DZZ5型自動氣象站實際工作中常見故障及對策

羅紹艷　楊　云　田盼盼　趙帥飛　豐麗娟（.越西縣氣象局，四川　越西　66650；.隆林縣氣象局，廣西　隆林　5500；

DZZ5型自動氣象站實際工作中常見故障及對策

羅紹艷1楊云1田盼盼2趙帥飛3豐麗娟4
（1.越西縣氣象局，四川越西616650；2.隆林縣氣象局，廣西隆林533500；

3.鄉城縣氣象局，四川鄉城627850；4.雷波縣氣象局，四川雷波616550）

隨著地面觀測自動化的發展，新型自動氣象站是地面氣象觀測的主要設備，2015年9月四川省越西縣啟用了DZZ5新型自動氣象站，在運行過程中出現了一些問題。為保證新型自動氣象站的正常運行，需要采取有效的措施解決氣象站ISOS軟件在運行過程中存在的問題。另外，還需要氣象工作人員加強對該軟件的學習和研究，達到操作規范和運用熟練的程度，能夠提高觀測質量，進而提高氣象業務質量和氣象服務水平，從而更好地為氣象事業服務。

新型自動氣象站；ISOS-SS系統；常見故障；解決對策

新型自動氣象站屬于分布式結構自動氣象站，是基于現代總線技術（CAN總線）和嵌入式系統技術構建，采用國際標準并遵循開放總線技術。其提高了數據采樣頻率，規范了數據處理算法，加大了數據質量控制處理。日常工作中除了要加強氣象站的維護保養外，還要掌握各類故障現象，以便及時排除。越西縣自新型自動氣象站建設以來，使用過程中出現了一些問題，該文將依據實際工作中的經驗，對運行中的常見問題進行分析匯總，并提出相應的解決對策，為新型自動氣象站在各氣象站中的運行提供參考。

1　DZZ5自動氣象站系統結構

1.1硬件

采用主采集器、分采集器、傳感器、外部總線和外圍設備的組合結構，其中主采集器系統為核心系統，主采集器采用嵌入式技術、Linux操作系統、FAT32文件系統［1］。配置基本觀測要素傳感器或分采集器擴展配置傳感器。主采集器接口包括風向、風速、氣溫、相對濕度、氣壓、雨量、能見度、蒸發和一個保留的總輻射觀測。DZZ5型自動氣象采集器包括1個主采集器和1個地溫分采集器，采用CAN總線技術實現各采集器之間的連接。

1.2軟件

DZZ5自動氣象站的系統軟件包括2大部分，即嵌入式系統軟件和業務應用軟件，其中前者的主要作用是對嵌入式系統和外部設備的運行進行控制；而業務應用軟件則安裝于系統中的各個終端，主要作用是對整個自動氣象站系統的運行進行監控，并采集處理觀測數據，定時上傳各類觀測數據文件等。觀測業務軟件由采集軟件（SMO）、業務軟件（MOI）和通信軟件（MOIFTP）組成，三個軟件既相互獨立又相互關聯。這三個軟件以文件系統的形式完成數據交互過程。

SMO軟件實現數據采集功能，通信層采集輻射、天氣現象、能見度相關數據資料，通過SMO文件處理層解析、監控、訂正和儲存，還要經過數據流將數據資料儲存并上傳。

MOI負責完成業務的處理。數據源來自兩個方面，一方面是SMO自動化觀測數據，另一個是人工觀測數據。通過數據維護和質量控制，實現氣象電報和數據文件的生成，并由MOIFTP軟件進行發送。

MOIFTP的主要功能是傳輸測報數據文件到省網絡中心的服務器。需要在使用之前對相關參數進行設置。使用消息中間件和FTP傳輸，FTP傳輸時實現網絡數據傳輸的一種方式，通過文件傳輸協議將測報業務計算機上的數據文件傳輸到省級氣象網絡中心的服務器上。該軟件還支持3G移動數據通信作為應急傳輸的備份通道，保障業務資料的穩定傳輸。

2　新型自動氣象站的故障分析

2.1SMO應觀測次數與實際觀測次數不相等

SMO應觀測次數和實際觀測次數不相等，觀測成功率達不到100%。出現這種情況的原因主要如下［2］。

2.1.1網絡校時不正常，需要自動授時。Windows系統默認的時間同步時間間隔是7 d，可以通過注冊表的兼職更改自動同步間隔，以提高同步精度。第一步，進入注冊表編輯器進入“開始”在運行欄輸入“regedit”運行regedit.exe執行程序；第二步，執行如下操作，十進制的3 600代表1 h，在工作中一般要求3 h自動校時一次，則應輸入數字10 800。第二步如圖1所示。

