新型自動站常見故障處理

陳忠

摘 要：采用當前國際先進的CAN總線技術設計的新型自動氣象站，可以根據各個臺站的需要，自主的選擇采集器，在技術上解決了之前的自動氣象站無法擴展新的要素的難題，觀測要素更加豐富。系統使用Linux嵌入操作系統，可以將不同的廠家生產的采集器和傳感器集成到新型自動氣象站中。新型自動站和之前自動站在設計構架上有很大的區別，因此故障檢測方法也與以往有很大不同。為了使業務人員對新型站有更加全面的認識，本文介紹了新型站的技術構架，闡述了新型站的優勢，著重介紹了新型站故障的排除方法，以此提高工作人員的工作效率。

關鍵詞：新型自動氣象站；技術介紹；故障處理

中圖分類號：S163 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180532064

引言

我國氣象觀測自動化運行業務已經開展了10a以上，氣象設備的自動化對于氣象觀測和天氣預報、服務工作發揮了巨大的作用。但是，近年來隨著氣象服務的需求的日益提高，地面觀測的要素也越來越豐富。之前的自動站觀測系統，由于不能自由添加新的觀測要素，系統設計理念落后，已經逐漸無法滿足現代氣象觀測業務發展的需求。2008年，新型自動站開始了業務研發，2015年開始，新型站在全國范圍內推廣使用，并逐漸替代了上一代自動站。新型站以提高地面觀測業務的集約性和準確性為目標，在設計框架上與國際接軌，具有高穩定、高精度、易擴展、易維護和低功耗等特點，并具有實時遠程監控功能。在軟硬件上都采用了目前先進的技術和框架，采用CAN總線國際標準，比較全面的解決了上一代自動站在業務運行中的問題，特別是國內不同廠家的不同型號傳感器、采集器無法通用的問題。

新型自動站的推廣使用，提高了氣象觀測的密度，提升了觀測數據的精確性。不過，由于運行時間較短，在實際使用中難免會出現各種故障。只有對新型站的各類較常見的故障進行歸納分析，加強維護和保障工作，才能保證新型站的健康運行，發揮實際效益。

1 新型自動氣象站整體結構分析

新型自動站由四部分組成，分別為：主/分采集器，傳感器，線路和供電單元。地溫、能見度、輻射等擴展傳感器都是利用分采集器通過CAN總線連接到主采集器，然后一并采集數據的。

新型站的核心部分是主采集器，它的主要功能有2個：完成各個基本氣象要素傳感器的數據采集和各個分采集器的數據采樣，并對獲取到的各類氣象數據進行質量控制、數據存儲和傳輸，實現與計算機終端或者遠程數據庫的數據傳輸；對新型站的各個分采集器進行管理，包括運行的管理、網絡管理、時間的管理、配置的管理等。主采集器的自己配備的氣象要素有氣溫、氣壓、濕度、風向、風速、降水、總輻射和蒸發。其配備要素基本可以滿足我國氣象觀測的基本要求，同時，能見度等智能傳感器也可以直接掛接在主采集器上。

分采集器是主采集器采集要素的補充，它按照預定的采樣頻率對接入的傳感器進行數據掃描，獲得該要素的觀測值，然后將采集到的要素發送到主采集器。分采集器由硬件部分和嵌入式軟件部分組成，通過CAN總線實現與主采集器的通訊和數據交換。

新型自動站由于結構負責，在任何一個采集和傳輸部分發生故障時，都會對系統的運行產生影響。因此，故障發生后，技術人員需要及時判斷故障發生的部位和原因，及時排除故障，保障新型站第一時間恢復健康運行。

2 新型自動氣象站常見故障問題處理

新型自動氣象站的故障，簡單的分可以分為氣象要素的觀測數據異常和自動站運行故障2類。

2.1 自動站觀測數據異常

就是觀測數據嚴重錯誤或者超差，但是自動站運行是正常的。這類故障一般比較容易排查，一般都是由于傳感器故障或者傳感器運行環境變化導致的。

2.2 自動站設備運行故障

比如自動站采集、存儲、計算、顯示或輸出數據等功能故障。出現這類故障的原因一般比較多，故障排除比較困難。解決這類問題，首先需要找到故障發生的部位。一般是根據自動站設備的電氣原理，找到故障發生的大致部位，然后利用替換法，用好的電氣元件替代壞的元件。如果有些元件沒有備份，可以使用萬用表來測量疑似故障的電器元件的參數。

3 新型站的常用命令

有的情況下，故障比較復雜，這時候采用替換法會需要大量的時間，會影響氣象數據的采集和上傳。由于新型站是采用先進的軟硬件構架設計，將系統的各個運行狀態和參數保存在了日志文件中。因此在這種情況下，可以通過查閱系統日志來找出故障原因。同時系統也支持大量的命令來查找故障，以此來結合傳統的替換法和測量法判斷故障位置，可以大大提高維護人員工作效率，保證氣象數據上傳的及時率和準確率。

3.1 SAMPLES命令

SAMPLES命令是新型站安裝測試的第一個命令，用來以表格的方式顯示出新型站采集器的采樣數據和狀態。該命令可以讀取當前時刻采樣到的各個要素的數據，并可顯示主采集箱門狀態、機箱溫度、供電電壓、GPS狀態、CF卡狀態等數據。

