自動氣象站儀器故障的分析處理

劉云華

湖南省冷水江市氣象局 417500

自動氣象站儀器故障的分析處理

劉云華

湖南省冷水江市氣象局 417500

自動氣象站儀器放置外面用于測量和觀察日常天氣的變化，儀器受到日曬雨淋很容易造成各種故障和損壞，因此本文通過對當前自動氣象站的采集器、風向傳感器等設備進行分析和故障檢測，通過詳細闡述故障出現(xiàn)的原因和解決的方案，用以避免這些儀器的今后發(fā)生故障之后無法及時維修的困境。

自動氣象站；風向傳感器；采集器

隨著信息時代的發(fā)展，計算機已經應用到社會發(fā)展的各個角落，我國的各大氣象站已經開始使用了自動氣象儀來統(tǒng)計和分析氣象數(shù)據，使用自動化的氣息設備不但能夠提高觀測點的數(shù)據檢測，而且能夠迅速將各處的數(shù)據統(tǒng)一分析和檢測，這比人工觀測更加能夠方便與快捷。而且由于采用自動觀測，說獲得的數(shù)據更加準確和完善，并且可以通過觀測系統(tǒng)，直接對觀測到的數(shù)據進行初步的分析。但由于氣象觀測儀器使用的設備具有一定的特殊性，它相比人工觀測更具有一定的敏感性和易損性，因此在整個觀測的過程當中，氣象站的自動觀測出現(xiàn)的問題主要出現(xiàn)于采集器與傳感器的故障，其中包括了傳輸數(shù)據、分析數(shù)據的故障。本文將主要介紹幾種儀器故障進行分析：

1.氣象采集器存在的問題

氣象采集器出現(xiàn)問題對于整個自動氣象站檢測與核對屬于嚴重故障，故障出現(xiàn)的主要原因在于整個采集器在研制過程中，可能存在不存客觀或者主觀因素的影響，從而導致采集器在使用過程中出現(xiàn)問題。由于采集器的數(shù)據是實時記錄和保存數(shù)據的，因此當采集器出現(xiàn)故障時，首先應當檢查采集器是否正常工作，然后在檢查采集器和計算機連接線是否能夠正常工作，接著在確認采集器軟件已經能夠正常運行，最后確定計算機是否運行正常。在沒有查明故障原因時，是不能沒查清楚問題是任意的關閉采集軟件和采集器，甚至在采集器出現(xiàn)儀器損壞、失靈等問題時，直接把采集器采集的數(shù)據清零，則有可能造成采集器內部數(shù)據全部為空，而如果采集器上傳數(shù)據不及時，則造成幾小時甚至幾天的數(shù)據全部遺失，形成嚴重的氣象數(shù)據損失。

自動氣象采集器在采集過程中，其在制高點會遭受到雷擊的情況在氣象站各個觀測點也經常發(fā)生，由于采集器位置處于最高點，而且氣象儀器避雷措施并不完善，當自動氣象站采集器遭受到雷擊時，氣象備份采集器將會自動運行，如果設備存在故障時，采集器將會自報警，發(fā)出“嗡嗡”的連續(xù)鳴叫聲，計算機顯示設備也將會實時出現(xiàn)遙測數(shù)據報警，同時計算機將會啟動自動保護，這起到了資料保護措施。一旦出現(xiàn)此情況應當按照以下方法進行恢復：

1）恢復采集器的運行。按采集器的復位鍵，檢查采集器是否能恢復運行，保證采集器的數(shù)據能夠及時收集。

2）將計算機重啟，并檢查“地面氣象測報業(yè)務軟件”中的數(shù)據是否存在損壞或者破壞。

3）將備份采集器的數(shù)據進行備份。將備份采集器的數(shù)據保存至計算機內，保證在重啟期間數(shù)據不存在丟失。

采集器故障主要是存在已經觀測到的數(shù)據遺失，這不僅僅是會影響到觀測結果，而且對于當前氣象信息的數(shù)據的嚴重損失；如果因此而影響到整個氣象觀測的數(shù)據采集，將會形成嚴重的數(shù)據后果，根據當前氣象數(shù)據計算的遺失計算，在1小時內的數(shù)據，可以在其前后插入定時數(shù)據，計算出遺失的數(shù)據，但如果連續(xù)2個小時或者以上的氣象數(shù)據遺失時，就不能夠進行內插算法，只能按照缺測處理，形成損失。

