地面气象观测站异地值守故障分析与处理

崔云鹏

(山东省枣庄市峄城区气象局，山东 枣庄 277300)

1 引言

随着城市化进程不断发展，地面气象观测站台站观测环境破坏日益严重，国家级气象站搬迁至较为偏远的郊区为城市发展腾空间的现象较为普遍。随着台站搬迁观测环境改善的同时，地面观测站距离办公区域较远给气象服务工作的开展和气象测报值班人员的生活带来的诸多不便成为又一大难题。峄城国家气象观测站是2019年新搬迁的台站(设备型号为DZZ5型新型自动站)，因观测站距离办公区域较远，故采用异地值守的方式进行观测。值班人员每周定时实地维护地面观测场，利用计算机远程操作控制地面测报软件编发报文，通过视频实景监控系统辅助观测，一旦观测场设备出现问题远程无法解决故障时值班人员将立刻赶往现场进行故障维修。现将一年多异地值守观测过程中出现的地温故障、日照传感器故障、网络故障、降水现象仪故障进行分析，分享解决此类故障的经验，为台站观测人员设备保障时提供参考。

2 故障分析与处理

2.1 地温故障

故障现象：2019年夏季在异地值守过程中出现浅层地温故障，10 cm、15 cm、20 cm地温分钟数据出现连续跳变比正常值偏高的现象，在未进行人为干预情况下1～2 h后地温数据自动恢复正常，故障发生时业务人员到达观测场检查地温分采集器供电系统正常,蓄电池电压正常，检查接地线连接完好，检查ISOS软件参数设置并未更改，给地温分采集器断电后又重新恢复供电地温数据暂时恢复正常，查阅视频监控系统未发现人为损坏仪器设备的现象。第二天又出现此类故障，反复数10 d左右。此期间更换地温传感器，故障仍未解决。

解决方法：峄城国家气象观测站位于峄城区中华石榴博览园内，通过跟博览园门卫室沟通发现地温故障发生时博览园内部工作人员正在打开水泵开关给园内石榴树浇水，水泵位置距离观测场位置较近，水泵的供电线路和观测场的供电线路来自同一个变压器，判断水泵可能存在漏电出现了电磁干扰和元件会通过电磁感应产生微弱的静电弱电压，造成地温数据异常。后续和石榴博览园管理人员沟通后更换新的水泵，同时重新观测站做好地温分采集器的接地线，浅层地温数据恢复正常，之后并未出现类似故障。

2.2 日照传感器故障

故障现象：2019年7月暴雨过后DFC2型光电式数字日照计出现无数据现象，查询传输日志，日照传感器分钟数据出现缺测现象，业务人员利用气象通信网络远程操作地面气象观测软件命令端口给串口发送“READDATA”命令分钟数据没有返回值判断硬件故障，业务人员立即赶往地面气象观测站。

解决方法：检查日照传感器机箱供电正常，重新拔插航空插头，数据并未恢复，检查保险丝并未熔断，电源控制器接线端子接线并未松动，用万用表测量机箱防雷板9端和10端电压，显示电压为13V，用计算机直连日照传感器打开串口助手(设置波特率为9600,8，N,1)，发送读取分钟数据命令无数据返回，将数字日照计断电重启后无启动信息返回，判断为数字日照传感器故障，联系厂家更换新的光电式数字日照传感器后设备恢复正常工作，数据采集正常。

2.3 网络故障

故障现象：2019年9月因观测场外公路修路导致业务值班室专线光纤被损坏，应急网络传输所使用的联通3G无线上网卡并未正常切换，造成地面气象观测站观测数据未在规定时间段内正常上传，业务值班室电脑远程连接失败。

解决方法：业务人员立即赶到台站值班室重新安装联通无线上网卡驱动程序并完成相关设置，利用应急网络上传观测数据，同时联系联通公司工作人员找到光纤断裂的处将光纤重新进行熔接恢复正常使用，值班室网络恢复正常运行。后续联系联通公司人员将光纤线挂起在电线杆上，避免出现二次断网的现象发生。

2.4 降水天气现象仪故障

2.4.1 故障现象之一及解决方法

故障现象1：2020年2月在晴好天气条件下降水现象仪出现观测成功率为0的故障现象，观测软件重启后界面中降水现象仪数据显示非连续性的“—”符号，其他观测仪器新型自动站、日照传感器、能见度传感器等设备观测数据显示正常。查询传输日志，发现降水现象仪存在间断性数据错误、乱码、通信超时现象，后期直接影响地面综合观测业务软件自动关闭运行。检查地面综合观测业务软件中降水现象仪参数设置正确，通讯端口与串口服务器端口一致，值班人员到值班室重启电脑后故障依然存在，检查降水现象仪设备供电正常，用万用表测量测量电源的4和6端(图1)后发现电压为12.3V，蓄电池电压为13.8V，电源电压和蓄电池电压正常。使用转接线将降水现象仪直接连接笔记本电脑，打开串口助手(设置波特率为9600,8，N,1)发送“READDATA”命令分钟数据能正常读取到，且返回值正常，判断降水现象仪传感器正常。

图1 DSG5型降水现象仪结构示意

解决方法：保障人员后期把降水现象仪断电后用万用表分段做通断测试, 测得串口服务器PORT口出R、G和T、G之间存在两个-4V左右的电压, 符合RS-485通讯电平工作要求，而通信线另一边的主采集板输出端口处R、G和T、G却只有一个-4V电压。判断为设备的通讯故障，故障为RS-485型通信线接地线断路而引起的故障。重新用铜线对降水现象仪采集板进行接地连接，降水现象仪通讯恢复正常，观测软件正常运行。

2.4.2 故障现象之二及解决方法

故障现象2：降水现象仪多次在晴好天气下出现雨、毛毛雨等降水天气现象，值班人员通过结合当日天气实况，查询实时监控，询问观测站门卫室等途径判定为异常记录。

解决方法：观测数据以人工判断为准，人工删除错误记录。在日常巡视维护仪器过程中加强对降水现象仪的维护清洗，保持周围良好观测环境，避免飞虫、蜘蛛网、灰尘等杂物对观测仪器的影响造成降水现象仪的错误判断，此外，观测人员还应当提高专业知识与能力，使其能够及时、准确地把握数据的对错并进行判断与处理，进而为准确判识降水现象参考依据。

在异地值守过程中业务值班人员要有高度的责任心和认真负责的工作态度，严格按照各项规范切实做好各种仪器的日常巡视与维护工作，及时做好应急网络的驱动更新，以大大减少人为因素造成的观测误差。网络传输是地面气象观测数据传输的根本和基础，有条件的台站可以多申请一条网线当做备份，同时地面气象观测站搬迁时要做好观测设备的安装和接地工作，峄城国家气象观测站出现的故障除设备自身因素外大部分是由于设备的接地线松动而引起的。

3 结论

气象现代化事业的发展和地面气象观测自动化的改革为国家级气象观测站无人值守创造了有利条件，但异地值守出现的各种不可控因素成为异地观测的阻碍，这就要求气象观测站的异地值守不仅要求台站要充分考虑到故障发生时的应急保障措施，包括仪器故障、供电故障、网络故障等，业务人员还要有熟练的业务知识和故障发生时能有效解决故障的业务水平。值班人员要加强对仪器设备的维护保障工作，不断总结经验，保证设备正常稳定运动，时刻关注观测场的数据采集和上传情况，只有及时地发现问题，才能更好地保证地面观测数据的传输及时和准确。