自动气象观测站使用中常见的故障与维修

关志梅 刘永

摘要：

随着我国气象观测技术的不断革新和完善，自动化气象观测站已全面建成并投入使用，大大提高了观测数据的真实性、可靠性和科学性，使得社会各项生产工作得以有序进行。然而，由于自动气象观测站涉及到许多知识和技术，在出现通信故障时，无法及时开展维修工作影响业务质量。对此，深入研究自动气象观测站的常见故障并提出有效的维修策略具有重要意义。

关键词：

气象观测站；常见故障；维修措施

中图分类号：S16

文獻标识码：A

DOI：1019754/jnyyjs20190315067

引言

自动气象观测站是现阶段较为先进、预报准确率较高的地面气象遥测系统，具有很强的时效性和科学性，不仅能减轻技术人员的工作量，提升效率，还能为气象灾害预防提供必要的参考资料。针对自动气象观测站结构复杂的特点，要求业务人员在丰富专业知识的基础上及时应对各种突发故障，确保其安全、稳定运行，满足气象服务的需求。

1自动气象观测站的工作原理

自动气象站主要由硬件和系统软件2个部分组成。前者包括传感器、采集器、通讯结构、电源、计算机等，后者包括采集软件、地面测报业务软件。为了实现气象观测站的自动、远程监控，还需配置监控软件，时期与气象中心站连接形成自动观测系统。目前国内自动气象站多采用集散式和总线式2种体系，CPU为核心，由采集器集中采集、处理并分散配置信号；以总线为核心，挂接不同功能板块来采集、处理并分散传感器信号。随着气象要素的不断改变，监控系统中的各感应元件会出现不同的电流变化，这种变化被CPU实时采集，通过线性和定量处理，将工程量转变为要素量，再经过筛选得到气象要素值并储存于采集器中。配有计算机的气象站，采集的气象要素值可直接显示在计算机屏幕上，并以规范格式置于硬盘。

作为一种运用范围较广的新型地面气象观测系统，具备自动收集、检测、信息存储、处理和传输的能力，不仅能运用于气象部门进行气候观测，还能用于环境勘察、军事、农业生产等需要气象因素加以支持的领域，能为公共气象服务提供重要的数据资料。自动站安装了气象要素传感器，当外界环境和气象条件发生改变时，传感器就会发生相应变化，由采集器进行信息采集并处理，并上传至指挥中心，从而得到不同气象要素的实时观测数值，这些数值将通过通讯接口被统一传输到计算机内，再经过数据处理器加工后生成气象预报所需要的数据资料，实时形成报表。总体而言，自动气象站的出现极大地提高了气象预报业务的准确性和科学性，使得工作效率不断提升。但与此同时，自动气象站所具有的各项功能要以多个复杂的系统组合制成，一旦在某一环节出现故障，都有可能导致整个气象站崩溃，造成数据误差偏大或脱离实际，严重时可导致资料丢失。因此，认识自动气象观测站的常见故障非常重要，就现有的维修和养护经验来看尚存在很大问题。

2自动气象观测站的常见故障与维修

21气压传感器故障

当前在自动气象观测站中安装的气压传感器主要是膜盒式电容气压传感器，会随着外界空气中的气压变化而变化。真空膜装置中设有弹性膜片，膜片会自动根据外界气压的实际大小而发生比例性变形，从而使传感器的电容量值发生改变。通过测量传感器则能准确计算出气压值。要在传感器出现故障前及时检测出来，可运用分析归纳法。即首先随机选择一段分析时间，然后通过对比检测自动站在随机选择的分析时间内测得的气压测量数据和人工观测数据，两相对比，如果发现差异过大，则可初步判断为气压传感器出现故障。

在开展气压传感器的维护工作中，要先关闭自动站的电源，切忌带电操作，否则会造成触电危险；摘除传感器上的固定螺丝，同时拔去连接插头；再观察仪表数值，判定故障并进行处理。如果采取维修无法消除故障，则要考虑直接更换备用原件。在自动气象观测站运行时，如果出现气压数据出现缺失的状况，可首先检查气压采集器是否出现故障，如无气压值显示，则可判定为电源故障，如电源连接正常，而采集器不显示数据，则可直接判定为气压传感器故障。

22电源故障

出现电源故障的主要原因是电源控制器故障或电池故障。前者一般表现为采集器无数据显示和上传，特别是夜间和长时间阴雨天气。由于控制器出现问题，导致蓄电池无法正常充电，当电池的电能耗完时电压会逐渐降低，小于5V时采集器便会自动关闭。另一情况是采集器所获得的多个气象要素值出现异常或无法启动，这便是传感器供电异常状况。

