高山无人值守自动气象站仪器故障分析及防止措施概述

2020-07-03李万友

科学与信息化 2020年13期

关键词：自动气象站分析措施

李万友

摘要自动气象站安装在野外，尤其是高山无人值守自动气象站，工作环境严酷，仪器的电子元器件易老化，隐性故障多，判断故障难度大，本文通过对自动气象站仪器的几起故障判断及采取的防止措施进行总结，供相关技术人员维护、维修时借鉴。

关键词自动气象站;仪器故障;分析;措施

雪峰山无人值守自动气象站，站点海拔高度1405米，气温低，全年多雨多雾，年最低气温-10.1℃，雾罩期252天，相对湿度79%以上。运行至今，前期较为稳定，由于严酷的气象环境影响，后期故障率增加，主要为隐性故障。

1雪峰山无人值守自动气象站仪器故障及其判断处理经过

1.1 开关电源火线对零线跳火

2016年12月26日，雪峰山无人值守自动气象站从夜间12时起无资料上传，到站点现场检查，发现电源箱开关电源没有直流输出，换上备用开关电源后恢复正常供电，拆开开关电源后发现电路板上火线输入端铜箔己烧断。

1.2 接线插片与导线连接处焊锡氧化断路

2018年2月6日，雪峰山无人值守自动气象站无资料上传，到现场检查，太阳能控制器负载端无电压输出，其电池接线端也无电压，进一步检查，发现连接蓄电瓶蓄负极的接线插片与导线连接处的焊锡严重氧化，导致断路，剪断插片直接用导线连接蓄电瓶蓄负极后，太阳能控制器负载端有电压输出，自动气象站正常上传资料。

1.3 数据采集器COM0口供电不稳定

2019年5月20日上午，通过监控发现，雪峰山无人值守自动气象站从19日夜间21时45分起无数据上传，到白天数据又恢复正常传输，根据以往的经验，先从移动基站方面找原因，同移动公司联系后，得到的答复是：移动基站没问题。于是，我们于05月23日抵达站点，现场用替换法对自动站通讯模块和SIM卡进行检查，故障依旧，判断通讯模块和SIM卡没有问题。我们把故障原因继续锁定在移动基站方面，经过同移动公司协调，5月29日，移动公司派出网优部陈工、袁工和我们一道连夜赶往雪峰山无人值守自动气象站，对现场信号进行测试，进一步确定移动基站没有问题，接着，把无人值守自动气象站2G通讯模块替换为4G通信模块，还是无数据上传，回住地后分别拿备用的2G和4G通信模块连接电脑进行脱机测试，发现通信模块都能连通中心站服务器，所发送的数据包能接收、能处理，把脱机测试能上线的2G和4G通信模块分别连接到自动气象站数据釆集器上后还是不能上线，我们把怀疑对象转移到自动气象站的仪器上面，凌晨，我们又到站点现场仔细观察了在用的4G通讯模块指示灯的变化情况，发现网络、工作、数据三个状态指示灯依次点亮后，又同时熄灭，周而复始，通信模块指示灯的这种变化方式还是第一次遇到，同生产厂家技术专家联系，分析可能是数据釆集器COM1口供电有问题，把通讯模块通过数据线连接到COM0口，通电后，通讯模块瞬间启动，指示灯正常闪烁，数据正常上传[1]。

2雪峰山无人值守自动气象站发生故障的原因分析

开关电源火线对零线跳火，表明输入端火线与零线间阻值减小，引起短路，电路板上火线电流过大，铜箔被烧断;接线插片与导线接处的焊锡严重氧化，电阻很大，导致断路;数据采集器COM1串口供电不稳定，白天温度高，供电电路内阻减小，COM1窜口供电能力增加，夜间温度低，COM1窜口供电能力不足，说明电路内部元器件接触不良。

这些故障虽然发生在不同的部位，归根结底与温度和湿度等气象条件密切相关，尤其是湿度影响最为明显，仪器长期工作在恶劣环境下，加速内部电子元器件性能衰减、电路和焊点的氧化，引发隐性问题，因此，仪器设备的防潮、防腐非常重要。

3雪峰山无人值守自动气象站仪器系统故障的防止措施

根据上述故障原因分析和仪器系统的现状，为有效地防止或减少自动气象站仪器系统故障，我们采取以下措施：

3.1 更换旧设备

（1）更换采集器。原用的数据采集器型号是ZQZ﹣BH 、地温分采集器型号是ZQZ﹣BA，厂家已停止生产，由于严重老化，而且数据采集器还带病工作，随时都有崩溃的危险，因此，数据采集器、地温分采集器分别更换为DZZ4型业务站用的WUSH-BH数据采集器和WUSH-RG地温分采集器，可靠性、通用性更强。

（2）更換温度和湿度传感器。原用的温湿度一体传感器、地温传感器，长期在高湿、低温环境下工作，性能衰减，更换新的温湿度一体传感器和地温传感器，提高数据的准确性。

（3）更换机箱。原用的数据采集器机箱、地温分采集器机箱、电源机箱老化，密封不严，导致机箱内水汽重，上述机箱全部更换为新机箱。

（4）改造供电系统。原蓄电瓶容量偏小仅为38AH，更换容量为100AH的大蓄电瓶，原太阳能电板换为同型号的新太阳能电板，原开关电源更换为体积小、绝缘性好、电磁干扰小的进口原装开关电源。

3.2 强化防护

分别在电源箱、数据采集器机箱、地温分采集器机箱、温湿传感器信号线与信号传输电缆转接盒里放置干燥剂，密封机箱空置穿线孔;剪除电缆线被氧化的部分，接头压接管形接线端子。

4结束语

2019年8月，雪峰山无人值守自动气象站实施仪器故障系列防止措施后，运行状态良好，据统计自2019年9月至2020年4月，数据传输及时率为99.86%，数据可用性为98.80%，运行质量明显提高。