辽宁省海洋移动气象观测站的维修与维护

邢 钧 ，刘振宏 ，王若男 ，马 林 ，郭宗凯 ，王 一 ，郭 海

（1.丹东市气象局，辽宁丹东118000；2.辽宁省装备保障中心，辽宁沈阳110000）

为了确保海洋作业的安全及在可能的条件下提高海洋作业的效率并减少费用开支，世界气象组织（WMO）规定了海洋气象预报业务是向海上或岸上的用户提供其所需的海洋气象和海洋水文情报。海洋气象预报业务主要包括，强对流天气和海洋气象要素监测，海区、航线、港口、码头未来72小时、24小时间隔的强对流、天气现象、风向、风力、能见度预报，海上强对流天气和海上大风、海雾等海洋气象灾害预警业务。海洋观测资料库作为海洋预报的基础包括常规观测资料、风浪资料、船舶观测资料、卫星云图、雷达拼图、浮标资料及海温资料等。目前、船舶、浮标自动气象观测建设项目是国家气象局为环渤海蓝色区域经济建设保驾护航，提高对环渤海地区的气象服务质量而投资建设的重要内容[1]。船舶、浮标自动气象观测站中的气象观测数据对提高周边区域气象服务质量占有极其重要的作用，在恶劣天气条件下获取的气象数据尤为重要，为本地防灾减灾工作提供了科学的数据支撑。同时，也为海洋气候研究积累了可靠的原始观测资料。

辽宁省为规范全省海洋气象预报业务，提高海洋气象预报准确率和防灾减灾服务效益，根据中国气象局《海洋气象预报业务规定》（中气函〔2010〕262号）结合本省实际需求，制定了《辽宁省海洋气象预报业务规定》。规定中明确了辽宁省海洋气象预报业务是由辽宁省海洋气象台和大连、丹东、锦州、营口、盘锦、葫芦岛市海洋气象台以及沿海地区各县气象局联合组织开展。秉承“以人为本、无微不至、无所不在”的服务理念，将全面监测预报本省海域海上强对流天气和海上大风、海雾等海洋气象灾害为重点工作，加强推进海洋观测资料和预报信息的互通共享、交流合作，共同促进海洋气象预报业务的发展。因此，设计出一套符合本地海洋观测系统需要的维修维护指南尤为重要。

1 国内外研究进展

1.1 国外研究进展

20世纪70年代，美国有专职的研究机构MMAB和MDL发展专业化的海洋气象数值预报[2]，逐步将模式产品转化到实际应用到业务中，经过长期的业务应用评估与检验，不断反馈给研究机构对模式加以改进，形成研发→业务转化应用→再研发的循环机制[3]。1990年，借助模式和资料同化的理论设计大气与海洋观测系统已取得了一定进展[4]。2007年，佘军等人利用高分辨率模式及资料同化方法来评估罗的海和北海的海表温度观测网[5]。

1.2 国内研究进展

近些年，我国海洋气象防灾减灾预警监测网建设不断加强。渤海是我国海洋灾害和海上事故的高发区域，辽宁西部地区渤海沿岸为狭长的海滨平原，称“辽西走廊”，随着沿海经济带的快速发展，辖区超过10海里至200海里以内甚至更远的海上航行作业气象服务、防灾减灾的需求日益提升，需要更为有力的海洋气象观测能力。为提升辽宁沿海经济带海洋气象灾害监测能力，实时观测温度、湿度、风速、风向、气压、雨量等气象要素，提供区域内高时空分辨率的中小尺度灾害性天气、局部环境和区域气候等观测数据，在辽宁沿海地区进行综合观测系统建设。船舶气象观测是辽宁省海洋气象预报和海事救援安全的重要数据支持。2013年辽宁省沿海地区建设58个能见度监测站，承担实时观测业务，提供区域内高时空分辨率的中小尺度灾害性天气、局部环境和区域气候等观测数据和近海地区大雾分布信息。获取沿海地区的能见度、风向、风速、气温、雨量、气压等要素资料，弥补观测资料的不足，提高沿海地区的实况监测能力和预报、预警的精细化水平。同时，能见度监测站能够用于提供近海地区大雾分布信息，以降低能见度过低而造成事故带来的损失。具体建设内容中包括在固定航线的客（货）船上建设9个海洋移动气象观测站，获取气温、风向、风速、能见度等4要素观测数据，监测海上发生的大风、大雾等灾害性天气，为研究其开始、发展、消亡的物理机制及预报预警服务工作提供基础资料，为满足海洋应急气象服务、重要航线气象服务保障工作提供依据，详见图1。

图1 辽宁沿海经济带综合观测系统分布图

2 辽宁海洋移动气象观测站简介

2.1 海洋移动气象观测站

海洋移动气象观测站系统构建主要由硬件、软件、外围设备三部分组成，其中硬件包括采集器硬件和传感器等，软件包括采集器软件、数据采集处理系统软件，外围设备包括通讯模块、电源系统等。海洋移动气象观测站系统可实现在海上实时观测，具体观测要素包括风向、风速、气温和相对湿度。气象要素采集数据通过传感器转换成模拟或数字信号，再经由采集器将各传感器提供的信号收集、处理、编码后经通信模块发送到海洋移动气象站的中心站，中心站主要功能为完成接收、解码、处理后汇入数据库，提升海上气象灾害监测、预报、预警能力[7]。

