淺談興安盟地區(qū)DZZ5新型自動(dòng)氣象站維修

張曉磊 高紅霞 薩日娜

摘 要：氣象觀測(cè)是氣象工作的基礎(chǔ)，氣象裝備技術(shù)保障工作是氣象觀測(cè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的保證。興安盟地區(qū)自2012年底逐漸安裝華云公司生產(chǎn)的DZZ5新型自動(dòng)氣象站，對(duì)新型站的維修要掌握其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與原理，利用萬(wàn)用表使用檢測(cè)和替換的方法可以方便、簡(jiǎn)單的判斷故障部位，快速解決故障。

關(guān)鍵詞：DZZ5型自動(dòng)氣象站；維修；故障

現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)對(duì)綜合氣象觀測(cè)提出了更高的要求，而第一代自動(dòng)氣象站在觀測(cè)能力上存在著嚴(yán)重不足，同時(shí)技術(shù)落后，功能規(guī)格不統(tǒng)一，致使型號(hào)繁多，對(duì)氣象業(yè)務(wù)發(fā)展提供了很多的不足。目前快速發(fā)展的電子科技技術(shù)，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出具備多功能、全要素、統(tǒng)一型號(hào)的第二代新型自動(dòng)氣象站。新型自動(dòng)氣象站是按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一功能、統(tǒng)一結(jié)構(gòu)、統(tǒng)一方法、統(tǒng)一規(guī)范的設(shè)計(jì)思路，做到各部件或模塊互換的自適應(yīng)，形成統(tǒng)一型號(hào)的第二代自動(dòng)氣象站，達(dá)到滿足現(xiàn)有氣象觀測(cè)站的氣候觀測(cè)、天氣觀測(cè)和區(qū)域觀測(cè)業(yè)務(wù)的需要[1]。自2012年底興安盟氣象局陸續(xù)5個(gè)局站安裝北京華云公司的DZZ5新型氣象站，實(shí)現(xiàn)雙套站同時(shí)運(yùn)行、互為備份，對(duì)各個(gè)局站的地面觀測(cè)業(yè)務(wù)質(zhì)量有了很大的提升。

1 DZZ5新型自動(dòng)氣象站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與原理

DZZ5新型自動(dòng)氣象站采用了當(dāng)今成熟的、穩(wěn)定的、先進(jìn)的電子測(cè)量、數(shù)據(jù)傳輸和控制系統(tǒng)技術(shù)，設(shè)計(jì)基于現(xiàn)代總線技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)建的自動(dòng)氣象站，滿足地面氣象觀測(cè)全要素自動(dòng)觀測(cè)。

DZZ5新型自動(dòng)氣象站實(shí)現(xiàn)了到高精度、高穩(wěn)定、易維護(hù)、低功耗、易擴(kuò)展和實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控的能力。整套系統(tǒng)按照“主采集器+外部總線+分采集器+傳感器+外圍設(shè)備”的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)主/分采集器、總線結(jié)構(gòu)、傳感器、外圍設(shè)備、軟件、現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)校設(shè)備的各個(gè)部分，從功能、結(jié)構(gòu)、通訊協(xié)議、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計(jì)算處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)傳輸、電氣接口標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)工藝全面進(jìn)行規(guī)定[2]。

新型自動(dòng)氣象站的主采集器是整個(gè)系統(tǒng)的核心控制單元集。整個(gè)的系統(tǒng)控制流程、數(shù)據(jù)處理處理全部主采集器負(fù)責(zé)完成。分采集器中主要是按照能夠規(guī)定時(shí)序，完成對(duì)相關(guān)氣象要素的數(shù)據(jù)采集處理，并通過(guò)CAN總線把觀測(cè)數(shù)據(jù)傳送到主采集器中。

