DZZ4新型自动气象站观测仪器设备常见故障解析及维护

葛怡成 盘子墨

摘 要：新型自动气象站是气象部门开展地面气象观测的重要仪器设备，这些观测仪器如采集系统、温湿度、风向风速等传感器以及观测业务软件等，很容易受到各种因素影响而出现故障，进而造成观测数据缺测、异常等，降低观测业务的质量。因此，加强自动气象站故障维修和日常维护工作十分重要。文章对气象综合观测业务工作中自动站观测仪器日常出现的故障问题以及维修处理对策进行总结，提出日常维护管理措施，力求观测人员做好工作经验总结学习，熟练掌握操作技能，确保气象观测得到的数据更加准确、完整。

关键词：新型自动气象站;采集系统;传感器;日常维护

中图分类号：P415.12 文献标识码：A

新型自动气象站运用的是国际先进的嵌入式及外部总线技术，其结构为“主采集器+外部总线+分采集器+传感器+外围设备”方式，主要有采集器、传感器、通讯系统、供电设备等组成，性能高，任意扩展性强，并且具备多功能数据处理能力，能全方位、全自动且高时空分辨、高精度地连续不间断对各种气象要素等进行综合观测，实现自动站观测数据的采集、上传及处理等自动一体化运行，实现了气象部门当前以及未来若干年内对综合气象观测业务发展的需求。由于新型自动气象站24h连续不间断运行，这些观测仪器长期处于室外，容易受到外界因素影响，加上持续运行造成的元器件自身损耗，以及观测人员业务操作技能掌握不好等，导致新型自动气象站在运行过程中，常出现仪器、设备故障问题，使得观测数据出现缺测或不正常情况，从而使综合气象观测质量下降[1]。气象业务人员必须加强业务学习，总结工作经验，对新型自动气象站观测业务仪器常出现的故障问题总结，找出维修处理对策，并加强日常维护管理，做到气象站发生故障能及时有效处理，综合气象观测质量得到提升。

1 新型自动气象站观测仪器运行故障及维修处理

1.1 采集系统

在运行过程中，新型自动气象站采集系统的主要任务是，有效采集、检测数据并进行处理。如果采集器的采集单元发生故障问题，可能会出现数据采集后不能正常传输至计算机，监控软件不能进入，重要气象数据显示乱码、异常等现象。针对这类问题，可以先检查采集单元，造成采集单元故障的因素可能为：采集单元、采集器的主板等遭受雷电危害，或者是采集单元作用下的数据传输受到周围电磁场的干扰;对该故障的处理维修，通常参照采集单元自身的功能特点，先对通信软件参数设置的合理性及科学性进行检查，必要时给予针对性的处理[2]。一般采用人工卸载方法，先卸载掉采集的数据并进行相应处理，实现采集器复位。这时查看指示灯，如果发生异常的闪烁现象，就需要对交流输入灯以及直流输出灯作全面的检查。经测试判断各项灯均处于正常的运行状态，要考虑检查采集单元，若是采集单元被损坏了，应卸载掉采集单元并更换新的元器件。

1.2 传感器

1.2.1 温度传感器

业务运行过程中，温度传感器出现了问题，如连线错误或受到外界环境因素的干扰等，地表温度观测数据的准确性和完整性就会发生改变。一旦判断出温度传感器出现了问题，需使用万用表蜂鸣档检查温度传感器的四根线路。首先将四根线路划分为1和2、3和4两组，分别测量温度传感器的1和3、2和4线路之间的电阻值，记录测量数据为R1，此时电阻值在110Ω左右;然后测量1和2、3和4线路之间的电阻值，测量数据记录为R2，该数值相对较小，求取R1与R2之间的差值R。根据公式T=（R-100）/0.385，计算出温度值，将该值与观测到的温度值进行对比。如果得到的两组数据误差较大，可判断温度传感器发生了故障，应重新更换新的温度传感器;反之，表示温度传感器正常，也许是采集器的通道或其他地方出现了问题，结合环境对温度传感器自身特性的影响，确保传感器处于安全无误状态，使其可以正常运转，保障地面气象综合观测业务能稳定运行。

1.2.2 湿度传感器

新型自动气象站观测业务开展时，若发现湿度观测数据不能显示或有误，首先判断仪器是否自身发生了故障。当无数据时，输入对应命令检查是否有原始数据，如果不存在原始数据，要再次检查湿度传感器的运行情况，接着按照检查结果作相应的应对;湿度传感器利用模拟信号进行输出，其输出的电压值为0～1V，对应的湿度值处于0～100%范围内。通过外用表来测量湿度传感器与大地之间的电压值，得到的测量值超出0～1V范围的，说明湿度传感器已经受损，需要换新的仪器替代;否则，可能是因采集器通道受到了雷击危害等，应进行维修或换上新湿度传感器[3]。