全域旅游即在一個區域內，高度整合旅游資源、政治、經濟、文化、生態、服務、基礎設施等所有要素，將整個區域作為完整的旅游目的地進行規劃布局，實現資源優化配置、要素合理流動、產業融合發展，進而統籌帶動區域發展的一種旅游發展理念和模式。因此，在全域旅游的背景下，針對導游專業學生的職業教育需要結合全域旅游的理念進行培訓。

2.1.2電源不穩定或者電源故障。采集器工作不正常，可能導致某一分采或者傳感器工作不正常。檢查電源分為交流和直流兩個部分，檢查交流供電時要注意人身安全。交流電壓應為220VAC，直流供電電壓為14VDC左右。

2.1.3GF卡容量不足。GF卡剩余容量不足，會導致采集數據不正常。檢查GF卡剩余空間有2種方法，一種通過終端調試，運用STAT命令就可以查看其剩余空間；另外一種就是斷電拔下GF卡，查看剩余空間。如果需要清理內存，應先對GF卡的資料進行備份，然后進行清理，最后再插會主采集器，上電，聽到采集器叫兩聲說明啟動正常。

圖1　自動校時設置

2.1.4串口設置錯誤。無法采集數據，通過參數設置-啟用通訊查看，確定在20 s內是否有正常的數據流。

2.1.5串口隔離器可能故障。串口隔離器在自動站中起防雷和放大信號的作用，但在實際工作中經常損壞。由于兩邊測針容易變形，導致接觸不良。所以，應定期檢查采集器的RS232通訊口的通訊線接頭與串口隔離器的接頭是否牢固，以及與計算機接頭的串口是否有松動現象。取下成對的串口隔離器或者把筆記本拿到測場采集數據，看觀測成功率可否達到100%，如果可以采集到全部數據，則說明串口隔離器故障，需要更換新的串口隔離器。

2.1.6軟件沒有按照規定升級。升級相關軟件時應先關閉軟件，升級SMO采集軟件時把補丁包中的臺站地面綜合觀測業務軟件-采集.exe替換到安裝目錄bin目錄下即可。重啟SMO軟件查看版本號是否升級成功，MOI是一鍵升級，先關閉MOI軟件，點擊運行升級軟件，就可以升級成功。

2.2SMO能正常采集數據，MOI無數據

可能原因是MOI參數設置下SMO數據源沒有選擇正確的路徑。應選擇在SMO安裝路徑數據目錄，路徑設置到子目錄dataset區站號目錄級別。

2.3正點觀測補調數據失敗和分鐘數據是亂碼

軟件安裝在Windows XP、Windows Server 2003、Windows Server 2008操作系統上之前，需要先給計算機操作系統安裝.Net Framework 4.0和2007 Office system驅動程序。如果沒有安裝.Net Framework 4.0，則可能無法運行或者識別業務軟件。因為SMO和MOI里面的數據庫采用Office軟件的工具條。如果沒有安裝2007 Office system，則會出現正點觀測補調數據失敗和分鐘數據出現亂碼的現象。

2.4.1可能是通訊線路、采集器、供電系統、或者串口壞了。這種情況下，需要認真檢查通訊線路、供電系統。如果串口、軟件和線路都正常，則就說明采集器出現了問題，需要沿著通訊線路進行測量。如果出現一串口通訊線有問題，原來相通的兩引腳線斷開的情況，只需要把一腳的焊線虛焊處接好，就能夠保證數據正常顯示。

2.4.2傳感器故障。從傳感器著手需要檢查三部分，即傳感器、信號鏈路、采集器輸入通道。在吹初次安裝傳感器或人為改動過采集器設置的，就該利用SMO的采集器參數檢查功能查看該氣象要素的運行狀態信息。處于開啟狀態，排查就從傳感器到采集器，中間每個環節出問題都可能引起數據缺測或者異常的故障。

傳感器檢查輸入的電壓或者電流，以及輸出信號是否符合正常的范圍，如果輸入正常、輸出不正常，可以判定為傳感器故障，則應該更換傳感器。

信號鏈路發生故障的概率比較大，可以用萬用表測量各個節點的電壓或電阻。如果以上兩步都正常，應檢查主采集器。用裝有串口調試工具軟件的筆記本電腦用USB串口轉換線路將9芯插頭接入采集器的信號輸出的串口。再檢查輸出的觀測數據，在串口調試工具軟件中設置連接的串口通信參數，打開對應串口，發送DMGD命令，觀察分鐘數據是否正常。如果有數據，但是數據不正常，則有可能接地、線纜接頭部位接觸不良。

