營口區域氣象自動站故障處理分析

吳楊　原久淞　孫永聯　崔福濤　蘇曉妹　于文洋　姚文

摘 要 以營口市氣象局的CAWS600六要素區域氣象自動站為例，對氣象自動站的系統和工作原理進行概述，進而針對出現的幾個常見故障提出故障處理辦法。

關鍵詞 氣象自動站；常見故障；故障處理

中圖分類號：P415.12 文獻標志碼：B 文章編號：1673-890X（2016）01--02

氣象自動站由硬件和系統軟件組成，硬件包括傳感器、采集器、通訊接口、系統電源和計算機等。系統軟件分為采集軟件和地面測報業務軟件。為實現遠程監控和網絡組建的功能，還需配置遠程監控軟件，將自動氣象站與中心服務站連接一體形成自動氣象觀測系統[1]。隨氣象要素值變化，自動氣象站各傳感器的感應元件輸出的電量產生變化，這種變化量被由CPU實時控制的數據采集器所采集，經過線性化和定量化的處理，實現從工程量到要素量的轉換，再進行篩選數據，得出各個氣象要素值，并按一定的格式存儲在采集器中。在配有計算機的自動氣象站，能夠實時把氣象要素值顯示在計算機屏幕上，并在計算機的硬盤上根據一定的格式進行存儲[2]。根據業務需要來實現各種氣象報告的編發，形成各種氣象記錄報表和氣象數據文件。

1 氣象自動站的系統概述和工作原理

自動氣象站的核心控制部件單元是主采集器。主采集器具有強大的數據處理能力，可以滿足各種復雜氣象探測系統的數據處理要求。同時，在住采集器內部還增加了一個對常規氣象要素進行數據探測的數據采集單元，可以完成對風速、風向、空氣溫度、降水、氣壓及能見度氣象要素的探測和數據采集。

自動氣象站結構分為4大部分：采集系統、傳感器系統、通訊系統和供電系統。采集系統負責自動氣象站所有數據的采集、儲存和分析運算。傳感器一同是根據不同的觀測需要來配置不同的傳感器，用以測量相應的氣象要素。通訊系統用以將采集核心處理后的數據，傳輸到計算機。供電系統用以提供整個自動氣象站系統運行的電力供應。

當氣象自動站傳感器系統開始工作時，空氣中的氣象要素就會被傳感器所感應，傳感器進而產生感應信號。自動站內部設有信號采集裝置，能夠對感應器感應的信號進行分析和處理，并通過通訊系統傳送到氣象站服務器。氣象人員只需要在電腦屏幕上進行簡單點擊，就可以十分直觀便捷地查看某一區域的氣象要素，從而實現了無人值守、廣泛的區域覆蓋以及實時傳輸氣象數據等目標。

2 氣象自動站的常見故障及故障處理方法

2.1 采集器部分

故障現象：采集器的指示燈不亮或者亮燈異常。

故障原因分析：一是給采集器的供電不正常；二是對應的指示燈發光二極管有損壞。

處理方法：一是測量采集器的輸入電壓，正常的電壓應在12 V左右，如果電壓不正常則檢查供電系統是否異常；二是如果供電正常，則檢查指示燈的發光二極管是否損壞，有損壞可更換二極管；三是如果二極管也正常，則檢查并更換采集器。

故障現象：采集器不工作或者工作異常。

故障原因分析：一是采集器死機卡死；二是傳感器有故障對采集器產生干擾。

處理方法：一是如果信號指示燈閃爍間隔不正確，有可能是采集程序有誤，這時采集數據也不正確，就需要重新啟動采集器（關掉采集器電源開關，等待幾秒再打開）；二是如采集器重啟后仍然不正常，那么有可能是傳感器產生故障從而干擾采集器，此時可以先拔下采集器上除了供電端口的所有其他傳感器插頭（務必先在斷電得情況下），再重新啟動采集器，看采集器工作狀態指示燈是否正常；三是如仍不正常則可能是采集器故障或程序紊亂，可刷新采集器程序或更換采集器。如恢復正常，再依次插上傳感器插頭（務必先在斷電得情況下），逐個判斷是哪一個傳感器引起的故障。

故障現象：采集器與計算機之間無法通訊。

處理方法：一是首先判斷計算機串口、采集器機箱串口以及軟件是否正常；二是檢查外部通訊線是否連接正常；三是更換數字板上的N21集成電路；四是如仍然不正常則更換數字板 。

故障現象：采集器時鐘不走。

處理方法：一是清空采集器；二是更換數字板上N14、N18芯片，如果恢復正常則是原芯片損壞；三是如果仍然不正常則更換數字板

2.2 供電部分故障及處理

故障現象：自動站下線，最后數據顯示電壓低。

故障分析：一是電池電壓低；二是太陽能板有遮擋；三是太陽能在給電池供電但供不上或者充電保護器壞了。

處理方法：一是檢查電池電壓是否在12 V左右，充電保護器上太陽能電壓是否在23 V左右；二是如果太陽能電壓顯示正常則檢查太陽能板是否被遮擋；三是太陽能電壓異常則更換電池或充電保護器