2.典型故障錯誤和分析解決方案

2.1 采集器出現(xiàn)心道通信錯誤，此錯誤對與計算機和采集無法通過重啟設備解決

故障內容：當出現(xiàn)此類故障，主要是由于系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)設置不準確，出現(xiàn)的問題，其主要原因有可能是線路連接不良，采集器無法正常工作等。

主要解決方案：通過反復檢測通信端口線路是否能夠正常輸運數(shù)據，主要檢測采集器是否能夠正常閃爍，采集器硬盤是否能夠正常運行。如果采集器無法正常工作，或者無法正常運行硬盤數(shù)據，則可以重啟采集器、檢查采集器信號燈是否能夠正常閃爍等。如果還無法正常解決，可以通過檢查變壓器，電源防雷器是否存在故障。

如果儀器運行正常，則有可能存在采集器內部故障，一般都是采用萬能表檢測采集器當中的RS232，通過不同針腳檢測是否存在正常電壓。如果電壓正常，請去掉通訊線上的串口隔離器，檢查是否能夠正常通訊。如果正常通訊，則可以更換計算機進行嘗試，更換計算機如果還無法解決問題，著需要更換采集器進行檢測。做了這些檢查后，故障通常就會被一一替換排除。

2.2 氣壓值異常，較正常值偏高10hPa以上

檢查排除：當發(fā)生此類故障時，一般都要考慮到如何能夠解決干擾源，通過排除干擾源，則可以解決故障的繼續(xù)發(fā)生。

解決方案：打開采集器，關閉交流電源，檢查電源是否存在干擾，如果氣壓數(shù)據能夠正常運行，則可以判斷交流電產生的干擾直接影響到一起的使用。如果故障依然存在，則需要檢查各個接電插頭是否已經連接良好，如果接口插頭沒有能夠正常運行，則可能存在電源信號干擾。

2003年12 月27日，界首市氣象局曾遇到類似情況。氣壓值較正常值偏高9.3hPa，當拔下地溫插頭時，氣壓值恢復正常。檢查地溫插頭的18～24線的接觸良好，檢查地溫變送器發(fā)現(xiàn)接地不好，重新接地后恢復正常。這即表明，若地溫變送器的接地不良，將有可能會導致氣壓值異常。因此，通過檢測儀器是否能夠正常接地，是檢測自動氣象站避免各種故障的必要條件。

2.3 低溫檢測儀器中數(shù)據出現(xiàn)故障，甚至出現(xiàn)負值，比正常值偏差過大

故障分析原因：由于地溫傳感器主要是有9支小型傳感器組成，其主要有0CM、5CM、10CM、15CM、20CM、40CM、80CM、160CM、320CM等傳感器設備，其傳感器核心元件主要是通過電阻檢測，并依據電阻輸出值計算得出相應的溫度，此電阻的輸出主要是隨著溫度的變化而發(fā)生直接的變化。其溫度可以通過計算而得，公式為：Rt=R0?（1+At+Bt2），其中R0為100Ω，A、B為常數(shù)。

故障的排除方法：檢測地溫變送器，通過變送器內部的故障是否發(fā)生線路松動，而且使用萬用表檢測1～2線的電阻值是否存在1Ω～8Ω之間，3～4線電阻值存在1Ω～8Ω之間。如果不在不正常感應，主要是由于地溫傳感器出現(xiàn)故障，可能通過更換傳感器解決問題。但如果儀器正常，則有可能地溫變送板出現(xiàn)故障，需要更換整塊變動板。

2.4 風向標擺動明顯且正常，但其風向數(shù)據無法傳遞到計算機當中，重啟采集器和計算機都無法解決故障

分析：此故障主要可能是由于數(shù)據傳遞線路出現(xiàn)故障。

解決方法：由于風向標故障有可能出現(xiàn)在采集器無法感應到風向標的信號，有可能存在風向標工作電壓無法正常輸入感應器，因此需要檢測采集器中的工作電壓是否符合要求，詳細的檢測方法應當使用萬用表直接檢測感應儀器的設備，是否滿足工作電壓12V，如果輸入電壓存在差異，則有可能是風向傳感器出現(xiàn)故障，需要更換。

3.結語

以上是筆者在長期使用和維護中，氣象采集出現(xiàn)的一些典型事例，在整個故障出現(xiàn)時，應當根據儀器的主要特性進行分析傳感器和采集器的主要工作原理，來確定問題出現(xiàn)的區(qū)域，并通過反復檢測分析問題出現(xiàn)的原因和具體的解決方案。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.15.042