自動氣象站溫度異常的故障排查及檢修

譚文春，李錦洪，林雪儀

（廣東省恩平市氣象局，廣東 恩平5294001）

1 引言

自動氣象站是一種先進的地面氣象觀測設備，隨著地面觀測自動化的發展，自動氣象站大規模的投入使用，相關的儀器故障問題也隨之而來［1］。溫度作為氣象觀測的最基本要素之一，其觀測范圍包括氣溫、地表溫度、草面溫度、淺層地溫、深層低溫、海水溫度等。由于觀測范圍較廣，因此，出現數據異常或儀器故障的幾率也比較多。作為基本氣象要素，儀器的工作穩定性和故障檢修就顯得相當重要。本文通過分析自動氣象站溫度探測系統的組成結構，結合筆者幾年來自動氣象站的維護維修經驗及檢修實例，淺述自動氣象站溫度異常的故障排查及檢修方法。

2 溫度探測系統的組成結構

目前廣東省的自動氣象站主要分兩種：WP3103型區域自動站（以下簡稱“區域站”）和DZZ－II型遙測自動站（以下簡稱“遙測站”）。溫度的探測系統可分為三部分：傳感器、連接線路、采集系統。兩種自動站都采用鉑電阻溫度傳感器及四芯數據電纜，但數據采集系統有所不同：區域站的采集器內有溫濕電路板，傳感器通過數據電纜直接接到采集器的溫度插口上，溫度插口通過數據線連接到溫濕電路板，溫濕電路板再通過排線連接到主板，經主板處理后，溫度數據就可在LCD屏幕上顯示出來；而遙測站的采集器內無溫濕電路板，傳感器先通過數據電纜連接到溫濕變送箱上（變送箱內有溫濕電路板），然后再通過CAN線把溫濕變送箱連接到采集器的CAN線插口，CAN線插口再通過排線連接到主板。換言之，兩者的主要區別就在于傳感器有無經過變送箱再連接到采集器。

3 設備故障排查

（1）傳感器檢查。傳感器連著白、綠、黑、紅4條數據線，白、綠兩線為一組，黑、紅兩線為一組。用萬用表分別測量任意兩線間的電阻，正常情況下，同一組之間的兩線應該是短路連通的，而不同組的任意兩線之間電阻值應該在90～150Ω之間［2］（視當時溫度情況，溫度越高，電阻值越大），若電阻值不在以上范圍，可認為是溫度傳感器出故障。

（2）線路檢查。數據線內包含有4條細線，標記顏色分別為白、綠、黑、紅，正常情況下4線應是互不相連的。可用萬用表檢查各線是否連通及任意兩線之間是否隔絕。另外，還要細心檢查線路是否有金屬外露、短路、生銹、接觸不良等。4線接到采集器或變送箱上的順序從左到右應是白、綠、黑、紅，檢查接線順序是否有誤。

（3）采集器檢查。先把采集器進入測試狀態，把自動氣象站專用測試盒的溫度插頭插入采集器或變送箱的溫度插口，正常情況下，溫度值應穩定在0℃左右，或有輕微的躍動（幅度一般在0.2℃或以下）。若溫度值不在0℃左右，或躍動較大，可判斷為溫濕電路板故障，或連接溫濕電路板與主板之間的線路故障。若沒有測試盒，在確定傳感器正常的情況下，可把傳感器的4線直接接到采集器或變送箱的溫度接口上，測試溫度值是否正常。

4 檢修實例分析

（1）溫度長時間都是幾百度，這可能有以下情況。①傳感器損壞，需要更換傳感器。②采集器或變送箱內電路板故障，需要更換電路板或采集器。③若更換傳感器和采集器或變送箱仍未有改善，則多是傳感器接線端的一對藍色和一對紅色插頭接錯了。

（2）溫度不穩定，在幾度范圍內跳動。先測量市電電壓是否穩定，若不穩定，則需要加裝電源穩壓器；若電壓穩定，則一般是電源地線接地不良所致。在面板按菜單鍵進入第4項，再選02項，可看到一個電壓值，正常情況下該電壓值應在2.550～2.959V之間，若這個電壓值的小數點后2、3位在不停躍變，就是故障現象［3］。

（3）溫度長期比周邊站點偏高幾度，這可能有以下情況。①溫濕電路板故障。溫濕電路板上黑色100Ω精確電阻值變化了。這時需要更換溫濕電路板。②傳感器故障。這種情況往往難以通過測量傳感器電阻值的方法來發現故障，需要在更換傳感器后，觀察一段時間才能確認。③周邊環境影響。如樓面或地面性質改變，導致吸熱量增大；或存在反光物體，把陽光反射到溫度百葉箱上。君堂區域站氣溫長期比周邊站點偏高2～3℃，筆者到現場檢修時發現地上有幾塊較大的碎玻璃，這些碎玻璃把陽光反射到小百葉箱底部，致使溫度值偏高。把玻璃移除后，氣溫值恢復正常。

（4）無溫度數據，顯示為星號，這有3種情況。①溫濕電路板故障。這時需要更換電路板。②線路中斷。因鼠咬或其他原因，導致數據電纜中斷。③線路接觸不良。筆者在檢修橫陂區域站時，發現無溫度數據顯示，檢查采集器和傳感器均正常，用萬用表對數據電纜進行短路測試，各線均能接通。后來揭開線槽細心檢查電纜時，發現電纜分成了兩段，中間用了接頭連接，接頭銹蝕明顯。把接頭拆除，直接把兩端電纜連接起來，數據恢復正常。

（5）深層地溫躍動幅度過大。通常深層地溫值較穩定，相鄰2h的躍動幅度不超過0.5℃。若躍動幅度過大，則可能是以下原因。①強降水迅速下滲引起地溫迅速變化。這時需要把地溫套管周圍的地方用泥土填高并夯實，以防降水迅速下滲。②若當時無強降水影響，則可能是傳感器或采集系統的問題了。

（6）筆者在檢修蓢底區域站時，發現溫度有時正常，有時幾百度。推斷是線路的某些地方接觸不良，經仔細檢查，發現數據電纜與綠色插頭的連接處沒有接好，輕輕一拉就松脫了。把數據電纜與綠色插頭連接好并用螺絲刀擰緊，故障排除。

（7）恩平遙測站曾出現以下故障：40cm地溫出現－10℃以下的不正常低溫，把綠色插頭從變送箱拔下再插上，并更換傳感器后，數據正常；但過一個月左右，又出現同樣的問題，把綠色插頭重新拔插，數據恢復正常，但一兩個月后，同樣的問題再現。經檢查，發現數據電纜與綠色插頭相連接的白線端曾用焊錫焊接過。懷疑是焊錫質量不佳，長時間在潮濕環境中表面明顯氧化，導致接觸不良。把舊焊錫熔掉并用質量較好的焊錫重新焊上，觀察近一年，數據一直正常。

［1］陳國勝，關榮溢，崔鳳梅.淺談自動氣象站的維護［J］.氣象研究與應用，2009，32（增刊）：221～223.

［2］楊志堅，蔡梗華.自動氣象站常見故障的判斷與維修［J］.廣東氣象，2003，25（1）：32～34.

［3］羅鳳鳴，邱勁飚，李偉權，等.區域自動氣象站故障排查及典型實例分析［J］.廣東氣象，2008，30（3）：51.