自動站故障分析方法和維修手段

張嘉文 白文明

（1.奈曼旗氣象局，內蒙古 通遼 028300；2.通遼市氣象局，內蒙古 通遼 028000）

自動氣象探測設備的組成結構和探測方式基本相同，通過對自動站結構進行深入分析，配合相應的檢測方法，可以快速判斷故障位置，進行排障工作。

1 建立分析框架

要想做好裝備保障工作，首先就要熟練掌握各類自動氣象站的組成結構和工作原理，做到能整體分析，能拆解分析。根據各類自動氣象站相似結構特點，本人以DZZ5型自動氣象站為例將自動站拆解成以下三部分：

1.1 供電鏈路

供電鏈路起始于室內交流電插座（或區域自動站的太陽能板），最后到各用電設備。定義：供電起始端到各用電設備的過程稱為供電鏈路。

1.2 傳輸鏈路

各探測器（傳感器）根據探測氣象要素的變化生成感應信號，通過傳輸線纜傳輸信號，最終到主采集器的氣象探測信號傳輸鏈路。定義：探測器將采集到的氣象要素信號傳輸至主采集器（有些設備只有采集器）的過程稱為傳輸鏈路。

1.3 通訊鏈路

采集器將采集到的數據進行處理，通過有線（光纖、線纜）、無線（GPRS模塊等）等方式進行數據傳輸，最終到達指定業務機的通訊過程，稱為通訊鏈路。通訊鏈路起始于主采集器（采集器），終止與業務主機的鏈路。

1.4 鏈路分解

將自動氣象站進行三條鏈路的拆解，分析每條鏈路出現問題可以導致哪些故障現象、或根據故障現象分析問題出現在哪條鏈路上。再將該鏈路上設備、線路進行檢測，能夠有效的根據故障現象，分析故障可能存在的原因，從而快速的鎖定故障位置，排除故障。

2 定點（結點）分段分析法

所謂定點（結點）分段分析法，就是將自動站每條鏈路上各組成設備看成是點（結點），每條鏈路的起始設備和終點設備看成是點，鏈路上起始設備至終點設備之間的跨接設備看成是結點，點（結點）與點（結點）之間通過線路連接，這樣就可以將每兩個點加上這兩個點之間的線路看成是一段。在分析出那條鏈路出現故障時，可以將這個鏈路通過此方法，逐段分析和測量，最終鎖定故障點，排除故障。

3 排查方法

文章總結了一看、二測量（物理測量）、三測試（軟件指令測試），三步排除法。

3.1 看

看，是看各氣象自動站都有指示燈，大體上均會出現在，采集器（含分采集器）、供電設備、通訊設備這幾個設備上。通過看這幾個設備上指示燈的狀態，就可以了解這些設備的運行狀態，查看設備運行是否正常。

要想通過“看”這個方法判斷故障，就要熟記這些設備上指示燈代表的意義和指示燈狀態對應設備的工作狀態。

例如，HY3000主采集器，“RUN”指示燈代表的意義是主采集器運行狀態指示燈，正常的狀態是秒閃，說明主采集器運行正常。“RUN”指示燈是滅的狀態，那就要配合物理測量，查看供電是否正常，如果供電正常，可以通過替換法檢查主采集器是否故障。

3.2 物理測量

對于看不出來是否有問題的設備，我們就需要通過測量來判斷。但是不是所有設備都能通過測量來判斷的，那么對于物理測量來說，我們可以測量的有兩種，一是供電設備要想正常工作，電源是必不可少的，我們可以先測量設備工作電壓是否正常；二是測量信號有些傳感器輸出是模擬（電壓、電流、電阻）信號，或是脈沖信號，這些信號都是可以測量到的，所以在設備供電正常的情況下，針對這些設備我們就可以測量他們的輸出信號。

3.3 軟件測試

對于“看”不出來，“測不出來”的設備，我們就要對其進行軟件測試。測試主要還是針對一些智能傳感器，采集器，通訊模塊這樣的設備。測試手段主要是通過命令對其工作模式、工作狀態等信息進行測試，通過測試結果，分析、判斷故障原因。

4 舉例說明

4.1 風要素故障排查

4.1.1 如何定點。以DZZ5自動站風要素為例，風向、風速信號傳輸鏈路為，風向、風速傳感器通過通訊線匯聚到風橫臂接線盒處，變成一根信號線通過航空插頭接入到主采集機箱風接口，再經過防雷板最終進入到主采集器風向通道和風速通道。

從圖可以看出，風向、風速可以看成是信號的起點，“接線盒”“主機箱風借口”“通道防雷板”可以看成是結點（連接點），而主采集器則為風信號傳輸終點。

而風供電的起始點為主采集器，再經“通道防雷板”“主機箱風借口”“接線盒”這些結點，最終進入到風向、風速傳感器。

4.1.2 分段。正如上述闡述，每兩個點和點之間的信號線可以看成是一段，這樣就將一個傳輸鏈路或是供電鏈路分成了若干段，下面就可以分段進行測試、排查了。

4.1.3 分析方法。例如，當風要素出現問題時，我們可以首先在信號傳輸終點處測量風信號是否正常。在主采集器風信號輸入端測量，格雷碼或是頻率信號是否正常，如果正常則說明主采集器或是軟件存在問題，如果風信號輸入異常，則有點在供電起點端測量其供電是否正常，若正常，在風供電終點端（傳感器一側）測量供電是否正常，若不正常則往前每個供電結點進行測量查找故障。

4.2 土壤水分全站缺測

4.2.1 分析。所有要素缺測為總的東西故障，在分析鏈路時標出信號匯總點，逐一排查。

4.2.2 看。可以通過“看”，看采集器指示燈是否正常，如果供電指示燈異常則檢查供電系統；如果通訊指示燈異常則檢查通訊設置、手機卡之類。

4.2.3 測量。物理測試通過測量點進行，比如供電測量點可以查看供電電壓是否正常，查找供電問題。

4.2.3 軟件測試。通過調試軟件查看參數配置等信息是否正常。

5 總結

通過將自動站分成 “供電鏈路”“信號傳輸鏈路”以及“通訊鏈路”，結合故障分析的三個方法，根據故障現象可以快速的對相應鏈路進行排查，鎖定故障位置，排除故障。