新型自动气象站仪器设备运行故障及日常维护

张耀春

内蒙古锡林浩特国家气候观象台，内蒙古锡林浩特 026000

新型自动气象站能够实现对气象资料的自动监测与处理，能够适应现代气象发展的需要，在气象灾害的防治工作中起着举足轻重的作用。由于其具有使用方便、准确率高、处理时间短等特点，使得被广泛运用于气象预测中。以往的气象观测多以人工方式进行，人为因素对其观测数据的准确性影响较大，加之需要24 h连续观测，导致工作效率低，资料收集、天气预测精度下降。随着科技的发展，气象站内各种新的自动化仪器、设备的技术水平得到了极大的提高，这也极大地提高了气象资料的准确度和工作效率，减轻了气象工作者的工作负担，为气象工作的顺利进行提供了有力的保障。与此同时，高科技的仪器设备在长期的运行过程中也难免会出现故障的情况，为确保仪器设备的正常运行，必须做好日常的维护工作。

1 新型自动气象站概况

新型自动气象站是一种能够对气象观测资料进行自动监测与储存的设备，主要包括软件和硬件2个系统。新型自动气象站的硬件系统部分包括采集装置、传感器、外部总线和周边装置，采用外接总线技术对采集系统进行扩充和调整。采集机和终端电脑的串口数据通讯采用长条传输。新型自动气象站系统之间存在着相互补充的关系，如果有一个部件出现问题，将会对观测工作产生不利的影响，其在使用过程中，会发生各种各样的故障。员工应根据这些问题的不同情况，找出问题所在，并制定相应的应对措施，保证新型自动气象站能够正常运行。目前，新型自动气象站不只是停留在气象事业中的应用，其还被广泛运用于林业、农业、环保等各个领域，在社会生产和生活的发展和进步中扮演着重要的角色[1]。

新型自动气象站可以实时监测各种气象指标，如温度、湿度、风速、风向、雨量、气压、光合辐射、蒸发、土壤温度、土壤湿度等，并可根据具体情况灵活地安排气象要素。此外，它可以在很多自然条件下工作，通过精密的系统结构收集各种数据，具备海量的存储能力，可以长期保存大量的气象资料，方便统计分析不同行业的气候变化。新型自动气象站通常使用降雨感应器获取降雨资料，而在感应器上方有一个倾盆器，当收集到足够的降雨后，就会倾泻到下方的量筒内，由设于量筒上的感应器将降雨资料转换为电子讯号，由无线讯息传送至资料中心进行处理。自动气象站通常采用温度传感器进行温度测量，其具有测量大气、土壤、水等多种功能，应用范围广，适合于不同的环境。与传统的小型气象站相比，新型自动气象站以LED显示技术为基础，具有时效性强、覆盖面广、传输内容灵活、可控性强、信息多样化、预警符号显示突出、实用性强等特点，为各类气象预警信息的及时发布开辟了一条新的、专业化的道路。新型自动气象站是一种在室外进行观测的设备，在运行时，不可避免地会受到雷雨、暴风雪、烈日等自然气候的影响。在这种恶劣的天气条件下，安装了一个不锈钢的金属支架和一个户外的保护箱，可以保证其在恶劣的环境下正常工作。

2 新型自动气象站仪器设备运行故障

2.1 采集器采集单元故障

闪电会使主采集盘和采集装置受到破坏，或受到 EMI干扰，也会影响到正常的数据收集。由于采集设备的故障，往往不能将观测到的资料上传至电脑，造成了监测系统的不稳定，从而引发部门的气象资料丢失和代码混乱等问题。因此，必须对采集装置中的通讯部件的有关参数设定进行检验，并对所观测到的资料进行人工分类和处理。若采集装置上的指示灯不正常地闪烁，而直流及交流输入指示灯仍能正常工作，说明该采集装置已失灵，需进行专门的维修。

2.2 气压传感器故障

如果压力传感器的压力值出现异常波动，则应检测其接头部位。另外，要注意空气压力传感器的排气口有无杂质，如果压力传感器出现问题，要马上关掉，如果没有故障，那就需要更换新的压力传感器[2]。

2.3 温湿度传感器故障

如温度过高，则采用硬体试验法，对其进行测量，并与实测电阻进行比较，如超过标准，应及时更换传感器。发现有温度示值不稳、间断的异常、缺测等异常情况时，要检查接线端子有没有虚接、生锈、电线有没有损坏、有没有被老鼠啃过、屏蔽导线的接地等情况，如果有则应及时更换传感器，并将松动的电线固定好。如果湿度没有变化或者超差，那么要用万用表测量传感器的电源是否正常，再根据湿度检查传感器的输出电压，如果不符合，就要进行更换。检查感应器的表面有没有大量的污垢，如果有，请仔细擦拭灰尘并清洗滤芯。如果湿度变化不定，要检查电线的接线是否牢固，出现松动要重新接上。

