新型自動氣象觀測站通信故障維修方法

孫振生　章火寶

[摘 要]多年來，通信故障一直是困擾臺站裝備技術保障能力提高的一個難題，也是影響臺站提高業務質量的一個重要因素。隨著新型業務站全面投入使用，光纜通信普遍使用在新型自動氣象觀測站之中，根據光纜通信原理，結合相關故障實例，提出了按照新型自動氣象觀測站觀測數據傳輸流程和串口轉光纖轉換器的三個工作狀態指示燈，并根據串口轉光纖轉換器的三個工作狀態指示燈的亮閃情況，對通信故障進行分析，達到對通信故障準確定位，快速排除通信故障的目的。

[關鍵詞]光纜 通信 自動氣象站 氣象觀測

中圖分類號：O973 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）04-0015-01

引言

隨著新一代業務站投入地面氣象觀測的使用，人工地面觀測項目逐步被取消，氣象觀測資料采集與傳輸主要依靠主采集器與主控計算機地面縱使觀測業務軟件完成。由于光纜通信具有通信質量好、可靠性高、防雷電干擾能力強、通信距離遠等優點，在新一代自動氣象觀測站中廣泛使用。光纜通信對臺站業務人員及保障人員來講是新生事物，一旦出現通信故障，能否快速排除通信故障對一般業務人員是一個很大的難題，也是影響臺站觀測資料采集與傳輸的一個主要原因根據自動站維修保障能力分析，通信故障在自動觀測站故障中所占的比率不大，但對地面觀測的業務影響最大。

1.新型自動氣象站簡介

新型自動氣象（氣候）站是依據中國氣象局監測網絡司《第二代自動氣象站功能規格需求書》要求，按照統一標準、統一功能、統一結構、統一方法、統一規范的設計思路，設計生產的一種高精度、高穩定、易維護、低功耗、易擴展和具有實時遠程監控功能的新型自動氣象觀測系統。可以滿足現有氣象觀測站的氣候觀測、天氣觀測和區域觀測業務的需要。

2.通信故障維修

2.1 轉換器介紹

該轉換器是串口轉光纖轉換器，主要用來將串口232信號轉換成光信號，MOXA？TCF-142-M-ST-T是串口轉光纖轉換器，具備轉換串口（RS-232或RS422/485）及光纖（多模或單模）訊號的能力。MOXA？TCF-142-M-ST-T接口轉換器可將串口傳輸距離延伸最遠可達5km（TCF-142-M多模光纖）或40km（TCF-142-S單模光纖）。反極性保護（Reverse Power Protection），當您不小心將電線接錯端子時，反極性保護（Reverse Power Protection）的功能可以保護您的設備。MOXA？TCF-142-M-ST-T會自動偵測到時一條電線為正極，另一條為負極，然后加以調整。可利用DIP Switch設定Terminator？MOXA？TCF-142-M-ST-T具備自動偵測串口訊號baud rate的能力。對使用者來說，這是再方便不過的功能了。即使設備的baud rate改變了，接口轉換器還是可以傳輸訊號。通過設定MOXA？TCF-142-M-ST-TDIP Switch的SW1至ON，可啟用 RS232模式。接線方法為：將MOXA？TCF-142-M-ST-T的TX接至另一臺MOXA？TCF-142-M-ST-T的RX，一臺接一臺，藉由此方法形成一個光纖環。

2.2 地面探測數據傳輸流程

根據《臺站地面綜合觀測業務軟件（ISOS-SS）》操作方式，其觀測資料數據傳輸信號流程如下：

①主控計算機發數據采集命令給主采集器

主控計算機地面綜合觀測業務軟件通過本機的RS-232通信口發出獲取分鐘數據（DMGD）等命令給轉換器1（TCF-142-M-ST-T型串口轉光纖轉換器1簡稱為轉換器1），轉換器1收到主控計算機制命令后，將主控發出的RS-232信號轉換為光信號并通過光纖傳輸到轉換器2（TCF-142-M-ST-T型串口轉光纖轉換器2簡稱為轉換器2），發命令時，TX燈亮，當轉換器2收到轉換器1的送來和光信號時，此時轉換器2的RX燈亮，并將收到光信號轉換為RS-232信號送給主采集器。這就完成地面綜合觀測業務軟件發命令到主采集器的過程。

