自動氣象站中心站應用維護心得

謝 丹，林銀杰，江彩英

（福建省南平市氣象局，南平，353000）

進入新世紀后，人民生活水平越來越好，相應的整個社會對氣象的關注度也越來越高，這也要求我們對氣象的預報要越來越準確，越來越精細。探測資料作為氣象預報和氣象服務的基礎數據支撐，為加強當地的氣象監測手段、提高氣象服務能力[1]，氣象探測站點也隨之越來越多。目前，我市已建設5個土壤水份站，近300多個的野外自動氣象站，包括區域站、交通站、旅游站和農氣站等各類型自動站，這些站點采集當地的各類氣象要素信息，并將數據傳輸到各個數據中心站，生成基礎氣象數據，根據這些基礎數據再生成各種氣象產品，為氣象服務。隨著氣象現代化建設的迅速推進，自動氣象站數量的不斷增加，對故障時效性的要求提高，從而對保障人員的維修能力也提出了更高的要求[2]。

1 華云自動氣象中心站應用維護心得

華云自動氣象站中心站是所有由中國華云科技有限公司生產的野外自動氣象站數據接收軟件。野 外自動氣象站通過移動或聯通通信卡將數據遠程傳送到華云中心站服務器，中心站軟件接收自動站的溫度、濕度、氣壓、風向、風速、雨量、能見度等氣象要素，還能接收自動站的電池電壓等信息。通過中心站軟件查看分析各自動氣象站數據，可判斷自動氣象站是否工作正常。

1.1 通信系統故障判別和處理

通信系統故障在中心站接收數據情況為以下二者之一：①數據時有時無，且在通信恢復正常時有補調近一日的正點數據和近幾小時的加密數據；② 站點數據全要素缺報。當出現第一種情況時運營商通信問題的概率極大，當出現第二種情況時也可能是供電問題或采集器問題。

通信系統故障有通信卡故障、運營商設備故障、自動站通信模塊故障3種常見故障，下面針對不同情況給出簡要處理方法。

（1）通信卡故障又分為通信卡欠費停機、通信卡芯片氧化、通信卡損壞、因運營商通信機制（2G3G4G）改變需升級通信卡等。當出現中心站站點數據全要素缺報時，撥打該站點通信卡號碼，回復“已停機”，可判斷通信卡欠費停機，需及時繳付通信費或通過運營商大客戶經理強行開通；通信卡芯片氧化可通過硬物（如硬幣）刮擦氧化的芯片或補辦通信卡，對通信卡損壞就只能及時補辦或更換通信卡啦；因運營商通信機制引起的通信故障可聯系運營商協同處理，如到現場檢測信號情況，運營商對站點所在點進行信道加強，及更換升級通信卡等處理方法解決。

（2）運營商設備故障一般為通信基站故障。運營商通信設備調整或升級引起該時段通信故障，這種情況需及時聯系運營商，要求盡快恢復通訊。當站點通信信號較弱或通信受干擾引起站點經常掉線時，可安裝高增益的定向接收天線、更換不同運營商的通信卡以及搬遷站點到通信狀況良好地點等方法解決。

（3）自動站通信模塊故障分為通信模塊設備故障和通信模塊程序版本故障。前一種需更換新的通信模塊，后一種需升級通信模塊程序來解決通信故障問題。

1.2 電源系統故障判別和處理

電源系統故障主要包括太陽能板故障、電源控制器故障和電池故障。

當出現中心站站點數據全要素缺報時，我們首先判斷該站點是否是通信故障或電池故障。通信故障在上一節以說明，電池故障方法如下：①撥打該站點通信卡號碼，回復“已關機”，說明設備已停電關機；②查看該站點最后一次數據的電池電壓信息，若電壓值低于正常值，可判斷該站點因電壓低而無法正常工作，考慮更換電池；③表現在夜間電壓低，自動站設備無法啟動，白天有太陽充電，自動站運行正常。另，目前用的鉛酸電池一般用兩年后性能降低，內阻增大，電池容量減小也可通過查看站點最新更換電池記錄時間進一步確認是否需更換電池。

除了電池故障外的電源故障就只能到現場測量排查了。太陽能板故障一般有兩種表現形式：①是有輸出電壓無輸出電流；②是無輸出電壓，一般都是更換太陽能板。電源控制器故障，檢查控制器指示燈，若指示燈顯示不正常或不顯示，則需更換電源控制器。

1.3 采集系統故障判別和處理

當出現中心站站點數據全要素缺報時（缺報），我們在判斷該站點是否是通信故障或電池故障后，就該重點考慮設備的采集器故障了。

采集系統故障主要是采集器故障，包括采集器死機、采集器設備故障和采集器程序故障。若查看中心站數據最后一份報電壓值處于正常范圍內，可判斷該站點可能是采集器故障或運營商無線通信故障，采集器死機的情況一般重啟設備后會恢復正常，但只能到現場重啟采集器解決問題；通信故障可用手機發送短信遠程重啟采集器以重新連接網絡，也可發送短信遠程獲取當前小時數據激活采集器連接網絡。采集器設備老化或故障造成采集的數據有誤或沒有數據，可更換采集器。采集器因雷擊或其它原因引起采集器程序錯亂，需重寫采集器程序。因采集器程序版本問題引起的故障需升級采集器程序到最新版本。

1.4 氣象傳感器故障判別和處理

中心站接收數據單要素缺測或要素值異常時基本可判別為傳感器故障。站點氣象數據要素缺測明顯，可站點要素值異常除為明顯的野值，有些不明顯的要素值異常判別則需根據生活常識、經驗或結合該站周邊站點的數據進行分析后得出。