电源故障的判断方式可采用通信终端检测上传数据值。数据返回格式为风向、风速、气温、分钟雨量、气压、湿度、电压等。发现电压值过低时，说明供电不足；发现采集器无法启动，则为电源控制器损坏。可使用万用表测量保险管是否烧坏，如果正常，则断开电源控制器，使用万用表测量空载电压，并连接控制器与电池板。万用表无电流或电压变化，则说明电池板有故障。不同电池的电流和电压大小有所不同，维修人员需要特别注意使用太阳能电池的自动气象站在遇到日照条件不足时，极易出现蓄电池充电故障。对此，判断为电源故障后，应及时更换电源部件；对于太阳能电池，引发供电故障的因素有很多，主要是光照不足无法为蓄电池充电，因此夏秋两季可不更换电池，春冬两季则要更换电量充足的蓄电池。

23采集器故障诊断维修

采集器故障是自动气象观测站常见的故障之一，通常表现为内部程序锁死，无法及时采集数据或要素缺测，数据无法正常上传至计算机。此类故障的判定，要先确定蓄电池的电流、电压供应是否正常，一般需达到12V。查看方式为断开电源控制器，观察蓄电池能否供电，并重启采集器，通过通信终端检查采集器的数据能否恢复正常，如无较大变化则可判断为内部程序锁死。故障排除可直接重新连接电源控制器，恢复电池供电。

如果控制器重启后气象要素仍无法全部测出，则将相应传感器放于通道上采集。采集器能正常运行，则可判定为通信故障，需要尽快更换采集器并连接好电源控制器，恢复正常供电。

采集单元出现故障，主要表现为收集的数据无法上传到计算机或丢失，监控软件无法进入，引发故障的原因有雷击、电磁干扰等，造成控制面板和采集单元的损坏。维修人员要检查好通信软件是否出现参数错误，在人工卸载数据后将采集器复位，如发现指示灯闪烁间隔时间与往常不同，则观察交流输入灯是否正常，正常则说明采集单元出现故障，应对方法是更换采集单元。

24温湿度传感器故障

观测系统中设置温湿度传感器是基于铂电阻传感器，其中湿度的检测是由电容性高分子薄膜传感器进行实时感应，而温度则是由探头顶端机械能感应，故障判断是通过烧结的过滤器，如图1所示：

测量1、2两个部位对应的电阻，并设定为R2，R1与R2的差值为R，其与气温对应关系为：温度等于0℃，則电阻值为100，每当温度改变1℃，则电阻值变化0385。根据公式计算出当时的外界温度与标准温度的差异，初步判断出温度传感器的具体情况。如果两者数值相差较大，则要考虑温度传感器出现故障，采取更换传感器的方式。湿度传感器的判定方式是测量输出线号与GND线的电压值，当电压值大于1V，则应更换湿度传感器。

25通信故障

多出现与数据传输环节，主要是因为GPRS系统损坏或观测点信号不稳定导致无法正常使用。出现故障时，查看GPRS系统天线安装是否有问题，观察信号强度判定传输是否稳定，并使用替代法检测数据卡是否出现故障。天线故障的处理方式为更换天线，如果是因为信号不稳导致数据传输困难，则要联系当地运营商调整GPRS信号，优化系统，尽早恢复通行功能。

3结论

自动气象站能给气候预报、农业生产等工作带来极大的便利，同时也应时刻注意各类工作元件容易出现的故障和问题，会导致气象站无法完成数据采集、计算等工作。针对故障原因的多样性和不确定性，在判断和排除上存在一定的困难，因此需要技术人员熟练掌握整个系统的工作原理，并逐步分析故障部位和原因，找出最适的解决方案。在维修过程中，要做好总结和记录，从而提高观测站系统的故障检测率、维修率，为自动气象站的稳定运行提供安全保障。[JP]

参考文献

[1]

姜冬梅，薛亮美.区域气象观测站常见故障分析及解决办法[J].山东气象，2016（01）：69-71.

[2] 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）：42-44.

[3] 李倩，陈明，盖晓波，陈洪利.自动气象观测站故障诊断与处理[J].山东工业技术，2015（17）：201.

作者简介：

关志梅（1978-），女，云南省姚安县人，本科，工程师，研究方向：气象设备保障。