DZZ5型自动气象站实际工作中常见故障及对策

2016-09-08罗绍艳田盼盼赵帅飞丰丽娟越西县气象局四川越西66650隆林县气象局广西隆林5500

乡村科技 2016年11期

罗绍艳　杨　云　田盼盼　赵帅飞　丰丽娟（.越西县气象局，四川　越西　66650；.隆林县气象局，广西　隆林　5500；

罗绍艳1杨云1田盼盼2赵帅飞3丰丽娟4
（1.越西县气象局，四川越西616650；2.隆林县气象局，广西隆林533500；

3.乡城县气象局，四川乡城627850；4.雷波县气象局，四川雷波616550）

随着地面观测自动化的发展，新型自动气象站是地面气象观测的主要设备，2015年9月四川省越西县启用了DZZ5新型自动气象站，在运行过程中出现了一些问题。为保证新型自动气象站的正常运行，需要采取有效的措施解决气象站ISOS软件在运行过程中存在的问题。另外，还需要气象工作人员加强对该软件的学习和研究，达到操作规范和运用熟练的程度，能够提高观测质量，进而提高气象业务质量和气象服务水平，从而更好地为气象事业服务。

新型自动气象站；ISOS-SS系统；常见故障；解决对策

新型自动气象站属于分布式结构自动气象站，是基于现代总线技术（CAN总线）和嵌入式系统技术构建，采用国际标准并遵循开放总线技术。其提高了数据采样频率，规范了数据处理算法，加大了数据质量控制处理。日常工作中除了要加强气象站的维护保养外，还要掌握各类故障现象，以便及时排除。越西县自新型自动气象站建设以来，使用过程中出现了一些问题，该文将依据实际工作中的经验，对运行中的常见问题进行分析汇总，并提出相应的解决对策，为新型自动气象站在各气象站中的运行提供参考。

1　DZZ5自动气象站系统结构

1.1硬件

采用主采集器、分采集器、传感器、外部总线和外围设备的组合结构，其中主采集器系统为核心系统，主采集器采用嵌入式技术、Linux操作系统、FAT32文件系统［1］。配置基本观测要素传感器或分采集器扩展配置传感器。主采集器接口包括风向、风速、气温、相对湿度、气压、雨量、能见度、蒸发和一个保留的总辐射观测。DZZ5型自动气象采集器包括1个主采集器和1个地温分采集器，采用CAN总线技术实现各采集器之间的连接。

1.2软件

DZZ5自动气象站的系统软件包括2大部分，即嵌入式系统软件和业务应用软件，其中前者的主要作用是对嵌入式系统和外部设备的运行进行控制；而业务应用软件则安装于系统中的各个终端，主要作用是对整个自动气象站系统的运行进行监控，并采集处理观测数据，定时上传各类观测数据文件等。观测业务软件由采集软件（SMO）、业务软件（MOI）和通信软件（MOIFTP）组成，三个软件既相互独立又相互关联。这三个软件以文件系统的形式完成数据交互过程。

SMO软件实现数据采集功能，通信层采集辐射、天气现象、能见度相关数据资料，通过SMO文件处理层解析、监控、订正和储存，还要经过数据流将数据资料储存并上传。

MOI负责完成业务的处理。数据源来自两个方面，一方面是SMO自动化观测数据，另一个是人工观测数据。通过数据维护和质量控制，实现气象电报和数据文件的生成，并由MOIFTP软件进行发送。

MOIFTP的主要功能是传输测报数据文件到省网络中心的服务器。需要在使用之前对相关参数进行设置。使用消息中间件和FTP传输，FTP传输时实现网络数据传输的一种方式，通过文件传输协议将测报业务计算机上的数据文件传输到省级气象网络中心的服务器上。该软件还支持3G移动数据通信作为应急传输的备份通道，保障业务资料的稳定传输。

