关于自动气象设备维护及通讯网络保障研究

2023-04-06樊江伟张孝峰

科技与创新 2023年5期

樊江伟，张孝峰

（烟台市气象局，山东烟台 264000）

在自动气象站的运行过程中，各种自动气象设备与相应的通讯网络是自动气象站开展工作的基础，而自动气象设备的故障与通讯网络的故障就成为了影响自动气象站运行的基础。只有加强对自动气象站设备的日常维护与通讯网络的保障，才能使自动气象站的工作更加顺利的进行。通过使用通讯网络将自动气象站与气象部门中心站进行连接，就可以在自动气象站设置的区域自动监测空气温度、空气湿度、土壤温度、风速、能见度、降水量等10 余种气象要素，对于弥补中国气象行业在小范围空间内的监测空白，提升气象行业的工作质量有着重要的意义[1]。

1 自动气象站设置的重要性

1.1 改变了气象行业的服务方式

自动气象站是一种基于现代计算机技术基础之上发展而来的一种气象监测自动化的工作方式，可以自动收集多种类型的气象数据，并且将信息上传至总站分析出相应的气象预报结果。由于自动气象站脱离了人工的束缚，因此可以全天候对自动气象站一定范围内的气象状况进行监测，而这直接改变了原本气象行业的服务方式。以往的气象行业服务往往是采用24 h预报的方式，但在自动气象站设置之后，工作人员就可以在相关程序的辅助下随时对自动站所提交的最新气象监测数据进行分析，从而将气象监测结果进行实时化的更新，使用户能够更方便地获取最新的气象信息。

1.2 提升了气象行业的服务效率

在中国，自动气象站的设置使气象工作实现了脱离人工的自动化，而这样的自动化工作方式使气象行业的服务效率实现了进一步的提升。在以往的气象行业服务过程中，需要依靠人工对于气象站一定范围内的气候要素进行分析，这样的气象服务方式不仅需要耗费大量的人力与时间，而且对气象的监测结果只在一定的空间范围内有效，因此难以为用户提供精确到地区的气象预报；而自动气象站的设置与发展，就可以在提升气象检测的工作效率的同时，进一步提升气象预报的准确度，从而使气象行业的服务效率获得大幅度提升[2]。

2 自动气象设备的维护方法

2.1 对采集器的维护

作为自动气象站运行过程中最为重要的设备之一，采集器的功能障碍对于自动气象站的功能运行会造成极为致命的影响，因此在自动气象站的维护过程中，最重要的工作之一就是对采集器进行维护。随着科学技术的发展，中国自动气象站的建设规模也在逐渐扩大，而在这些自动气象站的运行过程中，大多数气象站所使用的采集器都是相对先进的DZZ4、DZZ5型区域站采集器。但是，由于中国自动气象站的发展相对较晚，技术与国外存在一定的差距，因此很容易因为各种因素导致采集器产生功能障碍，因此工作人员进行严谨的日常维护工作，才能保障自动气象站的正常运行。

首先，工作人员在日常维护过程中尽量避免随意对采集器进行移动，同时时刻保持采集器的洁净，避免因移动采集器引发的振动或内部进入灰尘导致采集器内部接触不良，进而影响采集器的功能；其次，工作人员需要定期对采集器及其相关联的计算机进行重启，一般来说需要一周左右进行一次，以此保障采集器与关联计算机的时间同步，避免因时间误差而产生异常数据；最后，工作人员需要定时对采集器上各种标识采集器工作状态的指示灯进行查看，确认指示灯的闪烁状态及闪烁频率，尤其在出现一些极端天气时，更需要加强对采集器工作状态的监督，发现异常现象后及时进行解决。例如，当发现采集器的灯不亮时，工作人员需要对自动气象站的供电系统进行检查，确认为采集器进行供电的线路的电压电流输出是否稳定，并根据测试的结果确定问题所在。而当采集器与自动气象站计算机之间的连接出现问题时，为了避免数据异常，工作人员需要对采集器进行及时的复位重启，并且清空采集器内存尝试恢复功能；若采集器无法恢复与自动气象站计算机的正常连接，则需要及时对采集器进行报修或更换。

2.2 对温湿传感器的维护

在自动气象站的运行过程中，温湿传感器是一种运行相对稳定的设备，对周围环境的要求不高，只要温度湿度在一定的范围内就能够维持正常的工作。但即便如此，工作人员也应当对温湿传感器进行定期维护，才能保证其更加稳定长久的运行。在中国自动气象站建设的过程中，应用较为广泛的传感器是铂电阻温度传感器和湿敏电容湿度传感器，温度传感器依靠金属铂在温度变化时发生电阻值变化的特性来进行温度的测定，其外部通常会使用一个金属保护管套或是一层防尘滤膜对外层架构进行包围，以此保护内部的元件不受外界环境的影响。

因此，在对温湿传感器进行维护的过程中，工作人员需要定期对传感器的外壳进行检查，确认传感器外壳的损伤老化程度，维护湿度传感器防护罩，查看滤膜是否需要更换，一旦发现传感器的内部元件或外壳有损坏的现象，就需要对其进行及时更换。在维护传感器过程中，人体的体温会严重影响传感器的正常工作，因此严禁用手直接触碰感应元件。除此之外，工作人员还需要定期对温湿传感器与自动气象站计算机之间的连接情况进行检查，同时对温湿传感器所提交的温度湿度数据进行严密的监控，一旦发现有异常的温度或湿度数据，需要及时对温湿传感器进行检查，避免因温湿传感器的异常而影响到整个自动气象站的工作质量。一般来说，对温湿传感器影响较大的除了极端天气引发的温湿度值突然变化外，还有可能是温湿传感器的接地装置出现了故障，这除了会导致温湿传感器的数据出现错误外，还有可能引发数据丢失，这就需要工作人员在修复温湿传感器功能的同时，及时补充丢失的温湿气候数据，以此保持自动气象站的正常运行[3]。

