一次強降水過程中自動站故障的原因分析及處理方法

楊秀勛，舒新明

(貴州省銅仁市氣象局，貴州 銅仁 554300)

一次強降水過程中自動站故障的原因分析及處理方法

楊秀勛，舒新明

(貴州省銅仁市氣象局，貴州 銅仁 554300)

該文以銅仁站一次大暴雨天氣過程中自動站故障排除實例，闡述了故障的檢查步驟和排除技巧，并對出現故障的原因進行了分析，同時對如何預防地溫傳感器因進水發生短路提出了相應的防水措施，由于本次故障情況具有一定的典型性，經過故障的排查處理與經驗總結，對于今后避免自動站出現類似情況具有較好的指導性，對增強基層臺站快速、高效處理故障能力，減小故障造成數據缺測損失具有十分重要的意義。

強降水;自動站;故障分析;排查處理

1 引言

2012年5月9日銅仁國家基本氣象站遭受大暴雨襲擊，造成部分設備故障和觀測數據異常，為了探索故障機理和發生規律，對故障機理進行分析，以積累典型故障資料和數據，總結經驗，不斷提高觀測員分析判斷和排除處理故障能力，做到小故障不出站，從而確保自動站的正常運行，穩定和提高測報基礎業務質量。

2 強降水及導致的故障現象

2.1 強降水概況

受高空切變系統影響，銅仁站于2012年5月9日23時43分開始降水，至9日15時12分降水結束歷時16 h，過程降水總量達137.6 mm，達大暴雨量級;其中最大雨強主要發生在該日的00-03時、09-15時2個時段內，降水量分別為65.2 mm和64.2 mm，占過程總雨量的97%。

2.2 故障現象

受大暴雨影響，5月9日12時08分—18時之間市電停電，從9日12時19分開始氣壓分鐘數據出現缺測，并造成13時定時氣壓數據缺測，同時造成最高最低氣壓時極值缺測;從9日13時11分開始，相對濕度分鐘數據呈現間斷性缺測現象，13時20分左右，采集器出現嘟…嘟…的蜂鳴報警聲，14時38分開始，40 cm深層地溫數據出現異常，地溫值高達30.8℃(表1)，各時長Z文件形成時均彈出40 cm地溫超歷史記錄值的報警窗口。9日17時經更換了新的40 cm地溫傳感器后，地溫數據恢復正常后僅運行了7 h，即從10日21時開始40 cm深層地溫第2次出現故障，故障形式和前面故障一模一樣，數據異常偏高，超歷史極值，表略，各時長Z文件形成時均出現報警警告。

表1 2012年5月9日40 cm深層地溫故障數據對比分析(單位：℃)

3 故障處理過程

3.1 氣壓傳感器故障的判斷和排除

2012年5月9日銅仁站由于受強降水天氣的影響，該日12時08分—18時之間市電中斷，全城停電，測報主機供電自動切換為UPS供電，當觀測員查看自動氣象站監控軟件，檢查自動站數據存儲情況時，發現從9日12時19分開始氣壓欄沒有資料，其它資料顯示正常，從12時19分開始氣壓分鐘數據出現缺測，并造成13時自動站定時氣壓數據和時極值缺測。

數據處理方法為：13時定時氣壓數據采用人工觀測值代替，氣壓分鐘數據和時極值按缺測處理，并在觀測薄備注欄備注。

故障檢查和處理步驟如下：第一步首先排除采集器、計算機硬件及兩者間接線有問題的可能，因為只有氣壓一個要素沒有數據顯示，初步判斷可能是氣壓傳感器故障問題，由于我站使用的是ZQZCⅡ型采集器，氣壓傳感器是安裝在采集器機箱內，所以打開采集器機蓋，檢查氣壓傳感器的接口和連線，發現接口很好且無松動，線路無斷裂，從而判定可能是氣壓傳感器硬件出現故障，但換上備份氣壓傳感器后，故障依舊，問題還是得不到解決，直到13時20分左右，聽到了值班室內有嘟…嘟…的蜂鳴聲，聲音不是很尖銳和急促，也沒有彈出大風報警窗口，仔細聽發聲來源，蜂鳴聲來自于采集器系統，報警聲音斷斷續續，時有時無，大約1 min左右一次，而且相對濕度分鐘數據也開始出現了間斷性的缺測現象，數據呈不穩定狀態。第二步檢查電源系統，ZQZ-CⅡ型電源系統分成兩部分，一部分在后備電源箱中，主要為12 V蓄電池及其充電電路以及市電的抗干擾電路;另一部分在采集器中，主要產生低壓電源和直流變換電路，有市電時，采集器由市電供電，無市電時，采集器由蓄電池供電;經檢查發現，由于ZQZ專用電源無市電充電，導致電源箱中的蓄電池放電過快，使采集器中低壓直流電壓過低，致使氣壓傳感器停止工作。至此，故障原因找到，馬上通知人工柴油機發電，并將ZQZ電源插頭插入油機發電專用插座板，故障解決。