2　新型自动气象站的故障分析

2.1SMO应观测次数与实际观测次数不相等

SMO应观测次数和实际观测次数不相等，观测成功率达不到100%。出现这种情况的原因主要如下［2］。

2.1.1网络校时不正常，需要自动授时。Windows系统默认的时间同步时间间隔是7 d，可以通过注册表的兼职更改自动同步间隔，以提高同步精度。第一步，进入注册表编辑器进入“开始”在运行栏输入“regedit”运行regedit.exe执行程序；第二步，执行如下操作，十进制的3 600代表1 h，在工作中一般要求3 h自动校时一次，则应输入数字10 800。第二步如图1所示。

全域旅游即在一个区域内，高度整合旅游资源、政治、经济、文化、生态、服务、基础设施等所有要素，将整个区域作为完整的旅游目的地进行规划布局，实现资源优化配置、要素合理流动、产业融合发展，进而统筹带动区域发展的一种旅游发展理念和模式。因此，在全域旅游的背景下，针对导游专业学生的职业教育需要结合全域旅游的理念进行培训。

2.1.2电源不稳定或者电源故障。采集器工作不正常，可能导致某一分采或者传感器工作不正常。检查电源分为交流和直流两个部分，检查交流供电时要注意人身安全。交流电压应为220VAC，直流供电电压为14VDC左右。

2.1.3GF卡容量不足。GF卡剩余容量不足，会导致采集数据不正常。检查GF卡剩余空间有2种方法，一种通过终端调试，运用STAT命令就可以查看其剩余空间；另外一种就是断电拔下GF卡，查看剩余空间。如果需要清理内存，应先对GF卡的资料进行备份，然后进行清理，最后再插会主采集器，上电，听到采集器叫两声说明启动正常。

图1　自动校时设置

2.1.4串口设置错误。无法采集数据，通过参数设置-启用通讯查看，确定在20 s内是否有正常的数据流。

2.1.5串口隔离器可能故障。串口隔离器在自动站中起防雷和放大信号的作用，但在实际工作中经常损坏。由于两边测针容易变形，导致接触不良。所以，应定期检查采集器的RS232通讯口的通讯线接头与串口隔离器的接头是否牢固，以及与计算机接头的串口是否有松动现象。取下成对的串口隔离器或者把笔记本拿到测场采集数据，看观测成功率可否达到100%，如果可以采集到全部数据，则说明串口隔离器故障，需要更换新的串口隔离器。

2.1.6软件没有按照规定升级。升级相关软件时应先关闭软件，升级SMO采集软件时把补丁包中的台站地面综合观测业务软件-采集.exe替换到安装目录bin目录下即可。重启SMO软件查看版本号是否升级成功，MOI是一键升级，先关闭MOI软件，点击运行升级软件，就可以升级成功。

2.2SMO能正常采集数据，MOI无数据

可能原因是MOI参数设置下SMO数据源没有选择正确的路径。应选择在SMO安装路径数据目录，路径设置到子目录dataset区站号目录级别。

2.3正点观测补调数据失败和分钟数据是乱码

软件安装在Windows XP、Windows Server 2003、Windows Server 2008操作系统上之前，需要先给计算机操作系统安装.Net Framework 4.0和2007 Office system驱动程序。如果没有安装.Net Framework 4.0，则可能无法运行或者识别业务软件。因为SMO和MOI里面的数据库采用Office软件的工具条。如果没有安装2007 Office system，则会出现正点观测补调数据失败和分钟数据出现乱码的现象。

2.4.1可能是通讯线路、采集器、供电系统、或者串口坏了。这种情况下，需要认真检查通讯线路、供电系统。如果串口、软件和线路都正常，则就说明采集器出现了问题，需要沿着通讯线路进行测量。如果出现一串口通讯线有问题，原来相通的两引脚线断开的情况，只需要把一脚的焊线虚焊处接好，就能够保证数据正常显示。

2.4.2传感器故障。从传感器着手需要检查三部分，即传感器、信号链路、采集器输入通道。在吹初次安装传感器或人为改动过采集器设置的，就该利用SMO的采集器参数检查功能查看该气象要素的运行状态信息。处于开启状态，排查就从传感器到采集器，中间每个环节出问题都可能引起数据缺测或者异常的故障。

