区域自动气象站故障原因分析及检测方法

王帮能 陈鑫 龙中亚

摘 要：根据近几年对重庆市丰都县、忠县区域自动气象站维护的实践经验，发现了区域自动气象站常见故障及其原因，并有针对性地采取检查维护措施，确保了区域自动站正常运行。常见故障及原因有：中心站无资料（死机、保险丝烧坏、通讯模块损坏、MIS卡欠费、断电、PV控制器或蓄电池损坏、线路破损、采集器损坏等）、气温异常（环境干扰、温湿传感器损坏、连接线破损、连接端子松弛等）；雨量异常（雨量器堵塞、干簧管损坏、磁体退磁、信号线损坏等）；风异常（风传感器损坏、供电电压不足或过高、连接端子接触不良、线路接头短路、风杯被异物缠绕，采集器通道出错等）。检测处理方法是采用替代法和测量法，分段或分区发现故障并逐一修复。

关键词：气象仪器；区域站；故障；检测；处理措施

中图分类号 S163+7 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）07-157-02

区域自动气象站是最近几年规划建设起来的，覆盖了当地所有乡镇（街道），而且数量众多，其观测数据对于掌握当地气候资源和防灾减灾具有重要意义。但区域自动站一般在野外露天环境下，容易受到人为因素和自然灾害的影响，出现故障的情况相当多，严重影响气象资料的准确性和及时性，是最迫切需要解决的问题。为此，探讨区域自动气象站的故障原因和检查维护方法十分必要。

1 区域自动站常见故障及其原因

从2006年以来，丰都县、忠县安装的区域自动气象站型号主要有华云技术开发公司生产的CAWS600-RT型、长春气象仪器有限公司生产的DYYZ-RT型、天津气象仪器厂生产的WSZ2型、江苏无线电科研所生产的ZQZ-A型。经过几年来运行显示，ZQZ-A型比其他3种更适应重庆夏季的高温环境，故障率相对较低。区域自动站故障出现频率一般夏季最高，春秋次之，冬季较少。区域站故障出现的时间无明显规律，但雷雨大风天气、高温天气、连阴雨时段出现故障的几率较大。因此，在春夏之季，要加大对区域自动站的监测和巡查力度，发现故障及时排除，确保其正常运行。现对它们存在的主要故障及其原因分述如下：

1.1 中心站无资料 当区域自动气象站监控显示无资料时，可能是死机、主板保险丝损坏、通讯模块损坏、MIS卡欠费、断电、电池损坏、线路断损、采集器损坏等多种原因所致。遇到无资料的情况，应当到现场进行测试检查，按照逻辑原则和分解原则，通过逐一排除法最后找到故障原因。一般可按照下面流程检查：先检查电源（如果采用市电）是否正常；PV控制器、蓄电池是否损坏；测试无线通讯模块GPRS/CDMA是否可用（取下MIS卡在手机上测试是否正常）；检查主板保险管是否损坏；检查连接线路有无损伤；各个接线端子是否牢固；最后检查采集器是否正常（雷击容易损坏）。检测哪个节点有问题则采取修复或更换组件等方法解决。例如：2011年7月，丰都双龙站无资料，现场检查发现是高温引起死机，关闭电源重新启动就恢复正常。再如：2012年4月，丰都县都督站连续3d无资料显示，到现场依次查找原因，结果是蓄电池老化漏液不能蓄电，加之连阴雨天气电压不足所致，更换蓄电池后恢复正常。

1.2 气温异常 气温异常表现为2种情况，一种是温度一直呈现错误值，一种是温度时而正常时而错误，造成温度异常原因通常有：温湿传感器损坏（可用万用表测量其电阻值，正常情况为80～120Ω）；温度连接线破损；采集器温度连接端子接触不良；蓄电池电量不足；周围环境产生干扰等。例如：2012年5～6月，丰都县双路站和三坝站均出现气温在夜间异常出错而白天又恢复正常的情况。检查后发现：双路站是因为温湿传感器损坏；三坝站是因为夜间电池电量不足，温湿传感器异常引起数据包或错误数据。现场处理方法：消除对温度记录有影响的因素。一般采取更换损坏的电缆线或温度传感器或蓄电池；拧紧线路连接端子；清洁太阳能板的污垢；清除堵塞通风罩的灰尘、杂物；消除影响温度的强光照射源。

