上思站一次自動站儀器故障的診斷、排除及數據處理

黃敏堂

(廣西壯族自治區上思縣氣象局，廣西 上思 535500)

上思站一次自動站儀器故障的診斷、排除及數據處理

黃敏堂

(廣西壯族自治區上思縣氣象局，廣西 上思 535500)

自動站儀器的故障可通過采集數據顯示的異常癥狀進行迅速診斷、排除;故障期間缺測的數據可從分鐘數據、人工補測值或自記訂正值中獲取;處理過程按規定做好備注。

自動站;儀器故障;診斷;排除;數據處理

1 前言

自動站故障的迅速診斷、排除及故障期間數據的處理是自動站業務的重要組成部分，是每位觀測員都應掌握的技能。本文通過上思站一次自動站儀器故障的診斷、排除及有關數據處理過程的介紹，給出了掌握此類技能的思路及建議，供大家實踐中參考。

2 自動站儀器故障的迅速診斷及排除

2.1 從實時數據與狀態的顯示情況確定故障范圍

07時的實時數據與狀態的界面顯示:除了統計數據欄有數值顯示之外，所有要素的分鐘數據均為缺測狀態(圖1)。

從圖1顯示的結果可以判斷:此次故障不是由單純的某個傳感器引起的故障，而是由于某種原因引起整個采集系統的癱瘓。

打開分鐘文件，所有要素的分鐘數據從03時53分起均顯示同一數值，以P要素為例(圖2)。

從數據的連貫性并結合天氣實況作出判斷:數據不正常的開始時間是03時59分。

根據徐明芳、殷明杰等［1］報道，引起此類癥狀的可能有如下幾種:采集器的時間與計算機的時間不一致;防雷板損壞;自動站的電源系統不正常。

2.2 按照操作規范進行故障排查

確定故障范圍之后，當即從簡單易操作、所需時間短的疑點逐一迅速進行排除。首先檢查采集器與計算機的時間是否一致，步驟:在“自動站維護”菜單中選擇“采集器終端”，鍵入命令“T”讀取采集器的時間，發現顯示采集器時間與計算機的時間一致，即排除了第一種故障可能;緊接著馬上進行第二種故障的排除工作:跳過防雷通道將兩端接線直接連接，故障并未消失，則又排除這種故障可能;接下來就是進行電源系統的排除工作了，本站的自動站型號為CAWS600－B型，當時隨機配置的電源控制器為DY01型，電源板結構下圖:

圖3 電源板結構示意圖

當時采集箱里各種指示燈顯示狀態為:采集器狀態指示燈不閃;電源板上的D2燈不亮，D3、D4燈均處于閃爍不停的狀態。這些現象表明:①采集器的蓄電池已沒有電流輸出。②電池供電電壓不足。

當時本站市電供電正常，空氣開關處于“ON”位置，各線路接觸良好，值班室總開關正常，沒有跳閘。出現這種現象的可能有如下3種:保險絲斷路;蓄電池損壞;變壓器損壞。經過測量當時蓄電池已經放電過度，無法使用配備的萬用表檢驗蓄電池是否已損壞，所以只能用配備的DT9205A型數字萬用表歐姆擋快速檢測保險絲及變壓器來排除故障。當時測得保險絲的電阻值為0.2Ω，表明保險絲正常;當用萬用表歐姆擋檢測變壓器時，得到如下數據:次極繞組電阻為2.7Ω，初級繞組電阻為無窮大。根據黃軍［2］的報道表明該變壓器初級繞組斷路，停止供電，也就是無法給蓄電池充電而導致放電過度，從而影響了采集器的正常工作。故障點明確后，及時按操作程序換上備份的變壓器就可解決。

3 故障期間缺測數據的處理

3.1 定時數據上傳文件處理

本次數據缺測時段為03時59分—10時16分，8－10時為白天守班時段(本站為一般站)，按照《地面氣象觀測規范》［3］關于缺測記錄的處理規定，在守班的每個接近正點的時間內，按照“缺什么，補什么”的原則，進行人工補充觀測。補測干濕球記錄，地面溫度，地中溫度，附溫及氣壓讀數，2 min定時風向風速用EL型(或EN型、或目測估計)觀測風向風速代替。啟動“定時觀測”，將人工觀測值輸入，沒有人工觀測值代替的則按缺測處理(在相應欄打上“－”符號)，最后點擊計算→數據保存即可上傳正確的定時數據［4，5］。注意，如果水銀氣壓表與氣壓傳感器不在同一高度的臺站，在輸入補測的氣壓表讀數時要在其后加上“H”(即進行高度差訂正);要求自動站的測報軟件也要錄入所有人工觀測儀器的器差訂正值，這樣在輸入人工補測值時就不必經過加“*”、“U”或“P”等處理。

3.2 數據文件的處理

3.2.1 將缺測時段的數據進行定位分類 缺測時段涉及的數據類型包括:分鐘數據、正點數據、日極值、日統計。明確了缺測時段的數據類型后即按照歸類分開處理及備注說明。只有理清了處理思路，才能把要表達的內容描述得有條理，讓人一目了然，并且更容易做到沒有遺漏。

3.2.2 分鐘數據處理 從當時的天氣系統、人工虹吸雨量自記跡線及守班時情況推斷整個缺測時段均無降水現象，為減少缺測率和保持資料的真實性，將整個缺測時段的雨量分鐘文件按無降水時正常處理，處理方法就是打開J文件進行人工干預維護，將該時段內雨量分鐘文件的缺測符號“－”逐個刪除。