传感器检查输入的电压或者电流，以及输出信号是否符合正常的范围，如果输入正常、输出不正常，可以判定为传感器故障，则应该更换传感器。

信号链路发生故障的概率比较大，可以用万用表测量各个节点的电压或电阻。如果以上两步都正常，应检查主采集器。用装有串口调试工具软件的笔记本电脑用USB串口转换线路将9芯插头接入采集器的信号输出的串口。再检查输出的观测数据，在串口调试工具软件中设置连接的串口通信参数，打开对应串口，发送DMGD命令，观察分钟数据是否正常。如果有数据，但是数据不正常，则有可能接地、线缆接头部位接触不良。

2.5传感器故障检查

2.5.1温温度传感器。测温是采用Pt100铂电阻阻值随温度升高而成线性增加的特性测温的，湿度元件是湿敏电容经转换电路输出电压，电压与湿度输出成线性正比关系。温湿度传感器使用万用表直接测量传感器的电阻值（温度）或电压（湿度），测量通道故障。可以把标准电阻按照四线制方式，接入采集器测量通道（温度）；标准信号发生器接入采集器测量通道（湿度）。

查看湿度传感器连接线接头处是否生锈，如严重锈蚀，则将连接线对接，同时做好防水和绝缘处理。

2.5.2翻斗雨量通过脉冲计数测量雨量。翻斗雨量传感器在计数翻斗中装有一块小磁铁，翻斗每翻动一次，干簧管闭合一次且输出一个脉冲信号，记录0.1 mm降水量。雨量脉冲信号通过防雷板输入到采集器，由防雷板再连接到主采集器。主要故障现象是有降水但没有降水量或者出现降水量乱跳。故障的主要原因有翻斗堵塞，翻斗不能正常翻动，干簧管损坏，雨量线断路。首先，检查计数翻斗有无输出，若无雨量指，将雨量传感器盛水桶取下，使用万用表拔至蜂鸣档，接雨量传感器红黑接线柱，翻动计数翻斗，未翻动至中间位置万用表有导通响声就正常，如果无则干簧管可能故障，应更换。测量传感器为正常，而采集器数据不正常，则检查通道和主采集器。

2.5.3风向风速传感器故障。风向是输出7为格雷码经过转换电路输出风向。当实际风向与采集器采集到的风向数据有偏差时，应检查风向传感器上指北针与正北方向是否一致。检查风向传感器应先检查供电传感器供电系统，供电电压为5 V直流，再分别检查采集器端D0-D6端的电压，得出高低电平对照格雷码表查看角度与真实值是否符合。风速通过对电脉冲进行计数，并转换为风速。风速越大，风杯转速越高，周期时间内输出的脉冲信号数越少。风速转动时，测试主采集器上输出电压应为0.7～3.8 V，静止时为0.7 V或3.8 V左右，则传感器正常；否则不正常，需要更换传感器。

2.5.4气压。在实际工作中气压传感器的感应元件是电容式硅膜盒，输出是RS232信号，且接在RS232_ 5上，是采集器发送命令获取数据。主要故障现象时气压值不稳定，较长时间内数据差值超出允许范围，主要原因是静压管堵塞，导气管堵塞和数据线插口是否插好。其次，检查采集通信软件中通讯设置是否正确，默认为COM1实际工作中端口一般为9600N81，且接入的是PTB210采集器应设置为AIRPTYPE4［3］。

2.5.5地温分采。地温值出现间歇性的不正常，偏低或偏高或者地温值均为-24.6℃，先检查信号接线是否紧固。地温分采工作原理同气温传感器，故障判断类似与气温传感器。不同的是地温分采通过CAN总线连接到主采集器上。如果传感器无故障，应检查通道。打开地温分采，看分采的灯是否正常闪烁，断开CAN总线插头，取下地温分采RS232插头与接线插座的连接线，直接接入笔记本电脑，打开串口调试工具软件，发送SAMPLES，查看地温数据是否正常。