自动气象站故障分析与处理实例

2018-03-23吴会洪孙百安姜水平

数字通信世界 2018年6期

吴会洪，孙百安，姜水平

（1.福建省南平市气象局，南平 353000；2.福建省南平市建阳区气象局，建阳 354200）

自动气象站现有国家地面天气站（基准、基本、一般）和区域气象观测站（简称区域站）。国家地面天气站构成了基本气象要素观测网，对天气、气候监测和预报起到支撑作用，同时在数值预报系统的资料同化中也得到了比较成熟和稳定的应用。另一方面，随着我国综合国力的快速增强和社会经济的快速发展，我国区域站建设迅速发展，形成了数量庞大的区域站观测网，提供了区域性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，为加强当地的气象监测手段、提高气象服务能力[1]，对地方政府服务形成支撑。

在2017年中国气象局的国家地面天气站布局方案中还遴选部分区域站为国家地面天气站，这样由原有基准、基本、一般站组成的“狭意”上的国家地面天气站，及遴选出的部分区域站共同组成“广义”上的国家地面天气站。同时，“广义”上国家地面天气站作为精细化格点预报质量检验站，要求各单位高度重视这些站点的运行质量和数据质量。

1 概述

南平市10个国家级地面气象观测站基本气象要素观测实现自动化，区域气象观测站169个，实现四要素以上自动气象站乡镇全覆盖。6个基准/基本气象站已实现双套新型自动气象站运行，在《福建省综合气象观测系统三年行动计划》中规划全省所有一般气象站还将各新建1套新型自动气象站，适量增加备份站，实现所有国家级地面自动气象站双套新型自动气象站业务运行。

2017年，在中国气象局下发的《国家地面天气站布局方案》的通知把国家地面天气站作为精细化格点预报质量检验站，这就说明在省、市、县自动气象站的三级装备保障中国家地面天气站的保障是重中之重的，本文将列举近一年我们完成的国家地面天气站的几次故障分析与处理实例。

南平市国家地面天气站由DZZ5系列和CAWS系列组成，主要由采集器、传感器、供电设备和通讯模块等组成，传感器有温度、雨量、风向、风速和温湿度传感器，及降水现象仪和能见度等。

2 故障分析与处理实例

通常排除故障的基本思路是从室内到观测场，从软件到硬件，从业务计算机到传感器；若为全要素无数据，在排除软件和计算机故障后重点考虑串口服务器和主采集器，及主采集器至计算机间的所有连线等；对传感器和连线故障等可充分利用万用表等仪器仪表实测值加以判断，等等。掌握检查的基本方法就可以快速的定位故障点，并一步解决故障，起到事半功倍，提高维修效率之目的。

2.1 自动气象站遭雷击故障分析处理

2017年6月25日16：05建阳区气象局国家地面天气站遭雷击，作为保障人员的故障处理过程如下顺序：

首先，电话指导台站值班人员切换至备用电脑，发现也无数据后再切换至备用自动气象站，数据正常采集，确保将考核的数据传输时效影响降到最小，同时也为保障人员赶到现场排除故障留出时间。

其次，再对主用站的损坏情况展开排除，当时主用站降水现象仪有数据，主采集器无数据，说明串口服务器到测报主机通讯正常，初步判断为主采集器故障，更换主采集器后数据正常。

最后，等正点报上传后切为主用站和主用电脑，并加强对后续采集数据的质控分析，及加强对数据的上传监控等，如若发现还有异常再返回第一步切为备用电脑、备用站。

2017年08月28日，武夷山机场虹桥区域自动气象站从前一日下午当地出现雷暴后测报主机无数据。考虑前一天受雷击的概率极大，测报主机COM口和主采集器均有可能被雷击坏，测报主机接入USB转COM口的数据线后，仍然无数据，判断主采集器被雷击坏，更换主采集器后数据正常。

2.2 风向风速故障分析处理

邵武国家地面天气站2017年11月24日13时起风速为零。处理过程：①电话指导该站人员进行排查，无法解决后作为市局信保中心保障人员的我们于当日赶到现场；②询问该站排查处理方式：该站已经先行替换了风速传感器；③我们测量采集器防雷板10脚和11脚之间电压为+5V，采集器端供电正常，再测量11脚和19脚之间无电压，不正常（正常时风杯转动时的电压约为3V，风杯静止时电压为0.8V或者4.9V），根据测量结果，判断线路故障可能性较大；④拆下风横臂后，用万用表判断各脚导通情况，发现2号脚不通，剥开导线发现2号导线内多股铜丝线氧化严重，清除铜绿后2号脚导通，故障排除。故障原因系风速短电缆内铜线氧化严重，2号线系信号接地线，信号地不通影响风速信号传导，考虑到当地空气环境不好，为保险起见，一起更换了风向和风速短电缆。

2017年6月9日接建阳局申请故障支持，国家地面天气站风向记录未缺测，但风向只在ESE_WSW之间变化。现场故障分析处理：①实时跟踪观察实际风向与数据风向，发现在ESE_WSW风向之外的风都记录为ESE_WSW范围的风向，判定风向要素数据明显错误；②更换风向传感器后，风向传感器实际方位与测报主机软件采集到的风向方位仍然不一致，即使实际出现在ESE_WSW之间的风向，显示的也不对，将实际风向固定在某一方向，测量采集器防雷板12到18脚的对应的高低电位，与该风向对应的格雷码换算成的二进制码真值不对应，因此经对应换算测试和替代排查，认为风电缆故障可能性较大；③在观察线槽内的风电缆外观正常的情况下，抽出采集器下方护套管内至地下部分的风电缆，发现有部分线路断路，估计为老鼠虫子类咬断所致；④接好电缆故障排除。

2.3 地温故障分析处理

2017年6月邵武国家地面天气站15cm地温无数据故障处理：①考虑到邵武站仪器设备酸雨腐蚀严重的情况，首先排除线路腐蚀引起的断路问题；②拆开15cm航空插头，发现里面腐蚀严重，有两根铜线锈蚀断开；③清理完铜绿锈迹后，用电烙铁重新焊接脱落的铜线，接上航空头；④观察15cm地温数据恢复正常，故障排除。

2.4 降水现象仪无数据分析处理

2017年邵武大监站降水现象仪无数据，现场故障分析处理过程：①拆开降水现象仪主板机箱和电源机箱，发现主板灯不亮，电池电压12.3V，正常，考虑主板损坏或者电源和主板接触不好；②重新拧紧电源端子螺丝后，主板灯亮，可是ISOS软件依旧无显示降水数据；③用ISOS软件对降水现象仪对时，数据恢复正常，故障排除。