DZZ4新型自動氣象站觀測儀器設備常見故障解析及維護

葛怡成 盤子墨

摘 要：新型自動氣象站是氣象部門開展地面氣象觀測的重要儀器設備，這些觀測儀器如采集系統、溫濕度、風向風速等傳感器以及觀測業務軟件等，很容易受到各種因素影響而出現故障，進而造成觀測數據缺測、異常等，降低觀測業務的質量。因此，加強自動氣象站故障維修和日常維護工作十分重要。文章對氣象綜合觀測業務工作中自動站觀測儀器日常出現的故障問題以及維修處理對策進行總結，提出日常維護管理措施，力求觀測人員做好工作經驗總結學習，熟練掌握操作技能，確保氣象觀測得到的數據更加準確、完整。

關鍵詞：新型自動氣象站;采集系統;傳感器;日常維護

中圖分類號：P415.12 文獻標識碼：A

新型自動氣象站運用的是國際先進的嵌入式及外部總線技術，其結構為“主采集器+外部總線+分采集器+傳感器+外圍設備”方式，主要有采集器、傳感器、通訊系統、供電設備等組成，性能高，任意擴展性強，并且具備多功能數據處理能力，能全方位、全自動且高時空分辨、高精度地連續不間斷對各種氣象要素等進行綜合觀測，實現自動站觀測數據的采集、上傳及處理等自動一體化運行，實現了氣象部門當前以及未來若干年內對綜合氣象觀測業務發展的需求。由于新型自動氣象站24h連續不間斷運行，這些觀測儀器長期處于室外，容易受到外界因素影響，加上持續運行造成的元器件自身損耗，以及觀測人員業務操作技能掌握不好等，導致新型自動氣象站在運行過程中，常出現儀器、設備故障問題，使得觀測數據出現缺測或不正常情況，從而使綜合氣象觀測質量下降[1]。氣象業務人員必須加強業務學習，總結工作經驗，對新型自動氣象站觀測業務儀器常出現的故障問題總結，找出維修處理對策，并加強日常維護管理，做到氣象站發生故障能及時有效處理，綜合氣象觀測質量得到提升。

1 新型自動氣象站觀測儀器運行故障及維修處理

1.1 采集系統

在運行過程中，新型自動氣象站采集系統的主要任務是，有效采集、檢測數據并進行處理。如果采集器的采集單元發生故障問題，可能會出現數據采集后不能正常傳輸至計算機，監控軟件不能進入，重要氣象數據顯示亂碼、異常等現象。針對這類問題，可以先檢查采集單元，造成采集單元故障的因素可能為：采集單元、采集器的主板等遭受雷電危害，或者是采集單元作用下的數據傳輸受到周圍電磁場的干擾;對該故障的處理維修，通常參照采集單元自身的功能特點，先對通信軟件參數設置的合理性及科學性進行檢查，必要時給予針對性的處理[2]。一般采用人工卸載方法，先卸載掉采集的數據并進行相應處理，實現采集器復位。這時查看指示燈，如果發生異常的閃爍現象，就需要對交流輸入燈以及直流輸出燈作全面的檢查。經測試判斷各項燈均處于正常的運行狀態，要考慮檢查采集單元，若是采集單元被損壞了，應卸載掉采集單元并更換新的元器件。

1.2 傳感器

1.2.1 溫度傳感器

業務運行過程中，溫度傳感器出現了問題，如連線錯誤或受到外界環境因素的干擾等，地表溫度觀測數據的準確性和完整性就會發生改變。一旦判斷出溫度傳感器出現了問題，需使用萬用表蜂鳴檔檢查溫度傳感器的四根線路。首先將四根線路劃分為1和2、3和4兩組，分別測量溫度傳感器的1和3、2和4線路之間的電阻值，記錄測量數據為R1，此時電阻值在110Ω左右;然后測量1和2、3和4線路之間的電阻值，測量數據記錄為R2，該數值相對較小，求取R1與R2之間的差值R。根據公式T=（R-100）/0.385，計算出溫度值，將該值與觀測到的溫度值進行對比。如果得到的兩組數據誤差較大，可判斷溫度傳感器發生了故障，應重新更換新的溫度傳感器;反之，表示溫度傳感器正常，也許是采集器的通道或其他地方出現了問題，結合環境對溫度傳感器自身特性的影響，確保傳感器處于安全無誤狀態，使其可以正常運轉，保障地面氣象綜合觀測業務能穩定運行。