2 常見(jiàn)故障及維修方法

故障分析和判斷使用替代和測(cè)量方法。依據(jù)電路原理圖，進(jìn)行邏輯分析，確定故障部位。用好的組件替代壞的組件，故障現(xiàn)象消失，則說(shuō)明分析判斷正確。還可用萬(wàn)用表測(cè)量關(guān)鍵測(cè)試點(diǎn)電信號(hào)參數(shù)，判斷出可能出現(xiàn)故障的組件[3]。一般線纜損毀會(huì)造成短路或開(kāi)路，可以使用萬(wàn)用表通斷檔測(cè)試來(lái)判斷，若線纜損毀一般直接更換相應(yīng)線纜。防雷板的故障不好判斷，這時(shí)可跳過(guò)防雷通道將兩端接線直接連接，如果故障消失則可確認(rèn)是防雷板故障；如果確認(rèn)故障在防雷板，則檢查其各個(gè)通道分別有無(wú)對(duì)地短路或兩端開(kāi)路，及相鄰?fù)ǖ篱g有無(wú)短路；如果確認(rèn)某個(gè)通道有問(wèn)題，則將此通道連接的線纜移至空余通道，或者更換防雷板。

2.1 DZZ5氣象站無(wú)數(shù)據(jù)顯示

地面測(cè)報(bào)業(yè)務(wù)軟件無(wú)法顯示氣象要素?cái)?shù)據(jù)，基本上為自動(dòng)站供電故障或者通訊故障。查看自動(dòng)站供電系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)的供電由交流電轉(zhuǎn)+12VDC作為主電源，配蓄電池作為后備電源。可以查看采集器工作狀態(tài)示燈來(lái)判斷采集器工作是否正常，主采集器配置了兩個(gè)狀態(tài)燈，其中：一個(gè)燈“UN”，為系統(tǒng)運(yùn)行指示燈，當(dāng)采集程序正常執(zhí)行后，“RUN”指示燈秒閃；第二個(gè)燈“CF”，為CF卡的狀態(tài)燈，CF卡讀寫(xiě)正常，此燈長(zhǎng)亮，當(dāng)CF卡不存在或者是CF卡空閑，CF卡燈常滅狀態(tài)。若“RUN”指示燈不良則采集器沒(méi)有供電，首先查看刀片開(kāi)關(guān)正常閉合，保險(xiǎn)管是否正常，若保險(xiǎn)管損毀，保險(xiǎn)管旁上指示燈會(huì)亮，保險(xiǎn)管正常則指示燈不亮。還可能由于自動(dòng)站的交流供電長(zhǎng)期不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致空氣開(kāi)關(guān)關(guān)閉而使用蓄電池供電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而饋電，這時(shí)需詳細(xì)檢查維護(hù)自動(dòng)站的交流供電線路、蓄電池電壓后再打開(kāi)空氣開(kāi)關(guān)，查看電源控制器的直流充電線路是否正常，蓄電池是否能充電，若不正常更換相應(yīng)設(shè)備直到供電正常為止。

本地區(qū)的新型自動(dòng)站通訊長(zhǎng)線部分為主采集器、微機(jī)端各有一臺(tái) MOXA的TCF-142-M系列光纖/RS232轉(zhuǎn)換器及光纖和交叉線組成，如圖1。光纖轉(zhuǎn)換器有PWR、TX、RX信號(hào)指示燈，PWR為電源指示燈，TX為發(fā)送數(shù)據(jù)指示燈，RX為接受數(shù)據(jù)指示燈。正常狀態(tài)下，PWR常亮，業(yè)務(wù)軟件傳輸數(shù)據(jù)時(shí)微機(jī)端光纖轉(zhuǎn)換器TX先閃RX再亮，主采集器端光纖轉(zhuǎn)換器RX先亮TX再亮。通訊故障主要有微機(jī)串口、光纖轉(zhuǎn)換器、光纖、主采集器通訊端口、交叉線幾部分故障。這些元件首先做簡(jiǎn)單分析處最可能故障點(diǎn)，用替換法解決。排除微機(jī)串口故障，更換一臺(tái)計(jì)算機(jī)后看是否數(shù)據(jù)恢復(fù)，若恢復(fù)為計(jì)算機(jī)串口故障。其余也都是更換后查看數(shù)據(jù)是否恢復(fù)從而查找出故障部分。

例如，阿爾山市氣象局打雷后數(shù)據(jù)缺失，檢查微機(jī)端光纖轉(zhuǎn)換器TX與主采集器段RX指示燈正常閃爍，而主采集器端TX指示燈不能閃爍，判斷故障點(diǎn)可能為主采集器，替換主采集器后恢復(fù)數(shù)據(jù)。