3.2 STAT命令

STAT命令用以顯示新型站的狀態信息，信息由命令標識、半角空格符、日期、空格、時間、空格、狀態數據組成，所有的空格均為半角空格符。STAT命令是日志文件中各日志信息的消息來源，熟知STAT信息，可以快速獲取新型站電壓、采集器狀態等重要信息。

3.3 DMGD命令

該命令可以輸出新型站觀測到的各氣象要素。如果直接輸入該命令，不帶任何參數，則會顯示出采集器最后一次觀測的分鐘氣象數據；如果輸入命令時，帶入參數為開始時間和結束時間，則會顯示指定時間段的氣象觀測分鐘數據；如果輸入命令時，帶入參數為開始時間和數字N，則會顯示指定開始時間開始的后N條氣象觀測分鐘數據。參數中時間的格式為YYYY-MM-DD HH：MM。

3.4 SNEST XXX命令

SENST命令用來關閉某一個采集器接口。在實際工作中，如果某一個傳感器發生故障，在故障排除期間，采集器會一直采集數據，并上傳發送出去。但是，由于傳感器已經發生故障，采集上傳的數據必然是有誤的，上傳的異常數據會直接影響到數據的考核和應用。這種情況下，可以使用SENST xxx命令來關閉故障傳感器，關閉后采集器采集的該要素數據為缺測，并非是異常數據了。

3.5 監控日志格式

新型站的日志系統較OSSMO系統有了很大程度的升級和完善。較OSSMO的報文發送日志和軟件操作日志，新型站還增加了系統狀態監控日志。不過日志并沒有提供顯示界面，需要維護人員打開LOG文件夾，用記事本打開查看。正常情況下，系統每分鐘都在讀取各采集部件的狀態和數據，而這些發送和返回的指令都會保存在日志文件中。

4 新型自動氣象站維護管理工作分析

4.1 做好新型站的網絡監控和維護

通過對新型站的運行情況進行監控，并利用短信提醒功能，可以讓維護人員第一時間發現故障，減少設備故障時間，提高地面測報的質量。

4.2 加強數據備份工作，確保數據完成

在日常的觀測工作中要做好數據的備份工作，確保每天及時備份各類觀測數據，做到異機備份，并每月將所有數據刻錄光盤，避免原始氣象要素觀測數據的丟失，確保數據的完整性和可靠性。

4.3 新型站日常維護工作的落實

新型站結構復雜，系統包含設備多，因此保障人員需要加強設備的日常維護，定期檢測系統的運行狀態，技術找出運行設備中存在的故障隱患。需要定期檢查采集器，查看接線情況，建立設備運行檢查臺帳。

4.4 新型站軟件維護

在新型站運行中，操作人員應盡量避免對于菜單和通信口的設置，避免對于一些重要參數的設置。觀測員需要加強對新型站操作軟件的熟悉，多翻閱軟件使用手冊，多學習溝通，做到操作熟悉。

4.5 對維護管理制度體系進行完善

加強對于新型站維護管理制度的完善，以制度強化維護，將日常維護工作落實到個人。新型站運行后，部分觀測員人員新型站技術性強，學習難度大，新設備運行穩定，故障發生率小，所以日常維護工作中態度松懈。因此管理人員需要以制度約束測報人員的工作，做到工作開展專業科學。

5 結語

新型自動站的研發和業務使用，大大提升了我國氣象觀測數據的精確性。新型站的設計，可以滿足我國當前和未來幾年地面綜合氣象觀測業務的需求，是我國地面觀測業務的一次大升級，其使用解決了之前觀測業務發展中所遇到的問題，提高了設備維護和監控能力。

但新型站在運行中難免會出現各類故障，出現數據異常等問題，影響氣象觀測質量。這要求觀測人員加強學習，提升排查和處理故障的能力，確保臺站觀測數據的正常。另外，需要加強對于設備運行狀態的監控和管理，做好數據文件的備份，確保數據的完整。要把握新型站在故障排查流程中異于上一代自動站的部分，加強新知識的學習，熟悉新型站的各項命令，可以調閱日志文件，做到在室內可以排除故障，縮短故障排除時間，提高了工作效率。

參考文獻

[1]李青健，羅紅，閔怡.新型自動氣象站異常數據快速診斷及處理方法[J].氣象水文海洋儀器，2016（2）：117-120.

[2]李林，高宇翔.新型自動氣象站異常數據的分析與處理[J].北京農業，2015（5）：132-133.

[3]陳冬冬，楊志彪，施麗娟，等.新型自動氣象站結構特點及其優越性[J].氣象水文海洋儀器，2011，28（4）：93-99.

[4]趙寶義，錢毅，王科.新型自動氣象站的測量通道檢測方法及其使用注意事項[J].氣象水文海洋儀器，2013，30（6）：98-101.

[5]王鵬.自動氣象站常見故障分析和維護方法[J].北京農業，2012（4）：55-56.

[6]丁圣.處理自動氣象站問題的一般步驟[C].浙江：第26屆中國氣象學會年會第三屆氣象綜合探測技術研討會分會場論文集，2016.