CAWS3000新型自動站風速傳感器故障處理案例分析

摘 要：房山國家氣象觀測站CAWS3000新型自動站無人值守運行期間出現風速數據較長時間持續為0 m/s的情況，經分析排查為風速傳感器故障，并成功處理。本文簡要介紹排查、處理風速傳感器故障的過程，為其他臺站處理類似情況提供借鑒。

關鍵詞：風速傳感器；儀器故障；無人值守

房山國家氣象觀測站為一般站，區站號為54596，始建于1959年，現址位于北京市房山區長陽鎮軍留莊村，于2014年1月1日正式啟用（見圖1）。房山站使用華云CAWS3000新型自動站，目前自動觀測要素有氣溫、地溫、草溫、氣壓、濕度、降水、風向風速和能見度[1]。

2017年11月1日，按照《觀測司關于印發〈國家地面氣象觀測站無人值守工作管理暫行規定〉的函》（氣測函〔2017〕72）相關規定和《北京市國家地面氣象觀測站無人值守工作實施細則》，房山國家一般氣象站實施氣象觀測站無人值守模式[2-3]。無人值守期間，風速傳感器采集數據出現異常，經排查為風速傳感器軸承磨損，導致傳感器轉動不靈活。

（a）整體

（b）局部

一、故障情況

2018年2月21日00：47—08：58，

值班員發現本站部分時間段2 min風速、10 min風速長時間為0 m/s，同時與備份站2 min風速、10 min風速比較數據存在異常。圖2～5是主站與備份站2、10 min風向、風速數據逐分鐘對比圖。

從以上記錄可以發現，主站與備份站風向數據基本一致，在風速較低時主站2 min和10 min風速較長時間為0 m/s，與備份站風速差距較大。

二、故障分析及檢測維修情況

目前，房山國家氣象觀測站風速傳感器為EL15-1C型，技術參數如下：測量范圍0～60 m/s，分辨力0.05 m/s，啟動風速≤0.3 m/s，供電電源為DC5-15V，工作溫度-40～60 ℃，工作濕度0%～100%RH。

（一）外界因素分析

結合天氣情況分析，當天本站濕度較低，未出現降水天氣，風速傳感器未被凍住。結合高清視頻查看，傳感器無附著物，外觀良好，未見損壞情況。

（二）設備檢測

首先，軟件參數檢查。ISOS軟件參數設置正確，氣象要素中風向傳感器掛接正確。在ISOS軟件“設備管理”欄“維護終端”輸入“SENST WS”，返回值為1，確認主采集器已啟用風速傳感器。其次，線纜檢查。經檢查線纜插頭牢靠，無松動現象。最后，供電檢查。使用萬用表依次測量風速傳感器到主采集器的各個節點電壓為5 V左右，供電正常。

通過上述檢查，結合當時實際風速情況判斷，判定為風速傳感器存在損壞導致風杯轉動不靈活，值班員決定更換傳感器。

（三）風速傳感器更換

在ISOS軟件停用風速傳感器，待風速數據缺測后松動風速傳感器電纜接頭，取下故障傳感器。換上備份傳感器前，檢查風杯是否安裝牢固。將傳感器接頭插好擰緊。對照風向標的正北方向，將固定螺絲擰緊。傳感器更換完畢后，啟用風速傳感器。之后對比主站和備份站風速數據，兩者基本一致。

三、數據處理情況

依據《地面氣象觀測業務規定實用手冊》相關規定，任何觀測要素分鐘數據異常時均按缺測處理，不內插，不用備份自動站記錄代替。因分鐘數據異常造成加密數據文件錯誤時，加密數據文件不做訂正處理。具體處理情況如下：07：17

—08：58風速、風向分鐘數據均按缺測處理；08：00，2、10 min風速、風向用備份站數據代替，小時最大、極大風速、風向、時間經對比備份站，數據正常不做處理；09：00，10 min平均風速、風向用09：08數據代替，小時最大風速、風向及出現時間用備份站數據代替，瞬時、

2 min風速、風向，小時極大風速、風向、時間經對比備份站，數據正常不做處理；10：08—10：21更換風速傳感器造成風速數據缺測，期間風向數據亦按缺測處理。

四、結論

通過此次儀器故障處理情況，總結出以下經驗：①值班員在值班過程中要認真嚴謹細致，及時發現并處理疑誤數據；②用于維修保障的工具應配備齊全，包括各種檢定、標定、校準、測試、測量、診斷設備與工具；③氣象裝備使用與維修中所需的備件和消耗品是裝備保障的物質基礎，應合理購置、妥善存儲各種備件及耗材；④無人值守期間應制定應急聯系表和無人值守應急預案，包括儀器設備保障預案、供電應急方案、微機系統應急預案、網絡通信故障和報文傳輸應急預案；⑤無人值守臺站應加強觀測場巡視和設備維護，自動觀測記錄異常或缺測時，應結合觀測地點和視頻監控系統監測的物象特征綜合判斷，并及時啟動應急預案，保障數據質量。

參考文獻：

[1]胡雯.臺站氣象裝備保障[M].北京：氣象出版社，2013.

[2]中國氣象局氣象探測中心.新型自動氣象站實用手冊[M].北京：氣象出版社，2016.

[3]中國氣象局氣象探測中心.地面氣象觀測業務技術規定實用手冊[M].北京：氣象出版社，2016.