1.3 降雨量异常 降雨量异常表现为有雨无量、无雨有量或雨量误差过大等情况。其主要原因是干簧管损坏或计数斗中的磁体已退磁，雨量器漏斗、翻斗堵塞，雨量信号电缆损坏或接触不良等情况，尤其是雨量器堵塞和干簧管损坏出现的几率最大，从丰都近5a的情况统计：这2种情况引起的故障占70%以上。例如：丰都青龙站曾出现雨量器堵塞，雨水慢慢渗漏，持续2d无降水天气现象，但每小时有降雨量0.1～0.2mm；而三元站则是下大雨无雨量资料，检查发现是干簧管损坏，降雨没有反应。一般现场解决方法：首先清除雨量器内的灰尘、鸟粪、树叶、昆虫、蜘蛛网等脏物，其次拧紧信号电缆接线柱螺丝，更换破损的信号电缆，更换已坏的干簧管或计数斗，最后检测或更换采集器（主控器）。

1.4 风向风速异常 风异常表现是：某一风向长期不变；有风时风速不变或风速明显超极值。造成的原因有雷击、大风或冰雹损坏风传感器；供电电压不足或过高；连接端子接触不良；线路接头进水短路；风杯被异物缠绕；采集器通道出错等。现场解决办法：先检查线路和采集器端子连接情况，发现异常及时修复。万用表测试传感器供电电压应随着风速风向变化而相应改变，否则是主控器或电源的毛病，应分别诊断处理。风杯不转动、不灵敏或接头问题则需放下风杆检测处理，检查风传感器是否损坏等异常情况，发现已坏则更换风传感器。用模拟校准器对采集器进行校准，确认采集器通道是否正常。

2 区域自动站故障检查判断方法

区域自动气象站故障诊断检查要遵循安全原则、逻辑原则、分解原则、替代原则。作为基层台站的维护员，要根据故障现象分析判断可能是哪个组件出现故障，断开部分连接线，把自动站系统分成几个小部分，缩小检查测试范围，就容易找出故障的根源和部位，而不能采取盲目拆卸采集器、通讯模块、电源箱等方式，因为许多故障往往是线路、传感器、PV控制器、干簧管等损坏造成的。也不能随意去拆卸或修理一些组件，以免引起更多的问题。此外，拆卸、更换组件时必须关电，以免烧坏仪器设备。同时，遇到故障应多向上级信息保障中心报告，加强沟通和协作，以求得上级的技术支持。

2.1 替代法 按照电路原理图，进行逻辑分析，确定故障可能出现的部位，用好的部件替代使用的部件，若故障现象消失，则说明判断正确，若故障还存在，则说明是其它的部件出问题，这样逐次替代更换，就能查出故障根源，以便采取相应的措施。这种方法适用于检查采集器、传感器、通信模块、MIS卡、干簧管等部件。例如：2012年6月，丰都县双路站温度出现异常偏高的现象，笔者在现场采取替代法，更换新的温湿传感器后，气温显示正常，证明原来的温湿传感器有问题，更换处理后恢复正常。

2.2 测量法 在实际检查操作中，利用万用表测量关键测试点的电信号参数，分析判断可能出现故障的部件，是一种较好的方法。但在测量时，务必注意万用表的档位、量程、极性，防止烧坏组件或万用表等。这种方法适宜检查测试传感器、电路、PV控制器、计数斗、蓄电池等部件。例如：2012年4月，丰都县十直站雨量异常（有降水但无雨量资料），现场检查雨量器未堵塞，采集器、通讯模块、SIM卡正常，万用表测量线路、电源等均正常，更换干簧管仍无反应，之后检测发现计数斗中的磁体已退磁，故更换计数斗后恢复正常。

3 小结与讨论

我们对近几年的维护技术和经验做了归纳总结，但区域自动气象站点多面广，又在露天环境下，故障较多，其原因也比较复杂。这些都需要在今后的工作中认真钻研理论，摸索总结经验，实现理论和实践统一，提高管护人员的维护能力和水平，确保区域自动气象站正常运行。

参考文献

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（责编：徐焕斗）