2.4 雨量传感器故障

在地面气象条件下，若有降雨，而降雨感应器没有记录，此时要对感测器进行检测。若雨量较小，传感器无记录，则可能是感测器的测量准确度不够或集水器有问题，应改善倾覆机动性；若有大量的降雨，但是没有任何的感应记录，应仔细检查雨水感应器，查看是否存在障碍，并且在同一时间进行清洗。一般情况下，最容易发生阻塞的地方是小型的漏斗和排水孔。一旦这些地区被阻塞，就必然造成雨水不能流入计量桶，计量桶不能准确测量。此外，还要对翻斗车进行检查，查看是不是因翻斗车变形而导致翻斗车不能正常转动，造成不正常的测量；如有变形，应立即进行更换。若感应器内部无问题，应检查讯号、导线、簧片开关、螺杆等，并确认其是否完好；如有问题，应立即进行维修。如果需要，必须进行替换，以维持雨水传感器的工作状态。

2.5 风向风速传感器故障

因为风向传感器长期处于运转状态，轴承会由于摩擦而产生故障，从而引起旋转阻力的持续增大，进而造成旋转的柔韧性不足。在对风向进行观察时，如果一个方向或几个方向没有改变，就可以判定为一个方向不完整的风向传感器。一般情况下，值班人员难以察觉到这种故障，必须仔细查看，并根据雷达、 EWIPS、地面月报表等数据进行分析。通常出现这种故障的原因是格雷码的风向受损。对此，测报人员要及时解决。如果风杯不能正常旋转，测报人员应先检查风杯总成，看看是否有松动，如有松动，要立即拧紧或更换。如果出现开度过高的问题，通常是由于仪器的老化和润滑的干燥等原因造成，相关人员应立即进行清洗和维修，或者直接更换[3]。

2.6 综合集成硬件控制器故障

在DZZ5型自动气象站的主采仪与值班室的通讯线路相连接后，在正常的传输条件下，自动台的工作和通讯都在正常的条件下，可以初步判定该系统的集成硬件控制器有问题。此时，先关掉商业软件，然后打开串口助手，调整一下频率和观察装置的设置，然后给系统发出一个命令，如果这个命令是正确的，那就是商业软件出现了问题。如果没有资料传回，则是由于综合硬件控制器或观察设备出现故障，必须进行维修或更换。另外，在实际工作中，光纤容易断裂，室内外的 RT灯通常熄灭，但在不完全断裂的情况下，灯泡仍能正常工作，这时要使用专用的测量仪器对其进行测试，如果出现问题，必须立即修理或更换。

2.7 地温变送器故障

在新型自动气象站的地温传感器中，一般都是在距离地表较浅的地温和深度地温传感器之间连线的中间位置，与地表之间的间隔不少于0.5 m，并保证其具有良好的接地性能，并使采集器能够与12个接口上的传感器进行数据采集、计数、延时、控制电路等工作，并保证12个接口能够正常地与采集器相连接。一般故障发生在浅部地温采集资料上，若发现异常，可采取排除方法，先检查电脑是否正常，若电脑无异常，再检查地面温度或其他外界因素，若无影响，则表示地面温度计发生故障。此时，观察人员需要检查与地温传感器相连的电缆是否存在问题，若电缆正常，那就检查插在地温传感器里的芯片，如果没有问题，可以把1～4的地温终端和18～21的地温终端交换。为了检查浅层温度是否还存在异常，可以将标准表和温度传感器放入清水中，若温度偏差大于0.5℃，则表示地温传感器有问题，而只要更换温度传感器，就能解决浅部温度数据异常的问题。

2.8 计算机通讯故障

好的通信模块既能保证自动气象站稳定工作，又能极大地提高自动气象站的监测质量。在实际观测中，由于雷电等原因，可能会导致通信线路的故障，从而导致新型自动气象站与计算机无法进行实时的数据通信，从而影响到观测数据的准确性和完整性，以及气象预报的质量。面对这一故障，观察员应检查电缆与电脑之间的通信方式，检查通信方式有无异常，通信软件的串行隔离，串行接口的设置有无异常[4]。若通讯系统的串口组态与串口隔离器均有异常，观察员可将2个串口隔离器同时移除，并将2个端口连接，然后检查电脑与自控台能否进行数据通讯，若能，则表示串口隔离器已受损，重新更换串口隔离器，即可解决问题。若有问题仍未消除，应立即上报给上级部门，由专门的通讯专家对其进行检查，并及时处理，确保电脑正常、平稳地工作，保证自动气象站的观测品质。

