器上的雨量接線端子的通斷來判斷接線端子是否有故障，用萬用表測量時，如出現提示音說明接線端子短路故障，同理，將兩根信號線連接至同端時，測量端子處如果沒有出現短路提示音，則可判斷為線纜或雨量端子處出現斷路故障可能。如果出現上述情況，就是信號線和接線端子有問題，需及時更換。

另外，還需考慮漏斗堵塞的情況，如堵塞，用干凈毛刷和清水沖洗漏斗即可。而數據偏差也是經常出現的故障之一，如果校準結果出現偏差，需調節容量螺釘，容量螺釘每向內旋轉一周，測量誤差相應減少3%左右，同理向外旋轉一圈，測量誤差相應增加3%左右。當校準結果為有規律的正偏差，可將容量調節螺釘向外調節，使翻斗內盛水量增加，計數值減少;如果校準結果為有規律的負偏差，可將容量調節螺釘向內調節，使翻斗內盛水量減少，計數值增大。

3.4風向傳感器故障判別方法及解決辦法

風向感應器為1個低慣性的單翼風向標。當風向標旋轉時，會同時帶動格雷碼盤旋轉，當格雷碼盤旋轉2.8°時，隨之光電管組中就會輸出一組7位并行格雷碼，然后將7位格雷碼盤進行光電掃描后，將數字信號轉換為模擬信號輸出。

當風向數據明顯異常或缺測時，可先觀察風向傳感器的外觀有無損壞，如果發現風向標出現明顯變形或轉動不靈活的情況，就應更換傳感器。如無外觀損壞再檢查業務軟件和采集器的相關參數設置是否正確，確認主采集器中是否啟用了風向傳感器，之后檢查供電系統和各線路中電纜是否有脫落或松動等故障。

當參數設置、供電、線纜均正常時，可通過測量的方法判斷傳感器是否處于正常狀態，在確保電源正常的情況下，可依次測量格雷碼信號中各點的電壓值，順序可為D0-D6，將測得的電壓值分為高電平為1，低電平為0，測量的電壓值在4.5～5V之間輸出為高電平，在0～0.7V之間則輸出為低電平，然后按從D6到D0的順序記錄下7位格雷碼，經轉換后算出此格雷碼對應的方位。通過與實際方位對比，確定傳感器是否故障。如出現故障需及時更換傳感器。當風向傳感器也正常時，應重點檢查主采集器的風向信號測量通道是否正常。

3.5風速傳感器故障判別方法及解決辦法

當風速數據明顯異常或缺測時，首先檢查風速傳感器的外觀是否損壞，若風杯明顯變形或轉動不靈活，應先更換傳感器。如無外觀損壞再檢查業務軟件和采集器的相關參數設置是否正確，確認主采集器是否啟用了風速傳感器，之后檢查供電和各線纜插頭是否牢固，有無脫落或松動。可利用萬用表依次測量風速傳感器到主采集器的各電壓節點是否為5V左右，再依次排除接地、風速傳感器到主采集器風速信號各節點是否有短路或斷路故障，除此之外，如電源供電正常，還可通過測量風速輸出信號的電壓值，當風杯靜止時電壓值應為0.7V或4.5V左右;風杯轉動時，電壓值應在2.5V左右。如果輸出的電壓值與轉動情況不符，說明傳感器故障，需及時更換傳感器。若參數設置、線纜、傳感器均正常，應重點檢查主采集器的風速信號測量通道是否正常。

參考文獻：

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[2] 中國氣象局氣象探測中心.新型自動氣象站實用手冊[M].北京：氣象出版社，2016：5.

[3] 中國氣象局.地面氣象自動觀測規范（第一版）[M].北京：氣象出版社，2020.3.

作者簡介：

張琦（1992.11—），女，黑龍江齊齊哈爾，本科，助理工程師，綜合氣象觀測業務方向。