區域自動氣象站的技術保障及維護探討

黃宇霆 劉小龍 鐘金蓮

區域自動氣象站的技術保障及維護探討

黃宇霆1劉小龍2鐘金蓮1

（1.長沙市氣象局 湖南長沙 410205 2.瀏陽市氣象局 湖南長沙 410300）

區域自動氣象站作用日益突出，隨著多要素區域自動氣象站的建成投入，后續的管理、維護及故障排除等成為熱點問題。本文通過對長沙市區域自動氣象站運行以來常見的故障維修進行總結和分析，以為區域自動氣象站的運行維護管理提供參考。對此，本文首先介紹了自動氣象站的結構，然后對自動氣象站的技術保障及維護進行了分析，并對自動氣象站日常檢修維護管理工作對策進行了探討。

區域自動氣象站；技術保障；維護

1 引言

區域自動氣象站（以下簡稱自動氣象站）是根據中小尺度災害性天氣預警、大中城市、特殊地區和專屬經濟區的氣象和環境預報服務需要，為提高全國中小尺度天氣監測和臨近預報的水平和能力，并應當地經濟社會發展需要而建設的地面氣象觀測站。2005年以來，在長沙市人民政府的大力支持下，氣象局在各鄉鎮、中小型水庫及地質災害易發區均建有自動氣象站站點。到目前為止，已經建了212個多要素自動氣象站，經過安裝調試已正式投入業務運行。為了保障自動站的正常運轉以及數據的正常傳輸，滿足汛期預報水平的需求，增強對中小尺度災害性天氣的監測預警能力，尤其在防汛抗旱、為新農村建設服務等氣象服務中發揮的重要作用。與此同時，自動氣象站的故障率也在不斷升高，維護保障難度越來越大，因此，對自動氣象站的技術保障及維護措施進行探討，具有十分重要的現實意義，對于保障自動氣象站正常運行至關重要。

2 自動氣象站的結構

自動氣象站的系統結構形式如圖1所示，首先，由供電系統給采集器提供輸入電源，然后由氣壓、氣溫、濕度、風速、風向、雨量等傳感器向采集器傳遞信號，采集器主要負責對信號進行處理，并且將信號進行處理后傳遞到通訊單元中，由通訊單元上傳中心站。

圖1 自動氣象站系統結構

3 自動氣象站的技術保障及維護

3.1 通信模塊單元故障

當自動站監控軟件上顯示所有數據缺測時，首先檢查通訊故障，一般出現在SIM卡上，可以往這個SIM卡上打電話或把SIM卡放到有GPRS上網的手機上往別的手機上發短信，看卡是否正常通訊，有沒有停機的現象。大部分站的SIM卡為了防止語音電話干擾，已申請關閉語音業務，可以通過回應的提示音來判斷當地信號、是否欠費和設備供電是否正常等情況。當語音提示“您呼叫的用戶已關機”，說明通信模塊供不上電，可能是太陽能電池板、充電控制器故障，造成蓄電池電壓過低或損壞；通訊模塊和SIM卡損壞，也會出現這種情況。如果SIM卡是正常通訊的，供電系統也是正常的話，可能是通信模塊被關閉，通過打電話被激活，如果還是不行的話，重啟下采集器才能激活通信模塊。

3.2 氣壓傳感器保障與維護

真空膜盒指的是一種敏感性較高，且比較精細的部件，氣壓傳感器是自動氣象站中十分重要的組成構件，因此必須加強對于氣壓傳感器的日常維護和檢修。通常情況下，在對氣壓傳感器進行保障和維護工作中，可以將周邊拔海高度接近站點所得數據與自動氣象站氣壓傳感器所得測量數據進行比較分析，經過對比后，如果差異較大，則說明氣壓傳感器存在故障問題。在對氣壓傳感器進行維護管理工作中，必須在無電的情況下進行，避免在維護過程中對氣壓傳感器構成損傷，同時還需要對各個供電線路以及數據傳輸線路能否正常傳輸進行檢查。

3.3 風速風向傳感器保障與維護

三杯感應器是風速風向傳感器中十分重要的組成部分，其在日常使用中一般都暴露在室外環境下，隨風搖擺，容易出現腐蝕、老化、磨損等問題，在風向方面的故障一般表現為測量結果與實際情況不符合，或者在測量結果中，缺少風向方位的記錄；在風速方面的故障一般表現為測量值為零，或者與實際情況不符。在對風速風向傳感器進行日常檢測過程中，不僅需要檢查供電線路是否出現接觸不良或者斷線故障，而且還需要采集各個部件的實際工況。如果在日常檢修過程中，發現線路老化問題，則應該及時更換供電線路以及傳感器部件。

3.4 雨量傳感器保障與維護

在自動氣象站中，雨量傳感器的故障發生幾率最高，與此同時，雨量傳感器的故障問題也最容易檢測得到。如果觀測數據與實際降水量偏差比較大，則就能夠說明雨量傳感器具有故障問題。常見雨量數據異常及故障排除：①雨量數據明顯和附近站點雨量數據不符；數據通訊正常，但雨量數據明顯偏大或偏小，可能有以下原因造成：a.雨量筒或漏斗堵塞，導致雨量數據不準確。b.采集器雨量通訊問題，導致采集器計數不準確。c.電容損壞，導致雨量數據不準確。②沒有雨量數據，要檢查以下幾個方面：a.檢查線路連接是否正常。b.用萬用表測量雨量筒的干簧管是否正常。c.采集器雨量通訊問題，導致采集器無法計數。