2.2 海洋移动气象观测站的性能指标

2.2.1 能见度 测量1分钟，10分钟的平均能见度。

测量范围：10米～30千米；

分辨率：1米；

最大允许误差：±10%（≤1.5千米）；±20%（＞1.5千米）

2.2.2 风向 测量3秒钟，1分钟，2分钟，10分钟平均风向。

测量范围：0°～360°；

起动风速：1.0米/秒；

分辨率：3°；

准确度：±5°；

2.2.3 风速 测量3秒钟，10分钟滑动平均风速。1分钟，2分钟平均风速。

测量范围：0米/秒～90米/秒；

起动风速：1.0米/秒；

分辨率：0.1米/秒；

准确度：±10%；

2.2.4 气温 测量1分钟平均气温。

测量范围：－25℃～＋50℃；

分辨率：0.1℃；

准确度：±0.2℃。

2.2.5 供电 采用太阳能供电方式，太阳能蓄电池的容量能保证当地连续阴雨天自动气象站正常工作。

2.2.6 观测数据传送 通过北斗卫星和GPRS通信方式建立海洋移动气象站到市级数据收集处理中心站的通信传输链路，具有探测资料定时传送功能。

2.2.7 观测设备和附属构件 均应具备优异的耐水性、耐气候性和耐腐蚀性，具备在舰船甲板安装条件。

3 辽宁海洋移动气象观测站的维护与维修

3.1 日常维护

潮湿的天气和雷电对通信设备的影响比较严重[8]。当空气相对湿度较高时，空调停机后，易在设备元器件表面形成冷凝水汽。冷凝水汽可能会引起短路进而损坏设备。对此，可用电扇对设备内部进行一定时间的吹风烘干后，再开机通电加热干燥。对于设备防雷，主要是检查接地线是否接地良好，电台使用完毕记住要让天线接地；船舶摇晃和剧烈振动时，通信设备的线路板、接线和插头容易产生松动而导致接触不良，致使设备出现故障。因此，在船舶进入恶劣海区航行之前，应做好必要的稳固措施，减少设备的震动；尘埃吸收水分后容易使电路产生短路，带静电的尘埃则会对高频电路产生干扰，使电路工作混乱。尘埃落在麦克风上，吸收空气中的水分后会结块，造成麦克风灵敏度降低或失效。

3.2 常见故障

海洋移动气象观测站常见故障有硬件故障和软件故障。硬件故障主要有：一是电源故障，例如船舶气象观测站线路问题使得供电不稳或者UPS电源故障引起的；二是采集器故障，如采集器主板、风雨板损坏；三是通信故障，（通讯隔离盒或者串口损坏，通信线路断线等都属于通信故障）；四是传感器故障（各要素传感器引起的故障各不相同则更换传感器）。软件故障主要由参数设置错误造成。

3.2.1 系统开机故障 对设备的检测首先从检查电源开始，使用万用表测试直流12V供电系统是否正常，包括：220V交流电是否正常；充电电源控制器是否正常；蓄电池是否正常，是否有短路现象等；电源正常方可进行其他方面的检测，例如更换采集器等措施。

3.2.2 风向风速无数据 测试风速。具体操作规程：首先使用万用表测量输出端和接地端两者间的电压，如果风杯转动正常，应该在工作电压的一半左右；如果风杯转动异常或停转，说明该传感器故障，做更换处理即可。再者若输出电压正常，亦可能是采集器通道故障或其他原因。

测试风向。由于新型站配用的风向传感器是格雷码输出的信号输出的，单独对其做出好坏判断比较繁琐，直接更换备件测试，如果更换后正常，说明是传感器故障。如不正常，可能是采集器通道故障或其他原因造成。

4 结语

本文通过对海洋移动气象观测站维修与维护的方法进行浅析，自动站出现问题时，主要做两方面的工作：排除故障和数据处理。故障分析和判断的基本方法是替代及测量，结合海洋移动气象观测站的特殊性，为日常维护和故障处理提供了一套系统的操作手册。随着今后海洋气象观测事业发展的大力推进，气象现代化建设的快速发展，技术保障工作中不断积累经验，应对故障快速诊断和解决，海上故障远程处理流程进一步完善，确保自动站良好状态，以保障海洋气象综合观测系统正常运行。

[1]章火宝,符长静,梁玉海.船舶自动气象观测站建设与维护[J].山东气象,2013,(03)

[2]丙奇,蒋晓燕,杨丽娜.我国海洋经济发展现状与对策[J].中国国情国力,2012,(06).

[3]黄彬,阎丽凤,杨超,等.我国海洋气象数值预报业务发展与思考[J].气象科技进展,2014,4(03):57-61.

[4]BarthN,WunschC,1990.Oceanographicexerimendesign by simulated annealing .JournalofPhysicalOceanography,20:1249-1263.

[5]SheJ,HoyerJacobL,JesperLarsen,2007.Assessmentofsea surfacetemperatureobservationalnetworksintheBalticSeaadn NorthSea.JournalofMarineSystems,65(1-4)：314-335.

[6]王毅.SWAN模式及数据同化技术在海浪预报中的试验研究和应用[D].中国海洋大学,2011.

[7]杜衍君,王锡芳,郭瑞宝.区域自动气象观测站常见故障分析及排除[J].气象水文海洋仪器,2008,(02).

[8]中国气象局.地面气象观测规范[M].北京:气象出版社，2008.