區域自動氣象站故障分析及快速排除

朱育紅

摘要：根據區域自動氣象站的工作原理，提出其故障判別方法，針對自動站各部分容易出現的故障進行分析排查，為維護人員高效排除自動站故障提供參考。

關鍵詞：區域自動站 故障 排除

中圖分類號：P415 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（b）-0197-02

區域自動氣象站是根據中小天度災害性天氣預警、預報服務需要，為提高中小尺度天氣監測和臨近預報的水平和能力，并適應當地經濟社會發展需要而建設的小型氣象觀測站。區域氣象觀測站能夠實現多種氣象要素的自動監測、存儲、處理及傳輸，為氣象災害監測和氣象服務提供及時、準確的基本氣象觀測資料，可以在無人值守的環境下自動運行。目前，淮安市淮陰區氣象局已建成11個鄉鎮區域自動站，其中兩個四要素自動站，區域自動站作為國家區域天氣觀測網的重要組成部分，對加強中小尺度天氣系統的研究，提高我區區域災害性天氣監測能力和防災減災氣象服務水平，有著十分重要意義。但隨著中小尺度自動氣象站的不斷擴增，區域站因其站點多面廣，數據傳輸復雜，無人值守等特點，導致故障率較高。自動站的任何一個環節出現問題，都會導致系統不能正常運行，系統無法得到氣象觀測數據，因此，基層臺站在日常工作中，要注意密切監控其運行狀態，分析并排除自動氣象站出現的各種故障，確保自動站處于良好的工作狀態，是保證預報分析和對外服務正確性的關鍵。

1 區域自動站組成

區域自動站主要由數據采集系統、GPRS通信網絡、傳感器、供電系統、主控微機等幾部分組成。采集器是區域自動氣象站的核心部分，傳感器主要有風向風速、溫度、雨量等，其他部分主要是電源部分，數據處理部分，串行接口部分，采集通道等組成，主要實現了氣象要素的數據采集、處理、存儲、傳輸等功能。

2 區域自動站故障判別的基本方法

掌握區域自動站的基本結構和工作原理，是判斷和解決設備故障的基礎，應用判斷故障的基本方法，可以快速判斷出故障的部位。

2.1直接觀察法

直接觀察法是觀察檢查區域自動站內外部件，用眼看、手摸、耳聽、鼻聞等手段判斷故障部位，有無部件開裂、脫落，元件開焊、銹蝕，線路斷開、老化，是否受雷擊等現象發生。直接觀察可以大致判斷故障部位，為下一步檢修服務。

2.2電路測量法

電路測量方法是用萬用表電壓、電阻、電流等擋位測量電路元件、線路通斷，依照電路設計參數來判斷故障現象。可以測量蓄電池電瓶的電壓（一般12V）、充電二極管正反向電阻、干簧管的合分、鉑電阻的好壞等找出不符合電原理的故障原因，從而快速準確地發現故障。

2.3元件“替代”法

所謂“替代法”是在萬用表不能準確判斷的情況下，懷疑某元件有問題，就要用好的元件替代所懷疑的元件，看故障現象是否消除，如果儀器正常說明所替代下來的元件是損壞了。如電阻的熱穩定性是萬用表不能準確判斷的，數據采集器是集成電路壞了只能替代更換。

2.4縮小范圍法

縮小范圍法顧名思義就是把故障盡量縮小范圍，整套采集器的部件很多，要準確確定故障部位是比較困難，應該斷開部件之間的相互連線，把產品分成了一個個獨立的部分，范圍就會縮小了，檢查分析就相對容易一些。如把儀器拆成電源部分、單片機部分、傳感器部分，再對各部分分別檢查。