2.3 对浅层地温传感器的维护

在自动气象站工作的过程中，浅层地温传感器是一种可对土壤温度进行监测的传感器，这种传感器所采集的数据对当地农业发展有着非常重要的价值。而在监测过程中，由于浅层地温传感器的埋设深度往往较浅，而且无法设置在自动气象站的房屋内部，因此非常容易受到外界环境的影响，特别是在雨天潮湿的季节更容易因雨水渗透传感器外壁引发锈蚀现象，进而导致浅层地温的测量值出现误差。因此，工作人员需要加强对浅层地温传感器的维护，尤其是在雨季更要加强对浅层地温传感器数据异常的关注。在对浅层地温传感器进行日常维护的过程中，工作人员需要定期对传感器进行检查维护，而在降雨后则应当立即进行检查维护；检查维护的工作内容包括确认传感器的接线管破损状况、确认传感器损伤状况、确认浅层地温传感器的埋设状况。除此之外，工作人员还应随时检查浅层地温传感器的架设情况，确保裸露地表部分的支架与地面平行，同时还应当对浅层地温传感器测量低温的地温场的土壤疏松度、土壤清洁度与土壤潮湿度等因素进行控制。只有加强对浅层地温传感器的维护工作，才能更进一步保障地温测量结果的准确性。

2.4 对能见度传感器的维护

随着人类社会活动的发展，空气所受到的污染越来越严重，各种污染物不仅对空气的质量造成了严重的影响，更是严重影响到了外界环境的能见度，而这也严重影响了人类交通运输工作的开展与人们的正常出行需求。为了保障人们的日常出行安全与交通运输工作的安全开展，现代自动气象站通常都会设置相应的能见度传感器对外界能见度进行监测。在能见度传感器工作过程中，通过对空气中经过采样室的影响光照的各种微粒如降水、降雪、雾、尘土、烟雾与阴霾等的总数量来对大气能见度进行衡量，而这也使能见度数据的观测在一定程度上有了体现空气质量的功能。在对能见度传感器进行日常维护的过程当中，工作人员的工作主要可以分为3 个部分：①清理能见度传感器镜头及周边与传感器采样室内的灰尘、积雪与蜘蛛网等杂物，同时清理能见度传感器镜头因降水而产生的水渍；②对能见度传感器的供电情况进行检查，并以季度为单位对能见度传感器的蓄电池进行充放电操作，以此保证能见度传感器的供电稳定性；③对能见度传感器进行定期校准，确保能见度传感器光学参数的准确性，以此避免能见度数值异常或缺测等现象的产生。

另外，如果能见度传感器在向自动气象站计算机提交数据时发生了数值异常或缺测的现象，就需要工作人员对引发缺测的原因进行检查。一般来说，引发能见度传感器数值异常或缺测的原因无非是电源板故障、电池损坏、传感器端口异常、传感器与计算机连接处接触不良、传感器镜头周围有异物遮挡或强光照射等，这些问题需要工作人员在检测的过程中进行逐一排查，并且对出现问题的地方进行及时的修理与更换，才能更好地保障能见度观测数据的准确性[4]。

2.5 对自动气象站电路电缆的维护

在自动气象站工作的过程中，需要依靠各种不同的电路电缆的连接才能进行正常的工作，因此对自动气象站电路电缆的维护也是一项非常重要的工作。首先，工作人员需要对自动气象站内的线缆进行定期的梳理，使输电线路与信息传输线路之间隔开一定的距离，避免电力传输过程形成的电磁波动影响到数据的正常传输；其次，工作人员还应定期检查自动气象站内各种设备的线路接口是否正常，有没有短路情况存在，以此避免短路影响到传输数据的准确性；除此之外，工作人员还应当定期检查自动气象站内线路的破损情况，因为自动气象站中使用到的线路往往较细，且自动气象站大多设置在人烟稀少的地区，而气象站附近野生动物的活动也有可能导致电路电缆的损坏。

因此，一旦由自动气象站所提交的数据出现异常时，工作人员就应立即前往自动气象站进行检查，在确认采集器与传感器等设备没有出现问题时，对电缆线的损坏状况进行详细的检查，并且根据电缆线的破损状况确定进行修补还是更换。在完成电缆线的修补或更换工作后，工作人员不应立即撤离现场，而应对各种设备进行反复的调试，确定经由新电缆线获取并传输的气象监测结果正常为止。只有加强对自动气象站电缆线路的关注与维护，才能更好地维持自动气象站的运行。

3 对自动气象站通讯网络的保障

在对自动气象站通讯网络的正常运行进行保障的过程中，工作人员首先需要为自动气象站的通讯网络列出相应的清单，并且划分出通讯网络可能产生的故障类型。对于自动气象站通讯网络的硬件类故障，需要工作人员按照常规检查的方式检查自动气象站计算机的电源、主机、路由器、光纤等硬件设施，并且加强与当地网络运营商之间的协调，为自动气象站设置更加稳定的网络线路；此外，工作人员还应当在设置自动气象站时确定计算机及其硬件设备的使用年限，对于快要达到使用年限的硬件设施进行及时的检修与更换。而在软件方面，除了需要购买正版的杀毒软件对计算机进行定期杀毒外，工作人员还应设置专业的管理维护方案，对于各类通讯网络故障进行及时的应对；同时，工作人员还应在自动气象站内部建立相应的通讯网络平台，并且采用特定的加密手段进行加密处理。只有确保自动气象站计算机的专机专用与定期检查维护，才能更好地保障自动气象站通讯网络的正常运行[5]。