1.2.3 风向风速传感器

风速风向传感器用于对平均风速、平均风向、最大风速、极大风速等要素的观测。当风向风速的数据显示不正常时，先查看风速观测装置如风速传感器、采集器、计算机、电缆线等运行是否正常。若风速传感器数据缺测，應该对传感器的电源部分进行查看，对老化或损坏的电源进行及时换新，但这样也未解决故障问题的，需要再次对风速传感器做检查，通常查看风速风向传感器有无受损。乌鲁木齐冬春季天气寒冷多大风，而风速传感器通常安装在较高处，可能会刮坏设备，检查到风速传感器的风叶折断，需要及时的更换传感器。电缆线长期日晒风化腐蚀较大，因此日常巡视检查时，更要加强查看，及时找出存在的异常问题并作出对应的处理，保障观测仪器的稳定运行。当没有出现风向风速的数据时，输入对应命令检查原始的风向风速数据，若无，应查看该传感器的供电是否出现异常，有无传感器输出信号。万用表用来测量传感器与大地线路间的电压值，当风杯正常转动时，测得的电压是工作电压值的一半，如果测到的电压不在规定值范围内，判断风速传感器已经损坏，应及时换新;若得出的电压值为工作电压的一半，风速传感器运转正常，判断是采集器的通道出现故障或由其他因素引发。

DZZ4新型自动气象站输出风向数据时，使用的是格雷码，风向传感器一旦发生故障，很难单独判断故障所在，可以选用正常的风向传感器先替代现有的风向传感器，若是问题得到了处理，就可判断原来的风向传感器损坏，更换新的风向传感器即可恢复正常，若问题没有得到解决，说明采集器的通道发生了故障或是进一步检查判断其他原因。

2 新型自动气象站仪器日常维护

新型自动气象站日常观测工作中，其中一个仪器出现故障就会致使整个运行过程不能正常开展，降低观测数据的准确率和完整性，严重的时候还可能会造成大量数据的丢失等。所以，一定要对自动气象站的日常操作加以重视并做好维护管理，逐步完善气象站仪器日常清洁工作的规章规定，每个观测业务工作人员都要恪守工作制度要求，不进行违规操作，每天定时校对时间，保证采集器时间和北京时间保持一致，确保误差不超过30s的范围，防止采集数据有误;定时对新型自动气象站的各种仪器设备进行检查，及时发现仪器运行过程中出现的故障及其部位，并找出相应原因，作出针对性的处理。

每月都要查看并清理百叶箱的顶部、箱内、缝隙存留的沙尘、蜘蛛网、雪等杂物，用湿毛巾或毛刷清理内部的杂物，打扫百叶箱时不能从百叶箱内移出温湿度传感器，定期查看温湿度传感器的感应部位正常与否。每年在规定的时间内检查风传感器的轴承部件，先将风向标卸下来，正常条件下轴能灵活的转动，不会产生明显的噪音;卸掉风杯，转动传感器手柄，查看中心轴是否可以灵活转动，有无噪音;要在做好密封的前提下再对滚动轴承进行清洗，检查风向标并校准其指北方向[4]。

新型自动气象站的运行是利用通信网络来传输数据的，如果网络被病毒入侵，后果严重，所以要下载杀毒软件并及时升级，定期开展自动站运行软件的杀毒，避免木马、恶性病毒插件等侵入到業务软件程序，保证观测业务质量。

其他注意事项。要定期对UPS电源进行充放电，长时间使用后，要定期检查电池有无液体流出，如果发生这种现象，就要立即换上新的电池。于每天的整点或半点前查看仪器设备的运行状况，防止发生异常，以免影响地面气象观测，同时及时处理好故障问题。定期检测仪器元器件的自然损耗情况，查看有无腐蚀等，对于那些处于恶劣自然条件下的站址，要及时对被破坏的器件作出相应的处理、换新。

3 结语

新型自动气象站作为地面气象综合观测工作顺利开展的基础，尤其是全面实现自动化后，工作效率得到很大的提升，观测数据的质量得到了很大的改进。新型自动站的多数仪器设备属于电子元器件，使用过程中极易被其他因素干扰而致损，进而影响气象观测业务数据的时效性与准确性，制约着气象台站综合气象观测工作质量的提升。随着新型自动气象站投入应用的时间越来越长，技术得到不断创新，就对观测业务人员的业务技能水平提出了更高的要求。因此，必须提高观测人员的业务水平，加强学习，不断总结经验，不断提升自身的业务技能及操作水平和故障判断处理等。对日常工作中出现的故障问题，能早发现、早处理，以保证地面气象观测仪器正常，切实提高气象站综合观测业务的质量。

参考文献

[1] 于永涛，曹海维，李栋.新型自动气象站的故障判断及质量控制对策[J].北京农业，2014（36）：12-14.

[2] 冯景.新型自动气象站常见故障成因分析及日常维护[J].科技风，2016（2）：8-10.

[3] 刘晨.新型自动气象站风传感器故障分析及维修[J].科技风，2017（3）：21-23.

[4] 曾涛，龚熙.自动气象站温度传感器在现场检定中电磁干扰源的探讨[J].电子测试，2017（19）：34-36.