一次强降水过程中自动站故障的原因分析及处理方法

杨秀勋，舒新明

(贵州省铜仁市气象局，贵州 铜仁 554300)

一次强降水过程中自动站故障的原因分析及处理方法

杨秀勋，舒新明

(贵州省铜仁市气象局，贵州 铜仁 554300)

该文以铜仁站一次大暴雨天气过程中自动站故障排除实例，阐述了故障的检查步骤和排除技巧，并对出现故障的原因进行了分析，同时对如何预防地温传感器因进水发生短路提出了相应的防水措施，由于本次故障情况具有一定的典型性，经过故障的排查处理与经验总结，对于今后避免自动站出现类似情况具有较好的指导性，对增强基层台站快速、高效处理故障能力，减小故障造成数据缺测损失具有十分重要的意义。

强降水;自动站;故障分析;排查处理

1 引言

2012年5月9日铜仁国家基本气象站遭受大暴雨袭击，造成部分设备故障和观测数据异常，为了探索故障机理和发生规律，对故障机理进行分析，以积累典型故障资料和数据，总结经验，不断提高观测员分析判断和排除处理故障能力，做到小故障不出站，从而确保自动站的正常运行，稳定和提高测报基础业务质量。

2 强降水及导致的故障现象

2.1 强降水概况

受高空切变系统影响，铜仁站于2012年5月9日23时43分开始降水，至9日15时12分降水结束历时16 h，过程降水总量达137.6 mm，达大暴雨量级;其中最大雨强主要发生在该日的00-03时、09-15时2个时段内，降水量分别为65.2 mm和64.2 mm，占过程总雨量的97%。

2.2 故障现象

受大暴雨影响，5月9日12时08分—18时之间市电停电，从9日12时19分开始气压分钟数据出现缺测，并造成13时定时气压数据缺测，同时造成最高最低气压时极值缺测;从9日13时11分开始，相对湿度分钟数据呈现间断性缺测现象，13时20分左右，采集器出现嘟…嘟…的蜂鸣报警声，14时38分开始，40 cm深层地温数据出现异常，地温值高达30.8℃(表1)，各时长Z文件形成时均弹出40 cm地温超历史记录值的报警窗口。9日17时经更换了新的40 cm地温传感器后，地温数据恢复正常后仅运行了7 h，即从10日21时开始40 cm深层地温第2次出现故障，故障形式和前面故障一模一样，数据异常偏高，超历史极值，表略，各时长Z文件形成时均出现报警警告。

表1 2012年5月9日40 cm深层地温故障数据对比分析(单位：℃)

3 故障处理过程

3.1 气压传感器故障的判断和排除

2012年5月9日铜仁站由于受强降水天气的影响，该日12时08分—18时之间市电中断，全城停电，测报主机供电自动切换为UPS供电，当观测员查看自动气象站监控软件，检查自动站数据存储情况时，发现从9日12时19分开始气压栏没有资料，其它资料显示正常，从12时19分开始气压分钟数据出现缺测，并造成13时自动站定时气压数据和时极值缺测。

数据处理方法为：13时定时气压数据采用人工观测值代替，气压分钟数据和时极值按缺测处理，并在观测薄备注栏备注。

故障检查和处理步骤如下：第一步首先排除采集器、计算机硬件及两者间接线有问题的可能，因为只有气压一个要素没有数据显示，初步判断可能是气压传感器故障问题，由于我站使用的是ZQZCⅡ型采集器，气压传感器是安装在采集器机箱内，所以打开采集器机盖，检查气压传感器的接口和连线，发现接口很好且无松动，线路无断裂，从而判定可能是气压传感器硬件出现故障，但换上备份气压传感器后，故障依旧，问题还是得不到解决，直到13时20分左右，听到了值班室内有嘟…嘟…的蜂鸣声，声音不是很尖锐和急促，也没有弹出大风报警窗口，仔细听发声来源，蜂鸣声来自于采集器系统，报警声音断断续续，时有时无，大约1 min左右一次，而且相对湿度分钟数据也开始出现了间断性的缺测现象，数据呈不稳定状态。第二步检查电源系统，ZQZ-CⅡ型电源系统分成两部分，一部分在后备电源箱中，主要为12 V蓄电池及其充电电路以及市电的抗干扰电路;另一部分在采集器中，主要产生低压电源和直流变换电路，有市电时，采集器由市电供电，无市电时，采集器由蓄电池供电;经检查发现，由于ZQZ专用电源无市电充电，导致电源箱中的蓄电池放电过快，使采集器中低压直流电压过低，致使气压传感器停止工作。至此，故障原因找到，马上通知人工柴油机发电，并将ZQZ电源插头插入油机发电专用插座板，故障解决。