故障現象：無直流輸出或直流輸出電壓過低。

處理方法：一是檢查保險管是否有損壞，如果損壞則更換保險管（2 A）；二是檢查交流輸入是否正常，若如果不正常則檢查空氣開關和變壓器是否正常；三是檢查蓄電池電壓是否正常，電池電壓應在12 V左右，若電池電壓低于11 V，則應更換蓄電池；四是若上面幾項檢查正常，則更換電源板或電源控制器。

2.3 傳感器部分故障及處理

故障現象：某一項或幾項傳感器顯示值異常。

處理方法：一是跳過防雷板將兩端接線直接連接，如果故障消失則可確認是防雷板故障；二是如確認故障在防雷板上，則檢查其各個通道分別有無對地短路或兩端開路，及相鄰通道間有無短路；三是如確認某個通道有問題，則將此通道連接的線纜移至空余通道，或者更換防雷板。

故障現象：下雨時無雨量值

處理方法：一是首先檢查雨量筒是否堵塞，導致無雨量讀數，清理即可；二是檢查干簧管是否損壞，將萬用表打到通斷擋，將萬用表的紅、黑表筆分別接干簧管的2個觸角，手動翻動雨量傳感器的計數翻斗，每翻動計數翻斗一次應聽到萬用表發出一聲“嘀”的連通叫聲，則證明干簧管完好，否則更換干簧管；三是取下防雷板12、13端口的雨量線，取下從防雷板接入采集器C2端口的雨量信號線，用萬用表直流電壓檔測量采集器C2端口的對地電壓是否+5 V，若異常則為采集器C2通道故障，更換至C3通道后按上述方法進行處理；四是如上一項正常，則接上防雷板至采集器C2端口的雨量信號線，測量防雷板12端口的對地電壓是否+5 V，如不正常則判斷為防雷板雨量通道損壞，若正常，則繼續；五是檢查雨量傳感器與防雷板間的信號線是否完好，將雨量傳感器上的兩芯線取下，測量兩芯線是否有5 V直流電壓，如果沒有，則說明信號線損壞，修復信號線；六是如果信號線完好，則檢查采集器C2與接地之間的1 μ濾波電容（型號105）是否損壞，如果損壞則將該電容去掉，該電容主要起到抗干擾的作用，去掉不會影響雨量計數。

故障現象：濕度示值超差和缺測。

處理方法：一是濕度傳感器信號線接在防雷板5號端口，取下5號線，注意該插頭不要與其他插頭短路，用萬用表電壓20 V直流檔測量5號線的對地電壓應為0～1 V，對應的濕度為0%～100%；二是用萬用表電壓20 V直流檔測量防雷板6、7口之間電壓應為12 V直流左右。若第1項測量中，指標超出范圍，則應在百葉箱內傳感器與接線的接頭處繼續測量，注意觀察接頭是否有接觸不良的現象。如果測量結果不能滿足第1項測量中的要求，則應更換濕度傳感器。若以上各項均正常，則可按采集器故障處理流程判斷濕度接入的采集器CH2的2+通道是否正常。

故障現象：風向示值超差或缺測。

處理方法：一是確保風速傳感器電纜無破損；二是用萬用表電阻20 V直流電壓檔量取防雷板15、16端子之間的電壓值是不是在12 V左右，逐級量值至橫臂接線盒處；三是用萬用表電阻20 V直流電壓檔量取防雷板16、17端子之間的電壓值是否在0～2.5 V（對應風向0～360°），逐級量值至橫臂接線盒處；四是若上一項異常，可先考慮更換風向傳感器，如果故障依舊，則更換采集器。

故障現象：風速示值超差或缺測。

處理方法：一是確保風速傳感器電纜無破損；二是用萬用表電阻20 V直流電壓檔量取防雷板15、16端子之間的電壓值是否在12 V左右，逐級量值至橫臂接線盒處；三是用萬用表電阻20 V直流電壓檔量取防雷板14、16端子之間的電壓值是否在6 V左右，逐級量值至橫臂接線盒處；四是若上述第3項出現異常，可考慮更換風速傳感器。如果故障依舊，則考慮更換采集器。

故障現象：雨量超差。

處理方法：一是檢查防雷板上雨量接線12、13是否接觸緊固；二是量杯量取10 mL水緩慢注入雨量筒承水器，查看雨量范圍是否在2%左右，若是則可判斷雨量傳感器無故障，超差雨量值可能是電氣干擾造成的野值或者其他誤差；三是若顯示的雨量值與人工倒入的水量不一致，直接用手翻動雨量筒計數翻斗，用萬用表電阻導通檔直接量取輸出信號導通次數與翻動次數是否一致，若不一致則更換干簧管。

參考文獻

[1]中國華云技術開發公司.CAWS600型自動氣象站觀測系統使用說明書[Z].北京：中國華云技術開發公司，2011.

[2]沈肖柏.自動氣象站的日常維護[J].現代農業科技，2010（3）.

（責任編輯：趙中正）