3 新型自动气象站仪器设备的日常维护

3.1 雨量传感器

在自动气象站的维修保养工作中，每个月都要进行一次雨水感应器的检查和维修，要及时清理有淤泥的地方，并检查翻斗的弹性。自采用重力式重力传感器以来，新型自动气象站已能够监测固体降雨。观察员要定期清洁雨水感应器，清洁称重传感器的嘴边缘的蜘蛛网，并把水桶里的东西清理掉，确保不会对观测数据造成任何影响。出现暴雨时，一定要检查水桶，以免造成测量的误差。冬季温度偏低，应及时加入防冻剂，避免桶内的液体结冰，并及时将桶外的雪清理干净。

3.2 温湿度传感器

新式自动气象站的温度、湿度感应器大多安装在离地1.5 m的百叶箱内，维修人员要定期清除百叶箱内的污垢和尘埃，保证百叶箱内部的空气能与外界正常的交换。在有条件的情况下，需要对温、湿度传感器进行定期的校准，在测量结果有偏差时，应调整标有“DRY”“WET”的电位差仪。在使用感应器时，会有一些粉尘掉落在感应器上，要用小毛刷清洗，尽量不要把感应器放在有腐蚀性的有机溶剂中，这样才不会影响到其正常的工作和使用。

3.3 采集器

采集器是自动气象站的关键部件，在气象工作中起着举足轻重的作用。在采集器设备的日常维修中，应检查箱体底部的出线孔是否密封，不得放置其他设备，并定期清理收集器表面的灰尘和其他杂物，确保在拔出和插上接线柱或更换新的感应器时断开电源。

3.4 气压传感器

在进行气压传感器的机箱安装工作时，应小心地开启机箱的门，以便避免过大的气流对压力传感器的工作造成影响。保证其通透，防止粉尘、杂物等堵塞压力传感器，从而影响到压力传感器的工作[5]。

3.5 综合集成硬件控制器

为了避免由于集成式硬件控制器的光纤端口被污染而影响观察资料的传送，因此在平常的情况下，当有插拔光纤时，应使用脱脂棉和酒精清洗和保养。另外，要经常更换电池，加强内部的光电变换器的维修，以保证一体化的硬件控制系统的正常工作。

3.6 风传感器

要做好对风传感器的保养，确保风向和风帽的稳定、灵活，不会影响整个系统的运行。在遇到大风、沙尘暴、暴风雨等天气后，应及时检测风敏元件的指针等部位，并科学地清洗附着在零件上的杂质、污物，注意保养操作法，辊轴应在密闭、不沾尘的环境下进行加工。

3.7 地温传感器

新型自动气象站仪器设备的日常维护工作，还要注意地温传感器的维护。尤其要注意地温传感器在雨季的保养，及时检查传感器的接头有无问题，安装状态是否符合有关的规范，并确保地面平整、疏松。

新型自动气象站是一种以综合硬件控制器为核心的自动化监测系统，其仪器设备故障原因有很多，其中有软硬件损坏、环境干扰等，还有一些故障是由于使用不当或维修工具不正确所致。气象站工作人员根据本研究提出的维修建议，对设备进行维修，可大幅降低故障发生率。根据研究提出的故障诊断思想，能够对自动站进行故障诊断，使其恢复正常运行，从而使故障持续时间大为缩短。但在实际维护工作中，由于各种原因造成的故障错综复杂，只有通过不断地积累经验，充实知识库，才能提高自动站维护工作的效率，保证数据的连续采集与传递，进而提高服务质量。

4 结束语

新型自动气象站设备仪器的正常运行对气象监测工作而言至关重要。在具有先进科学技术支撑的新型自动气象站设备仪器的运行过程中，难免会发生各种各样的故障问题，影响气象监测数据的科学性和准确性。因此，新型自动气象站设备仪器的日常维护工作必不可少。相关工作人员必须准确认识和把握新型自动气象站采集器、气压传感器、温湿度传感器、雨量传感器、风向风速传感器、综合集成硬件控制器、地温变送器、计算机通讯等不同仪器设备在运行过程中出现故障的原因和现象，并采取有针对性的、科学有效的措施进行解决。在新型自动气象站设备仪器的日常维护工作中，要确保维护工作足够全面，真正将维护工作落到实处[6]。分析新型自动气象站设备仪器运行的常见故障，落实设备仪器的日常维护工作，能够为设备仪器的正常运行提供保障，助力气象站的进一步发展，最大限度地发挥出新型自动气象站的优势和价值，从而为气象事业作出更大的贡献。