3.2 40 cm地温传感器故障的判断和替代

正当气压和采集器故障排除不久，从14时38分开始，采集器再次传出尖锐急促的报警声音，发现40 cm深层地温数据显示为红色，地温值高达30.8℃，高于人工观测值6～8℃(表1)，定时长 Z文件生成时均弹出超历史记录值的报警窗口，由于此时降水尚未停止，不能及时进行外场更换传感器。

故障处理步骤如下：①及时将故障发生情况上报业务主管部门，并在中国气象局综合气象观测系统运行监控平台(简称ASOM系统)中填写故障报告单，在是否申请上级维修一栏填写为“不需要”。②待雨停止后，于16时取下40 cm地温外套管上的PVC防水管帽，将传感器感应头抽出，检查感应头有无断离、破损和接线脱落，经检查一切正常，同时检查是否进水，经检查感应头处于干燥状态，首先排出了地温传感器感应探头故障的可能。③揭开观测场地沟活动盖板，取出地温接线盒，打开盒盖，断开40 cm地温探头接线，等待软件监控界面刷新后，看数据变化情况，结果显示为-42.8℃的数值，对应为开路时应出现的数据，说明地温接线盒至采集器之间的线路电缆状况良好，短路故障出现在传感器，事后用万用表测量换下的旧传感器，阻值接近为0，也证明判断正确。④替换上备份传感器，先将探头在空气中遮光放置，软件监控显示数据与空气温度接近，说明新换传感器正常，然后进一步进行深层地温的安装，安装完毕后等待一段时间，地温数据逐渐下降恢复到原数据序列上，检修成功，40 cm地温数据恢复正常，故障排除，检查更换下来的旧传感器，发现传感线多处绝缘体有破损和开裂的情况。⑤5月10日21时40 cm地温再次出现与白天相同的故障，由于夜间不便操作处理，于次日上午8时30分开始，将换上的新传感器重新撒下来，并仔细检查了用于保护传感线的PVC外套管，发现里面有大量的积水，将管内积水清理干净后，再更换安装好新传感器，故障得以彻底排除，数据恢复了正常，至今保持良好的运行状态。

4 故障分析

停电发生后，由于采集器电源无市电充电，导致后备电源箱中的蓄电池过放电，当蓄电池电压严重不足过低时，采集器就会发出间隔1 min的蜂呜报警声，这也反映出本站的采集器ZQZ专用电源使用年限过长(已使用10 a之久)，蓄电池蓄电能力弱，市电停电后供电时间短，且电源指示灯已坏(不亮)，急需更换;另外，当发现气压数据缺测时 ，应先检查电源供电情况 ，再考虑气压传感器是否有故障，本次故障检查顺序由于先从气压传感器入手，从而耽误了一些时间，使故障排除有些滞后。

第一次40 cm地温出现数据异常偏高，是因为传感器自然老化，传感线绝缘体出现破损进水造成线路短路。更换新的传感器后，只正常运行了7 h又出现相同的故障，同样是由于传感线在有积水的PVC管中浸泡时间过长，导致线路出现短路。

［1］ 朱志鹏.浅析自动站常见故障的排除［J］.北京农业，2011，36.

［2］ 张秀艳，尹增凤，等.自动站地温传感器的故障分析和处理［J］. 黑龙江科技信息，2010，07.

［3］ 唐竹胜，龚冬英.一次自动站故障处理过程的分析［J］.气象研究与应用，2007，A03.

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1003-6598(2012)04-0061-02

2012-04-15

杨秀勋(1962—)男，工程师，主要从事综合气象观测工作。