雨量傳感器在實際使用過程中長期受到雨水侵蝕作用，因此，傳感器內部接線容易發生故障問題，對此，可以采用萬用表進行檢測。另外，傳感器線路問題也較為常見，一旦發生傳感器線路問題，就會造成較大測量偏差，對此，需要及時更換，在日常維護過程中加強對于線路的檢查，并及時采取有效措施進行處理。

3.5 溫度濕度傳感器的技術保障與維護

濕度傳感器是電容器，其介質為一種特殊的有機材料，具有能夠透過水汽的特性，在溫度濕度傳感器的實際應用中，其能夠通過計算機計算透過的水汽量，從而反映出電容器的電容變化情況，據此就可以得出大氣濕度的實際變化情況。濕度傳感器的主要部件是電容器，因此，在對溫度濕度傳感器進行故障排查時，必須在斷電情況下進行，并且對供電線路以及數據傳輸線路進行檢查，檢查是否有接觸不良或者斷路問題，然后采取有效措施進行解決，同時，還需要根據部件損壞情決定是否需要更新度傳感器件。

溫度傳感器在制作方面利用了金屬導電性的特性，由于鉑金屬的溫度與通電情況下的電阻值為正比關系，因此，在溫度傳感器的制作方面，一般可以采用鉑金屬進行制作。現如今，外界所測溫度越來越高，鉑金屬的導電性逐漸降低，電流降低能夠放映出溫度上升情況。通常情況下，氣象自動站溫度傳感器的故障問題一般為沒有測量值或者測量結果為負，在對故障問題進行檢測時，可以對線路的連接情況進行檢測，同時，還需要對電線插頭的連接情況進行檢查。

4 自動站的日常維護管理及注意事項

4.1 自動氣象設備檔案化

所謂檔案化是指把所建成的各自動氣象站的使用年限、運行情況、每個站故障出現的次數及日期，詳細進行登記，包括每次的故障現象和處理情況都要一一進行記載。

4.2 維護保障屬地化

對于各類自動氣象站，需要根據其安裝的地理位置，判斷其屬于哪個氣象局，然后由這一氣象局負責日常維護，并且對各自動氣象站進行月、年的巡檢和維護，定期擦洗，在巡檢過程中如果發現故障需要更換傳感器等配件的及時更換，不得超過24h，保證現用儀器技術裝備的安全正常運行，杜絕使用帶病和超檢儀器。

4.3 制度和技術人員完善

為了有效提高自動氣象站工作人員的技術水平，應該定期組織運行維護技術人員進行專業培訓，同時，還需要建立并完善自動氣象站維護制度，確保責任到人，提高氣象監視數據的準確性和完整性。另外，還需要不斷提升自動氣象站維護人員的認識，明確意識到對自動化氣象站進行維護管理的重要性，認真對待日常維護管理工作，這樣才能夠保障氣象站系統的正常運行。

4.4 日常維護

①檢查采集器。外觀箱體有無明顯損壞現象，打開箱體，看主板和通訊模塊的指示燈亮情況和閃爍情況：采集器正常運行時，主板上的運行指示燈每秒閃爍一次。通訊模塊的指示燈一般是PWR常亮，NET燈在有手機信號時常亮，DATA在數據進行通訊時會閃。②用萬用表檢查電源箱電源電壓是否充足，檢查太陽能電池板充電模塊的燈亮情況。③維護百葉箱及溫濕傳感器。維護時清掃百葉箱內的灰塵。查看濕度傳感器頭部濾紙，若濾紙污染嚴重應更換新的濾紙。④觀察風向、風速傳感器是否轉動靈活。例如：有一批風速風向傳感器啟動風速較大，在小風速情況下幾乎不轉動。因此要及時更換啟動風速過大的風速風向傳感器。在冰雹發生后，要及時前往站檢查冰雹有無打壞風速風向傳感器，若受損要及時更換。⑤每次維護時，要清理一下雨量筒，清除塵土、沙石、蟲網等，還要檢查一下雨量器是否水平。⑥觀察探測環境有無改變，周圍有沒有新增較大影響的干擾源。

5 結束語

綜上所述，在自動氣象站的實際運行過程中，由于受到多種因素的影響，可能會出現各類問題，對此，為了保障自動氣象站的正常運行，必須將故障預防和故障處理相結合，對各類問題進行初步判斷，加強故障排查和檢修，嚴格根據自動氣象站維護維修基本程序和方法進行故障處理，提高自動氣象站的數據傳輸及時率和數據傳輸準確率，確保氣象資料能夠發揮作用。

[1]王錫芳，李國晉.自動氣象站技術保障體系的探討[J].氣象水文海洋儀器，2010（03）：70～72.

[2]劉潤梅.自動氣象站的技術保障及維護[J].北京農業，2014（21）：36～37.

[3]李存千.自動氣象站的技術保障及維護[J].科技風，2014（11）：256.

P415.1+2

A

1004-7344（2016）27-0261-02

2016-9-10

黃宇霆（1982-），男，助理工程師，本科，大氣科學學士學位，主要從事氣象裝備保障工作。