②主采集器給計算機傳輸數據

主采集器收到地面綜合觀測業務軟件發出的指令后，根據獲取分鐘數據（DMGD）等命令，采集相應的觀測數據并生成報文，將報文以RS-232信號形式發給轉換器2，轉換器2再將收到的數據轉換成光信號并通過光纖傳輸給轉換器1，此時轉換器2的TX指示燈閃閃發光，當轉換器1收到轉換器2的發出的光信號后，此時RX燈閃閃發光，時間長短和TX相一致，轉換器1再將光信號轉換成RS-232信號，并將RS-232信號傳輸給主控計算機，主控計算機綜合觀測業務軟件收到報文。

2.3 轉換器正常工作的條件

①供電條件：串口轉光纖轉換器需要提供穩定的直流12V工作電源，供電后，串口轉光纖轉換器的PWR指示燈亮。

②通信方式設置：由于串口轉光纖轉換器可輸出多種信號，如RS-232或RS422/485方式，為了統一信號輸出方式，一般將串口轉光纖轉換器的DIP1設置為ON，其余的為OFF，也就是采用RS-232串口通信方式。

2.4 故障維修

故障維修要本著安全、邏輯、分解、代替等原則進行。安全原則主要是指人身與設備安全，不能將小故障擴大為大故障，掌握相應信號流程，將故障范圍壓縮到故障點。

①故障實例1

故障現象：主控計算機綜合觀測業務軟件收不到地面觀測數據，業務終端發出的指令無反應，轉換器2的RX燈亮，TX燈不亮，轉換器1的RX燈也不亮，用筆記本電腦超級終端軟件可直接讀取主采集器的觀測數據。

故障分析：根據上述信號數據傳輸的流程，轉換器2的RX燈亮燈，說明綜合觀測業務軟件發出的相關指令已經傳到了轉換器2，此時轉換器2的TX燈不亮，說明主采集器與轉換器2之間存在通信故障，可進一步借助維修用的筆記本電腦、數字萬用表等維修工具確定。

維修過程：根據故障分析，用數字萬用表對采集器與轉換器2之間存在通信線進行檢測，經檢測，在主采集器與轉換器2之間存在主采集器TX端到轉換器2RX端接線開路，進一步檢測，在主采集器箱內，該連接線在一個接線柱上沒有壓住，致使采集器TX端到轉換器2RX端接線開路，重新壓緊后，故障排除。

②故障實例2

故障現象：主控計算機綜合觀測業務軟件收不到地面觀測數據，業務終端發出的指令無反應，轉換器1的TX燈亮，轉換器2的RX燈不亮，TX燈也不亮，用筆記本電腦串口調試助手可直接讀取主采集器的觀測數據。

故障分析：轉換器1的TX燈亮，說明轉換器1能收到主控計算機綜合觀測業務軟件發出的采集命令，并轉換成光信號發出去；轉換器2的RX燈不亮，說明轉換器2沒有收到轉換器1發出來的光信號。故障只能在轉換器1的TX端到轉換器2的RX端的光纜出現故障。

故障維修：根據故障分析，采用可見激光輻射儀對光纜進行檢測，經檢測，發現軟光纜存在開路的情況，更換光纜并重新連接后，故障排除。

3.維修結論

像上面的通信故障例子還很多，對臺站技術人員來講，維修比較困難，主要是對通信原理和過程不清楚，難于準確找到故障部位，不像單個傳感器故障維修簡單，采用替代方法就可以把故障排除，也不像供電故障那樣明顯，有電沒電一看一測就能知道故障原因和部位。但只要理清通信信號流程和通信模塊的工作要求及參數設置，故障還是比較容易排除的。

參考文獻

[1] 楊維軍，萬定祥，李中化，等。自動氣象站防雷電源切換器的設計開發[J].氣象科技，2013，41（6）：1013-1015。

[2] 技術裝備維修保障手冊，中國氣象局大氣探測中心。

作者簡介

孫振生（1962.7-）男，漢族，山東海陽人，工程師，從事氣象觀測和裝備保障工作。