上述四種方法是相輔相成的，不是獨立的，只有經過長期實踐，把這幾種方法融為一體，才能在維修過程中得心應手。

3 區域自動站常見故障分析及快速排除

3.1電源通信數據采集器部分故障排查列表說明（如表1）

3.2雨量傳感器故障

雨量部分的故障是目前自動站出現最多的故障。雨量傳感器是由承水器、上翻斗、匯集漏斗、記量翻斗、記數翻斗和干簧管等構成。其工作原理是：雨水由承水口匯集進入上翻斗，然后進入記量翻斗，當有0.1mm降水時，記量翻斗就翻動一次，最后雨水由記量翻斗倒入記數翻斗。記數翻斗的中部裝有一塊小磁鋼，磁鋼上端裝有干簧管，記數翻斗翻一次，干簧接點因磁化而閉合一次，并送出一個電路導通脈沖信號，信號經連接電纜傳到主機（如表2）。

3.3溫度傳感器故障

在區域自動氣象站中用到的溫度傳感器是采用四線制鉑電阻測溫，它是根據鉑電阻的電阻值隨溫度變化的原理來測量溫度的，鉑電阻的特性是當溫度接近0度時電阻的阻值是100Ω（斷電測量）。檢查溫度傳感器是否損壞，可參見圖1。

測量A腳與C腳（或者B腳與D腳）之間的電阻值為R1，測量A腳與B腳（或者C腳與D腳）之間的電阻值為R2。鉑電阻的電阻大小R=R1-R2，利用公式：T=（R-100）/0.385計算出測量時溫度值，并與標準溫度對比，對溫度傳感器的狀況進行初步判斷，若兩者相差太大，則是傳感器問題應更換。

如果沒有溫度數據，檢查溫度傳感器的連線與采集器是否連接牢固，日常要保證傳感器的清潔，不要與周邊物體接觸，不要用手觸摸，否則會影響溫度的準確性。溫度數據不準確，檢查以下幾個方面：（1）檢查周圍的環境是否對溫度產生影響；（2）檢查溫度傳感器，是否正常，用萬用表測量溫度的電阻值，判斷是否符合當前溫度；（3）檢查數據采集器溫度通道是否有問題。溫度數據沒有變化，要檢查以下幾個方面：（1）線路連接是否良好；（2）測量溫度輸出電阻，傳感器可能需要更換；（3）溫度端子和采集器通道接觸不良。

3.4風向風速故障

風向傳感器工作原理是：風向傳感器頂部有一組隨風定向的風向標組件，角度變換采用7位格雷碼光電碼盤。碼盤上下面有7個發光和7個光敏元件，用來產生格雷碼。風傳感器的損壞多數是發光或光敏器件損壞引起的。從格雷碼盤的編碼特征，可判斷風向傳感器故障的內部部位。風速傳感器工作原理是：風速感應元件為三杯式風杯組件，風速信號變換電路為霍爾集成電路，在水平風力推動下風杯組件旋轉，帶動霍爾棒盤旋轉，其上的小磁體通過霍爾磁敏元件時感應出脈沖信號，頻率隨風速的加大而線性增加。風速傳感器的損壞多是霍爾磁敏元件損壞引起的。風向異常應檢查以下幾個方面：（1）風向是否空接，要檢查風線采集端子接觸是否良好；（2）供電是否正常；（3）檢查風線是否有斷開的地方，使其連接牢固；（4）必要時更換傳感器。風速異常應檢查以下幾個方面：（1）傳感器是否受損；（2）傳感器供電電壓是否正常；（3）采集器通道是否有問題。

區域自動站正常運行要保證中心站的收報率和數據庫的入庫率，才能使其區域站的資料得到最大化應用，因此，除了分站的電源、板卡、傳感器故障需要現場維護外，日常對數據的傳輸、收報、入庫適時監控和故障排除尤其重要。

4 結語

隨著區域自動站的不斷擴建以及對上傳數據嚴格考核，要切實做好區域氣象自動站的運行維護工作，必須加強監測，增強區域站故障檢測和判斷能力，提高區域站故障排除效率，確保自動站正常運行和質量提高。

參考文獻

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