區域自動氣象站常見故障分析處理

盧雪勤,黃薈，鐘祥平

（1.百色市氣象局，廣西 百色533000；2.廣西區氣象臺，南寧530022）

區域自動氣象站（以下簡稱區域站）是指無需人工干預，即可自動生成報文，定時向中心站傳輸探測數據的氣象站[1]。區域站的建設是彌補空間區域上氣象探測數據空白的重要手段，對精細化預報、防災減災起到了積極的作用，為地方各級政府防汛抗旱提供重要的決策依據[2]。隨著區域站的應用日益廣泛和站網布局的不斷擴大，所采集的大量氣象數據參與日常業務質量考核，以及區域站維護工作全面下放到縣局，導致基層技術人員匱乏與區域站后續管理維護工作之間的矛盾日益突出，已成為基層臺站的一個工作難題。

為盡量減少管理維護人員的勞動強度，解決目前基層臺站嚴重缺乏技術保障人員的現實情況，結合多年來對區域站維護工作中的一些經驗，文章就區域站建設及維護中常見的故障問題進行梳理歸納，提出切實可行的解決辦法，確保區域站數據的正常采集和穩定運行，其做法可供區域站管理維護人員參考。

1 區域站工作原理及維修流程

1.1 區域站工作原理

傳感器感應氣象要素值，數據采集器采集到感應值，以一定的報文格式形成實時數據，實時數據保存在數據存儲。同時，數據采集器將實時數據傳送到通訊模塊，在模塊內轉換成數據短信，再經GPRS方式傳送到中心站[3]，見圖1。區域站的設備主要由硬件和軟件兩個部分組成，硬件包括傳感器、采集器和外圍設備，軟件包括采集器中軟件和中心站軟件（業務軟件），外圍設備主要包括電源、通信接口等[4]。作為一線維護人員，要充分了解各設備的基本工作原理，才能對區域站設備進行分類維修。

圖1 區域站工作原理

1.2 區域站維修流程

區域站的組成可以分為3大部分：電源部分、信號傳輸部分和采集器部分。維修的關鍵點在于確定故障源，即來自哪組成部分，其判斷的基本步驟如圖2所示。首先確定自動站有無遭受外力破壞，下一步通過采集器電源指示燈確定采集器或者電源系統是否故障，再通過中心站是否收到實時數據檢查通信系統，最后通過氣象要素測量值是否正常來確定采集器或傳感器故障[5]。

圖2 故障分析和判斷的基本步驟

依據電原理進行邏輯分析，確定故障部位。最簡單的方法就是用好的設備換上替代故障設備，此時，一般故障現象就會消失，反過來也可以證明前期分析判斷是否正確。在更換過程中注意嚴禁帶電操作，避免損壞設備。

2 區域站常見故障分析處理

2.1 供電系統故障

供電系統出現故障主要有電池老化、電池電量耗盡、太陽能電池板損壞等。當區域站無數據，中心站后臺會把故障區域站信息以短信形式發送至值班手機，通過查看監控網站，可判斷供電系統是否出現故障（見圖3）。電池電量耗盡有2 個主要原因：一是電池老化，一般鉛酸電池的最佳使用壽命為2 年左右；二是長時間陰雨天氣會造成太陽能電池板不能對電池進行充電，電池過度放電會對電池造成不可逆的永久性損傷。先斷開太陽能電池板，用萬用表測量電池電壓及太陽能電池板輸入電流，如果電池電壓過低，則更換電池，太陽能電池板輸出電流達不到所表示電流，則太陽能板損壞（一般情況，太陽能電池板不受外力作用，不易損壞）。在電池和太陽能電池板均正常的情況下，檢測電源控制器，查看電源控制器輸入、輸出電壓是否正常，檢測保險絲是否損壞。

2.2 通訊系統故障

通訊系統故障主要表現為終端顯示故障和數據未上傳。首先測試一下區域站參數回復是不是正常，無回復或參數回復錯誤，則可以初步確定是通訊模塊故障，更換后需重新補設參數。參數設置與區域站型號相對應。

排除供電系統及通訊模塊故障的前提下，仍無法恢復，則檢查發射天線是否松動、損壞，天線接口是否腐蝕，松動則擰緊，有損壞或腐蝕則立即更換。其次檢測SIM 卡，將SIM 卡取出，放入備用手機中，檢查其是否消磁，是否欠費停機，如果欠費則立即繳費；用此SIM卡發送信息，檢查GPRS功能是否正常；檢查SIM 卡存儲短信是否已滿，應對收件箱進行清空，收件箱滿也會影響GPRS信號傳輸。