3.2 40 cm地溫傳感器故障的判斷和替代

正當氣壓和采集器故障排除不久，從14時38分開始，采集器再次傳出尖銳急促的報警聲音，發現40 cm深層地溫數據顯示為紅色，地溫值高達30.8℃，高于人工觀測值6～8℃(表1)，定時長 Z文件生成時均彈出超歷史記錄值的報警窗口，由于此時降水尚未停止，不能及時進行外場更換傳感器。

故障處理步驟如下：①及時將故障發生情況上報業務主管部門，并在中國氣象局綜合氣象觀測系統運行監控平臺(簡稱ASOM系統)中填寫故障報告單，在是否申請上級維修一欄填寫為“不需要”。②待雨停止后，于16時取下40 cm地溫外套管上的PVC防水管帽，將傳感器感應頭抽出，檢查感應頭有無斷離、破損和接線脫落，經檢查一切正常，同時檢查是否進水，經檢查感應頭處于干燥狀態，首先排出了地溫傳感器感應探頭故障的可能。③揭開觀測場地溝活動蓋板，取出地溫接線盒，打開盒蓋，斷開40 cm地溫探頭接線，等待軟件監控界面刷新后，看數據變化情況，結果顯示為-42.8℃的數值，對應為開路時應出現的數據，說明地溫接線盒至采集器之間的線路電纜狀況良好，短路故障出現在傳感器，事后用萬用表測量換下的舊傳感器，阻值接近為0，也證明判斷正確。④替換上備份傳感器，先將探頭在空氣中遮光放置，軟件監控顯示數據與空氣溫度接近，說明新換傳感器正常，然后進一步進行深層地溫的安裝，安裝完畢后等待一段時間，地溫數據逐漸下降恢復到原數據序列上，檢修成功，40 cm地溫數據恢復正常，故障排除，檢查更換下來的舊傳感器，發現傳感線多處絕緣體有破損和開裂的情況。⑤5月10日21時40 cm地溫再次出現與白天相同的故障，由于夜間不便操作處理，于次日上午8時30分開始，將換上的新傳感器重新撒下來，并仔細檢查了用于保護傳感線的PVC外套管，發現里面有大量的積水，將管內積水清理干凈后，再更換安裝好新傳感器，故障得以徹底排除，數據恢復了正常，至今保持良好的運行狀態。

4 故障分析

停電發生后，由于采集器電源無市電充電，導致后備電源箱中的蓄電池過放電，當蓄電池電壓嚴重不足過低時，采集器就會發出間隔1 min的蜂嗚報警聲，這也反映出本站的采集器ZQZ專用電源使用年限過長(已使用10 a之久)，蓄電池蓄電能力弱，市電停電后供電時間短，且電源指示燈已壞(不亮)，急需更換;另外，當發現氣壓數據缺測時 ，應先檢查電源供電情況 ，再考慮氣壓傳感器是否有故障，本次故障檢查順序由于先從氣壓傳感器入手，從而耽誤了一些時間，使故障排除有些滯后。

第一次40 cm地溫出現數據異常偏高，是因為傳感器自然老化，傳感線絕緣體出現破損進水造成線路短路。更換新的傳感器后，只正常運行了7 h又出現相同的故障，同樣是由于傳感線在有積水的PVC管中浸泡時間過長，導致線路出現短路。

［1］ 朱志鵬.淺析自動站常見故障的排除［J］.北京農業，2011，36.

［2］ 張秀艷，尹增鳳，等.自動站地溫傳感器的故障分析和處理［J］. 黑龍江科技信息，2010，07.

［3］ 唐竹勝，龔冬英.一次自動站故障處理過程的分析［J］.氣象研究與應用，2007，A03.

P415.1

B

1003-6598(2012)04-0061-02

2012-04-15

楊秀勛(1962—)男，工程師，主要從事綜合氣象觀測工作。