2.2 溫濕度故障

溫濕度測(cè)量出現(xiàn)故障要依次檢查溫濕度接線盒、防雷板、采集器各接線，看看是否有虛接的現(xiàn)象，另外要檢查屏蔽線是否接好。采集器斷電測(cè)量溫度傳感器，使用萬(wàn)用表溫濕度接線盒1-4端測(cè)量傳感器的電阻值測(cè)量傳感器1、3（或2、3，2、4，1、4）間的電阻值R與1、2（或3、4）的電阻值r，根據(jù)地溫T=（R-r-100）/0.385（℃）算出一個(gè)氣溫值，如其與備份站氣溫示值相等或接近，說(shuō)明溫度傳感器正常，反則更換溫度傳感器。

測(cè)量濕度傳感器故障，要自動(dòng)站供電檢測(cè)，逐次測(cè)量防雷板端、溫濕度接線盒處濕度供電是否為12V左右，若供電正常則測(cè)量濕度輸出電壓信號(hào)，濕度輸出電壓信號(hào)與濕度值成正比0～100%RH等于0～1VDC，在利用備份站濕度值對(duì)比確定濕度傳感器是否損壞。若傳感器正常則判斷采集器、防雷板是否正常。另外可以利用測(cè)報(bào)軟件的維護(hù)終端，使用“SAMPLET0”，“SAMPLEU”命令查詢氣溫、濕度分鐘采樣值判斷傳感器、通訊線纜、采集器的正常與否。

2.3 地溫測(cè)量值故障

地溫傳感器線纜直接傳輸?shù)降販胤植杉鳎植砂凑找?guī)定的順序分別對(duì)各地溫傳感器的信號(hào)進(jìn)行采集，再經(jīng)過(guò)CAN總線傳輸?shù)街鞑杉鳌?/p>

地溫故障主要有個(gè)別地溫?cái)?shù)值異常和全部數(shù)據(jù)缺測(cè)兩種故障。個(gè)別地溫故障則直接換用備件，若故障消失則傳感器損毀，若數(shù)據(jù)依舊不正常則更換地溫分采。若全部地溫?cái)?shù)據(jù)缺測(cè)，則先檢查采集器的指示燈，地溫分采集器工作正常時(shí)SYS燈秒閃CAN-R燈閃的快CAN-T燈閃的慢，指示燈不正常則檢查電源和CAN總線線纜，若線纜正常則需更換分采。地溫分采可以使用其調(diào)式串口來(lái)診斷，但還無(wú)法判斷CAN傳輸是否正常，所以地溫故障使用替換法比較快捷。

2.4 氣壓、風(fēng)測(cè)量值故障

DZZ5新型站氣壓傳感器是只能傳感器，直接測(cè)量產(chǎn)生氣壓值傳輸給主采集器，連接在主采集器的RS232-5通道，由主采集器供電。氣壓值偏差或缺測(cè)，先檢查靜壓管是否連接完好，傳感器氣嘴口是否通暢。若以上正常，更換氣壓傳感器若故障消失則傳感器故障，若數(shù)據(jù)還是異常則采集器故障更換采集器。

風(fēng)向、風(fēng)速數(shù)值異常則檢查風(fēng)線及各接線處是否有斷裂損壞處，然后使用替換傳感器、采集器方法查找故障即可。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著DZZ5型自動(dòng)氣象站安裝使用，自動(dòng)氣象站的故障也會(huì)不斷產(chǎn)生，故障的判斷和處理也相對(duì)復(fù)雜。這就需要保障人員掌握故障判斷和處理的基本思路和一些常規(guī)技巧，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，快速解決出現(xiàn)的故障，同時(shí)要分析和查找故障的原因，做好氣象站的日常維護(hù)，防患于未然，以減少自動(dòng)站故障出現(xiàn)的幾率，確保自動(dòng)站的正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]陳冬冬，楊志彪，施麗娟，等.新型自動(dòng)氣象站結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其優(yōu)越性[J].氣象水文海洋儀器，2011，28（4）：93-99.

[2]中國(guó)華云.DZZ5型自動(dòng)站用戶指南及系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)[Z].中國(guó)華云技術(shù)開(kāi)發(fā)公司研發(fā)中心，2012.

[3]陳征，李崇福，白水成，等.氣象裝備技術(shù)保障手冊(cè)—自動(dòng)氣象站[M].北京：氣象出版社，2011.