2.3 采集系統故障

采集系統分為采集器和傳感器兩個部分，是整個區域站的核心，也是保證氣象數據可用性的前提。下面就其常見故障問題分開討論。

2.3.1 采集器故障

采集器故障通常表現為死機、采集程序走亂和連接傳感器端口故障等。在其右上角有一工作狀態指示燈，可根據其狀態判斷故障。正常狀態下其紅色指示燈為閃爍狀態，閃爍間隔大概為3s。閃爍間隔不對時有可能是采集程序走亂，這時采集數據也不正確，就需要重新啟動數據采集器；傳感器有故障時，也可能影響采集程序的運行，這時可以先拔下采集器上所有傳感器插頭，只留供電端，重新開機，查看采集器工作是否正常。若正常，然后再依次插上傳感器插頭，判斷是哪一個傳感器引起的故障。這里需要注意的是重新開機的時候，一定要先拔下通訊終端接口，待CF卡指示燈閃爍的時候再插上。

2.3.2 雨量傳感器故障

在日常維護中，雨量傳感器出現故障的情況比較常見。表現為雨量筒承水器、匯集漏斗堵塞，干簧管損壞，雨量線路被老鼠咬斷等。其中，判斷干簧管故障：將萬用表選用蜂鳴檔，測試雨量計的接線端，輕輕翻動翻斗，聽是否有蜂鳴聲，如果沒有則說明干簧管已壞，應及時更換。由于區域站主要安裝在野外，周圍環境惡劣，長時間運行不可避免會造成堵塞，應定期到站點清洗維護，汛期期間更應加密巡視。

2.3.3 風傳感器故障

風傳感器故障通常表現為風向風速無數據、風向出現固定值無變化或某格雷碼錯誤、風速出現異常值或固定值無變化等。如發現類似問題，則需將整套風傳感器更換。也可以在區域站核查時用萬用表檢查風傳感器是否有故障，檢測風速電壓：測量風速信號和地之間的電壓（采集器已標出），風杯轉動時測量值應當接近1/2工作電壓，風杯停止時，測量值為0或者接近工作電壓值。檢測風向電壓：測量風向信號和地之間的電壓（采集器已標出），測量電壓正常范圍為0～2.5 V，對應0～360°。

2.3.4 溫度傳感器故障

目前，區域站上使用的溫度傳感器，基本都是用PT-100型鉑電阻制作的，該傳感器一般有5根接線，對應采集器電路板上標識為*、+、-、R 和G。故障一般表現在溫度數據為異常負值（-68.7），大部分原因是溫度傳感器連接線斷路引起的，更換即可；或溫度數據為固定值，說明鉑電阻的性能已經老化，不隨溫度變化，更換即可；或溫度數據跳變，原因一是鉑電阻性能下降，需要更換，二是連接線處出現氧化、松動等，清理重新連接即可。

2.3.5 其他傳感器故障

六要素站點還配備濕度傳感器和氣壓傳感器，出現的故障大同小異，表現為固定值無變化或異常值，只需按操作規范進行更換即可。

3 結語

（1）文章總結歸納出區域站維護維修中常見的一些故障，分要素分模塊進行討論，有針對性的提出解決辦法，形成一套完整的維護維修流程，供基層臺站業務維護人員參考，以求能快速找準故障，及時排除故障，確保采集數據的及時性和有效性，提高維護維修的質量，盡量避免因找不到具體故障而更換設備導致一些不必要的經濟負擔。

（2）加強對區域站定期巡視、核查力度，及時更換問題設備。另外，需要建立標準化的儀器室和規范化管理制度，保證儀器設備備件充足，以防區域站設備出現突發性故障時，因無備件更換導致的數據長時段缺測，影響業務考核質量。

（3）不少地區開始實行區域站保障的社會化工作，在維護經費充足的情況下，可以借鑒，以求解決基層技術人員匱乏與區域站后續管理維護工作之間的突出矛盾。

（4）區域站的維護工作是繁重而富有挑戰性的，在技術人員、經費有限的情況下更應熟練掌握其工作原理，不斷總結積累經驗技術，確保區域站氣象資料準確、及時地收集和傳輸，這樣

才能發揮其在防災減災和為農服務中的重要作用。