新型自動氣象站采集器故障判斷分析

摘 要：本文結合乾安縣氣象局使用DZZ6新型自動氣象站的實際，首先簡要探討了新型自動氣象站，接著總結了DZZ6新型自動氣象站采集器的主要特點，最后分析了新型自動氣象站采樣器故障，并給出了相關的處理對策。

關鍵詞：新型自動氣象站；采集器；故障判斷；處理對策

自動氣象站在地面氣象觀測工作中發揮著十分重要作用，可以自動觀測和儲存氣象要素數據信息，不僅降低了測報人員工作強度，還使地面測報工作效率和工作質量得到了大幅提升。自吉林省乾安縣氣象局使用DZZ6新型自動氣象站以來，使得臺站處理數據和數據質量控制信息的能力都得到了增強，借助于現代化的技術設備和實時遠程監控功能，滿足了地方臺站觀測和科研工作的需求。為了確保新型自動氣象站可以快速穩定的運行，將其在氣象業務和氣象服務中的作用充分發揮出來，需要工作人員可以正確熟練的掌握觀測儀器設備的使用和維護。采集器是新型自動氣象站的核心部件，做好采集器的日常管理維護具有十分重要的意義。

一、新型自動氣象站概況

吉林省乾安縣地理氣候概況。乾安縣位于吉林省的西北部，松原市西部，松嫩平原腹地，松花江、嫩江匯合處以南，屬松花江第二和第三階地，有"乾安臺地"之稱。乾安縣屬于溫帶大陸性季風氣候，多年平均氣溫為4.6°C，日照時間2866.6h，年平均無霜期為145d，年均降水量420.6mm。1.2DZZ6新型自動站系統結構。在構建DZZ6新型自動氣象站的過程，主要是借助于現代總線和嵌入式技術，嚴格根據國際標準對其進行設計。新型自動氣象站主要有硬件設備和軟件系統兩部分組成，硬件設備主要包括有采集器、傳感器、外部總線和外圍設備。采集器是DZZ6新型自動氣象站的核心部件，采集器有主采集器和多個分采集器組成，可以很容易的對氣象要素數據進行綜合觀測，同時還能隨意進行擴展。在對設計新型自動氣象站的過程中始終遵循統一規劃和統一標準的原則，在處理采集器和傳感器的各個部件時可以更換不同廠家生產的產品。新型自動氣象站的軟件系統主要有嵌入式軟件和應用軟件組成。嵌入式軟件的主要作用是負責管理外部和嵌入式系統的運行。應用軟件需要借助于Linux操作系統實現，主要作用是采集和處理自動氣象站的觀測數據信息。

二、DZZ6新型自動氣象站采集器的主要特點

1.主采集器。主采集器是DZZ6新型自動氣象站的核心，主要有硬件和嵌入式軟件組成。硬件包含有高性能的嵌入式處理器、高精度的實時時鐘電路、傳感器接口、高精度的A/D電路、CAN總線接口、外接存儲器接口、指示燈、通信接口等，硬件系統可以支持嵌入式實時操作系統的運行。主采集器主要有兩大功能：其一是對各種基本氣象要素傳感器和各個分采集器進行數據采集器，對采樣數據進行一系列的控制運算、計算處理、質量控制、記錄儲存，實現臺站之間的通訊和數據傳輸，與終端微機或者遠程數據中心進行交互；其二是負責管理，主要是管理構成新型自動氣象站的各個分采集器，主要包括運行管理、時鐘管理、網絡管理、配置管理等，確保新型自動氣象站可以正常穩定的運行。

在主采集器上直接掛接的傳感器包括有：氣溫、氣壓、降水量、風向、風速、能見度、濕度、蒸發等不同種類的傳感器，同時也可掛接不同種類的分采集器，如：溫濕度分采集器、輻射觀測分采集器、土壤水分觀測分采集器、氣候觀測分采集器、地溫觀測分采集器等智能化的傳感器。再加上不同種類的分采集器可以掛接一些傳感器上，所以DZZ6新型自動氣象站具有強大的可擴展性能。