按照人工與自動同類數據可以互相代替及優先使用自動采集前后10 min數據的規定，其余項目的分鐘數據采用如下方法:03時60分用03時58分的數據代替，04時60分、05時60分、06時60分、07時60分、08時60分、09時60分 用人工站相應的正點數據代替，其中04時60分、05時60分、06時60分用的是人工自記紙訂正值，07時60分、08時60分、09時60分用的是人工補測值(氣壓要做高度差訂正);沒有人工數據代替的要素按缺測處理。處理方法就是打開J文件進行人工干預維護，將人工替代的數據逐個輸入相應的位置，沒有人工數據替代的則逐一打上“－”符號。

3.2.3 正點數據處理 按照人工與自動同類數據可以互相代替及優先使用自動采集前后10 min數據的規定，04－10正點數據分別按如下處理:

04時的干球溫度、相對濕度、本站氣壓用03時58分的分鐘數據代替，最高最低氣溫、最小相對濕度、最高最低本站氣壓等要素及出現時間從該時實有記錄中挑取，水汽壓、露點溫度、海平面氣壓用相關數據反查求得，該時其余要素按缺測處理。

05－07時正點數據即干球溫度、相對濕度、本站氣壓用人工站相應的自記記錄訂正值代替(氣壓要做高度差訂正)，各時次的水汽壓、露點溫度、海平面氣壓用相關數據反查求得，其余要素按缺測處理。

08－10時正點數據用人工觀測數據代替(氣壓要做高度差訂正)，該時段內沒有人工數據代替的要素均按缺測處理。

3.2.4 日極值處理 按照規范有關規定［1］:一日中，本站氣壓、氣溫、相對濕度、風速、地面溫度、草面(雪面)溫度的自動觀測有部分缺測時，則從實有的自動觀測記錄及人工補測的定時觀測記錄中挑選日極值。結合人工站自記記錄判斷，缺測時段沒有影響最高氣溫、最小相對濕度、最高最低本站氣壓、草面最高、地面最高、最大風向風速、極大風向風速等要素，因而上述要素可直接從實有自動觀測記錄中挑取。因為判斷最低氣溫(地溫、草溫)出現在缺測時段，所以該日最低氣溫及最低地溫用人工觀測值代替，出現時間做缺測處理;草溫最低及出現時間按缺測處理。

3.2.5 日統計方法 按照規范有關規定［1］:一日中，若24次定時記錄有缺測時，該日按02、08、14、20時定時記錄做日平均;若4次定時記錄缺測1次或以上、但該日各定時記錄缺測5次或以下時，按實有記錄做日統計;缺測6次或以上時，不做日平均，但該日其他各定時記錄仍參加各定時的候、旬、月統計。因為氣溫、水汽壓、相對濕度、本站氣壓、海平面氣壓都有相應人工值代替，所以這5種要素數據齊全可按正常統計;地面溫度、5～20 cm淺層地溫、2 min風速等要素共缺測4次，故這幾種要素按02、08、14、20 時定時記錄做日平均;草面溫度、40 ～320 cm深層地溫、10 min風速等要素共缺測7次，只按實有記錄作日合計，不做日平均。

3.2.6 B文件的處理 明確了數據的替代及處理后應按替代要求把B文件內相應的內容補全和完善，并把人工補測的濕球溫度值替換成“*”號(通過B與Z文件的替換實現)，只有經過這樣的處理，在由B文件轉換成A文件時才正確無誤。

4 結論及建議

采集數據所顯示的異常情況迅速找出故障所在并及時排除，以避免數據的過多缺測。

②缺測數據的處理及備注是自動站業務的一項重要工作，對于缺測數據的處理，在不違反規定的前提下，首先要優先考慮減少缺測率的原則，故障期間如有人工站相應的數據均可用來替代(包括自記訂正值)，其次要根據不正常記錄的處理原則作好文字的備注。根據《地面氣象觀測規范》與《地面氣象觀測規范》技術問題綜合解答第1號的有關規定，自動站數據缺測的代替順序為:優先使用前后10 min數據替代(其中又先考慮前10 min數據);其次是使用內插代替(適用于僅缺測1 h數據的情況);再次就是使用人工補測數據(包括自記訂正值)代替。

③本站在處理此次儀器故障存在如下不足，各站應引以為戒:更換變壓器時間過長(3 h)，導致數據過多缺測;在更換變壓器期間沒有接上一個臨時應急電源(12V的直流電源)供采集器迅速恢復采集數據功能，再次導致數據過多缺測。

④建議臺站重視、強化關于儀器故障排除及不正常數據處理方面的技術培訓，要求每個觀測員都要掌握排除儀器故障和不正常數據處理的技能，這樣儀器的正常運行才有保障，基層業務才能順利展開。

⑤建議臺站每年進行1～2次排除儀器故障的應急演練，要求每個觀測員都要經過真槍實彈的演習，只有這樣故障出現時才能從容應對并正確處理。

［1］ 徐明芳，殷明杰，韋信高，等.自動氣象站維護維修手冊［N］.廣西區氣象技術裝備中心.

［2］ 黃軍.CAWS600型自動站采集器供電系統故障分析與檢修方法［J］. 廣西氣象，2005，6(4).

［3］ 中國氣象局.地面氣象觀測規范［M］.北京:氣象出版社，2003.

［4］ 吳明江，宋文英，陳勇斌，等.自動氣象站缺測數據分析及處理［J］.氣象科技，2009，37(4):466－468.

［5］ 中國氣象局.地面氣象測報業務系統軟件操作手冊［M］.北京:氣象出版社，2005.

P415.1

B

1003－6598(2012)03－0052－03

2012－02－20

黃敏堂(1971—)，女，工程師，主要從事地面測報工作。