2.5傳感器故障檢查

2.5.1溫溫度傳感器。測溫是采用Pt100鉑電阻阻值隨溫度升高而成線性增加的特性測溫的，濕度元件是濕敏電容經轉換電路輸出電壓，電壓與濕度輸出成線性正比關系。溫濕度傳感器使用萬用表直接測量傳感器的電阻值（溫度）或電壓（濕度），測量通道故障。可以把標準電阻按照四線制方式，接入采集器測量通道（溫度）；標準信號發生器接入采集器測量通道（濕度）。

查看濕度傳感器連接線接頭處是否生銹，如嚴重銹蝕，則將連接線對接，同時做好防水和絕緣處理。

2.5.2翻斗雨量通過脈沖計數測量雨量。翻斗雨量傳感器在計數翻斗中裝有一塊小磁鐵，翻斗每翻動一次，干簧管閉合一次且輸出一個脈沖信號，記錄0.1 mm降水量。雨量脈沖信號通過防雷板輸入到采集器，由防雷板再連接到主采集器。主要故障現象是有降水但沒有降水量或者出現降水量亂跳。故障的主要原因有翻斗堵塞，翻斗不能正常翻動，干簧管損壞，雨量線斷路。首先，檢查計數翻斗有無輸出，若無雨量指，將雨量傳感器盛水桶取下，使用萬用表拔至蜂鳴檔，接雨量傳感器紅黑接線柱，翻動計數翻斗，未翻動至中間位置萬用表有導通響聲就正常，如果無則干簧管可能故障，應更換。測量傳感器為正常，而采集器數據不正常，則檢查通道和主采集器。

2.5.3風向風速傳感器故障。風向是輸出7為格雷碼經過轉換電路輸出風向。當實際風向與采集器采集到的風向數據有偏差時，應檢查風向傳感器上指北針與正北方向是否一致。檢查風向傳感器應先檢查供電傳感器供電系統，供電電壓為5 V直流，再分別檢查采集器端D0-D6端的電壓，得出高低電平對照格雷碼表查看角度與真實值是否符合。風速通過對電脈沖進行計數，并轉換為風速。風速越大，風杯轉速越高，周期時間內輸出的脈沖信號數越少。風速轉動時，測試主采集器上輸出電壓應為0.7～3.8 V，靜止時為0.7 V或3.8 V左右，則傳感器正常；否則不正常，需要更換傳感器。

2.5.4氣壓。在實際工作中氣壓傳感器的感應元件是電容式硅膜盒，輸出是RS232信號，且接在RS232_ 5上，是采集器發送命令獲取數據。主要故障現象時氣壓值不穩定，較長時間內數據差值超出允許范圍，主要原因是靜壓管堵塞，導氣管堵塞和數據線插口是否插好。其次，檢查采集通信軟件中通訊設置是否正確，默認為COM1實際工作中端口一般為9600N81，且接入的是PTB210采集器應設置為AIRPTYPE4［3］。

2.5.5地溫分采。地溫值出現間歇性的不正常，偏低或偏高或者地溫值均為-24.6℃，先檢查信號接線是否緊固。地溫分采工作原理同氣溫傳感器，故障判斷類似與氣溫傳感器。不同的是地溫分采通過CAN總線連接到主采集器上。如果傳感器無故障，應檢查通道。打開地溫分采，看分采的燈是否正常閃爍，斷開CAN總線插頭，取下地溫分采RS232插頭與接線插座的連接線，直接接入筆記本電腦，打開串口調試工具軟件，發送SAMPLES，查看地溫數據是否正常。

3　結語

DZZ5型新型自動站雖然功能齊全，但在實際工作中可能因某些技術因素限制，導致該系統出現不同程度的故障，影響氣象要素的準確性和及時性。因此，在實際工作中要敢于實踐，在工作中學習，學以致用，掌握各種故障的判斷和處理，以便提高自動站設備性能，確保自動站正常運行，為氣象現代化奠定基礎。

［1］黃思源，劉鈞.新型自動氣象站觀測業務技術［J］.氣象出版社，2014（12）：273-278.

［2］欒永衛.淺談DAWS600型自動氣象站日常維護及故障處理［J］.中國科技博覽，2010（33）：584-585.

［3］中國氣象局觀測司.氣象裝備技術保障手冊——自動氣象站［EB/OL］.（2011-06-09）［2016-03-15］.http∶// wenku.baidu.com/view/d15e7652ad02de80d4d84012.html.

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1674-7909-（2016）11-86-3