2.分采集器。對于DZZ6新型自動氣象站來說，通常有一個主采集器和三個分采集器組成，分采集器分別包括有溫濕智能分采集器、地溫觀測分采集器和輻射觀測分采集器。分采集器的結構和特點與主采集器類似。分采集器的主要功能是測量所接入傳感器對應的氣象要素信息，在工作過程中對掛接的傳感器按照預定的采樣頻率進行掃描，一旦受到主采集器發送的同步信號后，獲取的氣象要素數據信息就會借助于總線發送到主采集器上。

主采集器與分采集器或者部分智能傳感器進行通信的過程中主要借助于CAN總線技術。物理介質主要有光纖、雙絞線等。由于CAN總線的主要特點是性價比高、結構簡單、器件容易購置、價格便宜、開發簡單等，所以在新型自動氣象站中得到了廣泛應用。

三、新型自動氣象站采樣器故障判斷分析

1.主采集器故障。在實際的地面氣象測報工作中，常見采集器故障的表現形式有：數據無法正常卸載到計算機，正點觀測到的氣象要素數據丟失；部分氣象要素數據出現缺測。出現上述故障的原因有主采集器上的RUN指示燈不亮、閃爍間隔異常或者半明半暗；主采集器上禁用了該氣象要素傳感器，使得該氣象要素數據缺測；主采集器出現復位。其排除方法為：如果發現主采集器的RUN指示燈不亮或者是半明半暗，可以借助于外用表的直流20V檔，對其的供電電壓進行檢查，查看器電源電壓是否在9～15V之間，如果在，則需要對供電系統進行檢查；如果RUN指示燈閃爍間隔不正常，對采集器重新進行供電、重新拔插或者是直接更換CF卡查看故障問題是否解決，如果不能解決，則重新更換主采集器；如果主采集器經常出現復位，則主要原因是修改區號站后，沒有將之前臺站數據的信息刪除，使得采集器內部存儲空間填滿，運行異常。可以借助于CLEARALLDATA間原區站號的數據信息完全清除。

2.分采集器故障。分采集器故障的主要表現形式是分采集器掛接的氣象要素數據出現缺測。產生這種現象的原因有：分采集器CAN通信異常；分采集器RUN指示異常；分采集器CANR或CANE指示燈閃爍。其主要的排除方法為：查看分采集器CANR指示燈是否常亮，CANE指示燈不亮。如果指示燈閃爍，應查看CAN總線終端的匹配電阻是否在總線終端進行安裝或者是安裝的匹配電阻超過2個；使用萬用表測量匹配電阻值是否為120Ω；分別查看分/主采集器的CAN通信防雷裝置是否受到破損；查看CAN總線是否損毀、線纜是否出現短路或斷路現象等；如果上述都沒有異常情況，則說明是主采集器和分采集器的CAN通道損壞，需要及時對分采集器或主采集器進行更換。如果發現分采集器的RUN指示燈不亮或者是半明半暗，可以借助于外用表的直流20V檔，對其的供電電壓進行檢查，查看器電源電壓是否在9～15V之間，否則檢查供電系統。如果RUN指示燈閃爍，應更換分采集器。

參考文獻：

[1]司方坤，馬前進.新型自動氣象站采集器常見故障分析[J].農業開發與裝備，2015（10）.

[2]陳英，謝萬銀，徐彬，等.DZZ6型新型自動氣象站結構特點及其優越性[J].甘肅農業，2014（21）.

[3]婁國偉，曲秉陽.自動氣象站采集器故障分析及排除方法[J].黑龍江氣象，2012，29（4）.

作者簡介：郝萬峰（1977-），男，漢，吉林乾安人，本科學歷，助理工程師，從事測報、人影工作。