傳感器故障的解決方法主要有：傳感器維修維護、更換傳感器和傳感器數據線檢查。

（1）傳感器維修維護。主要是傳感器運行一段時間后，由環境影響或設備老化造成傳感器性能降低、反應遲鈍，使得由傳感器得出的數據不準確或沒有數據，這種情況下，就需要對傳感器進行清潔、加潤滑油、換故障部件等維護維修工作。如風向風速數值差維修維護步驟：①首先用濕布對傳感器外表擦拭干凈；②檢查軸承轉動是否靈活，當軸承轉動不靈活和有阻滯時需清除轉動部件與靜止部件縫隙間的污垢，加入潤滑油；③更換軸承等。再如雨量桶維修維護步驟：①清洗雨量桶各漏斗、翻斗以及濾網，保證流水通暢；②檢查翻斗翻轉是否靈活，否則需調節或更換軸承；③測量干簧管通斷是否正常，否則需更換干簧管；④用雨量校準設備校準雨量桶，雨量不準確需調整雨量桶計量翻斗兩邊的定位螺絲，確保數據準確。

（2）更換傳感器。主要是傳感器已無法維修時，直接更換掉故障傳感器，保障數據準確。如溫濕度傳感器和氣壓傳感器，出現故障時，若一般的維修維護已不能解決問題，只能更換新的傳感器設備。

（3）傳感器數據線檢查。主要是檢查數據線是否老化脫皮、動物蟲咬等原因引起數據線短路、斷路、進水等，使得傳感器數據在傳輸到采集器時丟失或有誤差，嚴重的可造成傳感器和采集器燒壞，這就需要維修或更換數據線，確保數據線完好。

2 土壤水分中心站應用維護心得

土壤水分自動站監測采集、存儲不同深度土壤的體積含水率、相對濕度、重量含水率和水分存儲量等土壤水分數據，并通過GPRS 傳輸到中心站軟件。中心站軟件監測各土壤水分站數據的自動采集、存儲、計算處理、通訊等功能，實時查看站點的實時運行狀態和數據。實時運行狀態包括網絡狀態、電壓狀態和數據缺測。

通過中心站監測到的運行狀態可分析判斷土壤水分自動站的部分運行情況，具體如下：

（1）數據到報時間顯示最新數據的接收時間，可判斷臺站數據是否實時到報。

（2）“網絡狀態”表現站點連接情況，紅燈表示站點通信已掉線，綠燈表示當前為在線狀態。

（3）“電壓狀態”顯示的是站點在線時的最新電壓情況，站點正常工作電壓為12 V 以上，當電壓低于12.2 V 時則需通知臺站保障人員做好更換電池的準備，低于12 V 時則需及時通知更換電池。“電壓狀態”在連陰雨天氣時需特別關注的一項設備運行監控狀態，該項監控信息能有效預防因站點電池過低而致停止工作的提前發現。

（4）數據缺測，只有在整點數據缺測的情況下，才顯示紅燈。

故障分析舉例：有一次有一站在設備維護更換設備電池后，中心站軟件上顯示“數據缺測”（顯示紅燈），“網絡狀態”燈顯示綠燈（表示通信連接正常），“電壓狀態”無電壓數據。通過臺站現場檢查發現為采集器時間恢復到初始時間，雖然通信連接正常，但時間不匹配，不是當前時間的數據，故實時顯示無數據。經過修改為正確時間后，數據恢復正常，中心站顯示該站也恢復正常。

3 無錫自動氣象中心站應用維護心得

無錫“自動氣象站監控管理軟件”中心站軟件的主要功能是采集遠程自動氣象站的實時氣象資料和定時氣象資料（風向、風速、氣溫、濕度、地溫、雨量、氣壓、輻射、蒸發、能見度等，要素可配置），將接收的資料加工處理成滿足中國氣象局規范要求的文件格式，并實現報文上傳和報文入庫功能。

無錫北斗中心站是接收來自無錫自動氣象站的數據，支持GPRS 和北斗通信方式。北斗通信站主要建在高山、海島等交通不便、移動通信差或沒移動通信的地方，通過北斗衛星將數據傳輸到中心站。

我市的北斗自動站均是建在交通不便、GPRS 通信極弱的高山上，故盡量通過中心站遠程解決出現的故障問題。目前所用北斗衛星通信卡服務頻度為60 s，即每隔60 s 能夠進行一次通信。所用北斗中心站遠程調試功能有獲取采集器當前時間、經緯度、采集器復位重啟等，通過這些功能，能判斷站點出現的大致故障，解決采集器死機進行復位重啟等問題，還能讀取采集器時間和對時，通過遠程獲取和核對配置參數等。同樣，通過中心站軟件查看分析各自動氣象站數據，可判斷自動氣象站是否工作正常，并初步診斷定位故障點。

4 結束語

通過這些中心站軟件及所接收的站點數據分析，我們能初步判斷自動站故障的原因并給出維修意見，能通過不能現場能解決問題盡量不到現場，如聯系通信運營商、設備遠程重啟、短信激活、遠程修改參數等，即使必須到現場維修也盡量一次性解決問題，避免維修人員出現多次現場維修的情況。不同的自動氣象站設備，有些故障現象相似，如電池電壓低故障和通信故障，這就要求我們要仔細對比分析，快速定位，及時修護，做到既降低設備維修維護成本，又提高設備維修及時率。