便携式自动站故障检测仪的研制

郭宗凯，郭飞，刘旭，左壮

摘要：从辽宁省自动气象站故障排查实际需求出发，研制出便携式自动站故障检测仪。该仪器具备温、湿、压、风、雨传感器接入口，对气象观测数据进行数据质量控制分析，判断数据是否存在错误、异常或丢失，推断出自动站传感器运行状态是否正常。便携式自动站故障检测仪在维修过程中，能够快速定位故障节点，切实有效提高气象装备保障工作效率。

关键词：研制；便携；故障；检测仪

中图分类号： P415 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.04.040

近些年，辽宁省大批自动气象站已投入使用，建设的自动站（包括国家级站、区域站、交通站、山洪站等）已超过1500套。设备数量不断的快速增长，但维护人员数量和水平基本维持不变，而设备维护手段又简单落后。所以，研制出一套符合辽宁省自动站维护保障的硬件设备势在必行。

1 故障检测仪研制背景

目前，国内气象部门并没有一套针对自动站故障检测的专用设备，导致气象装备保障人员在进行自动站设备维修时，无法快速定位故障节点，从而浪费大量的宝贵时间，造成观测数据长时间处于缺测状态。在这样的背景下，便携式自动站故障检测仪的研制，能够有效帮助装备保障人员提高维修效率，其小巧轻便并且能够迅速找到故障原因，缩短观测数据丢失时间，有利于保障自动站长期稳定运行，在气象防灾、减灾服务中起到了重要的作用。

目前，辽宁省并没有一套针对自动站故障检测的专用设备，本文总结出自动站故障检测方法，通过对观测数据的质量分析，各观测数据预先设定范围，判断自动站传感器运行的状态，缩小排查自动站故障范围。打破传统自动站维修的传统方法与模式，运用科学技术手段，自主设计研发出便携式自动站故障检测仪器。

2 设备研发的主要内容

2.1 设备功能

便携式自动站故障检测仪带有温度（包括地温）、湿度、气压、风向、风速、雨量传感器的接口，根据国家统一标准仪器内置数据质控控制模块和预先设定观测数据极值，通过显示器实时回显观测数据，判断传感器是否正常工作。

2.2 传感器测试

传感器测试方法：测量传感器的输出信号，通过仪器内质控模块和数据极值进行分析及处理，结合台站的历史数据进行比较，从而判断设备是否正常运行。便携式自动站故障检测仪支持的测量信号包括温度电阻信号、湿度电压信号、气压电压信号、风向格雷码信号、风速频率信号、雨量开关信号、地温电阻信号。

3 系统整体结构

3.1 系统物理结构组成

该仪器由中央控制板和传感器信号接收模块组成。中央控制板是整个系统的核心，主要包括微处理器单元、数据处理单元、数字信号实时显示单元、数据质量控制单元、外部接口单元、电源单元等。该仪器能够使温度电阻信号、湿度电压信号、气压电压信号、风向格雷码信号、风速频率信号、雨量脉冲信号转换成数字信号直观进行显示。

3.2 系统主要性能

便携仪自动站故障检测仪核心功能主要是由温度、湿度、气压、风向、风速、雨量数据接收模块组成的，针对这6个数据通道的连续测量，需要分别对这6个气象要素进行数据实时测量和质量控制，数据计算及显示，测量和计算的时间间隔也各不相同，因此在软件设计结构上采用分时间段分别检测的设计思想。

4 仪器研发

该仪器设计初衷完全从自动站故障检测实际需求出发，设计出能够准确、及时判断出自动站故障发生具体位置的检测仪器。该仪器检测要素包括：风向、风速、雨量、温度（含地温）、湿度、气压等常规观测要素。对于装备维修保障人员来说，该仪器在维修自动站过程中，小巧轻便，对于自动站各类故障能够进行快速响应，进行故障排查，有效的提高全省自动站数据到报率和及时率，保障自动站长期稳定运行。

5 产生的效益

目前，辽宁省自动站传统维修模式主要依靠多年的维修经验，根据故障发生的现象，主观判断自动站的故障具体位置，进行设备更换，更换后自动站如果运行正常，说明更换下来的设备有故障，需要返回進行维修，一旦问题没有得到解决，就只能逐一替换设备，直到自动站重新正常运行。期间浪费大量宝贵时间，造成自动站缺失整点数据。

便携式自动站故障检测仪成功研制，依靠科学手段推断出自动站发生故障具体位置。对于装备维修保障人员来说，该仪器在维修自动站过程中，便于随身携带，并且能够快速定位故障节点，进行故障排查，有效地提高维修工作及时率和有效率。

6 结语

气象装备维修保障人员在自动站维修工程中，使用便携式自动站故障检测仪可以便捷进行使用与操作，从而判断传感器工作是否正常。如果设备工作正常，进行下一步问题处理，检查信号线和采集器是否存在异常情况，这样就大大缩短故障处理时间，重点解决了在传统维修过程中不能准确判断传感器是否正常而进行盲目的更换备件，从而浪费大量宝贵时间，也造成数据长时间的缺测。

参考文献

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作者简介：郭宗凯，硕士，工程师，研究方向：综合气象观测。