1.2.2 濕度傳感器

新型自動氣象站觀測業務開展時，若發現濕度觀測數據不能顯示或有誤，首先判斷儀器是否自身發生了故障。當無數據時，輸入對應命令檢查是否有原始數據，如果不存在原始數據，要再次檢查濕度傳感器的運行情況，接著按照檢查結果作相應的應對;濕度傳感器利用模擬信號進行輸出，其輸出的電壓值為0～1V，對應的濕度值處于0～100%范圍內。通過外用表來測量濕度傳感器與大地之間的電壓值，得到的測量值超出0～1V范圍的，說明濕度傳感器已經受損，需要換新的儀器替代;否則，可能是因采集器通道受到了雷擊危害等，應進行維修或換上新濕度傳感器[3]。

1.2.3 風向風速傳感器

風速風向傳感器用于對平均風速、平均風向、最大風速、極大風速等要素的觀測。當風向風速的數據顯示不正常時，先查看風速觀測裝置如風速傳感器、采集器、計算機、電纜線等運行是否正常。若風速傳感器數據缺測，應該對傳感器的電源部分進行查看，對老化或損壞的電源進行及時換新，但這樣也未解決故障問題的，需要再次對風速傳感器做檢查，通常查看風速風向傳感器有無受損。烏魯木齊冬春季天氣寒冷多大風，而風速傳感器通常安裝在較高處，可能會刮壞設備，檢查到風速傳感器的風葉折斷，需要及時的更換傳感器。電纜線長期日曬風化腐蝕較大，因此日常巡視檢查時，更要加強查看，及時找出存在的異常問題并作出對應的處理，保障觀測儀器的穩定運行。當沒有出現風向風速的數據時，輸入對應命令檢查原始的風向風速數據，若無，應查看該傳感器的供電是否出現異常，有無傳感器輸出信號。萬用表用來測量傳感器與大地線路間的電壓值，當風杯正常轉動時，測得的電壓是工作電壓值的一半，如果測到的電壓不在規定值范圍內，判斷風速傳感器已經損壞，應及時換新;若得出的電壓值為工作電壓的一半，風速傳感器運轉正常，判斷是采集器的通道出現故障或由其他因素引發。

DZZ4新型自動氣象站輸出風向數據時，使用的是格雷碼，風向傳感器一旦發生故障，很難單獨判斷故障所在，可以選用正常的風向傳感器先替代現有的風向傳感器，若是問題得到了處理，就可判斷原來的風向傳感器損壞，更換新的風向傳感器即可恢復正常，若問題沒有得到解決，說明采集器的通道發生了故障或是進一步檢查判斷其他原因。

2 新型自動氣象站儀器日常維護

新型自動氣象站日常觀測工作中，其中一個儀器出現故障就會致使整個運行過程不能正常開展，降低觀測數據的準確率和完整性，嚴重的時候還可能會造成大量數據的丟失等。所以，一定要對自動氣象站的日常操作加以重視并做好維護管理，逐步完善氣象站儀器日常清潔工作的規章規定，每個觀測業務工作人員都要恪守工作制度要求，不進行違規操作，每天定時校對時間，保證采集器時間和北京時間保持一致，確保誤差不超過30s的范圍，防止采集數據有誤;定時對新型自動氣象站的各種儀器設備進行檢查，及時發現儀器運行過程中出現的故障及其部位，并找出相應原因，作出針對性的處理。

每月都要查看并清理百葉箱的頂部、箱內、縫隙存留的沙塵、蜘蛛網、雪等雜物，用濕毛巾或毛刷清理內部的雜物，打掃百葉箱時不能從百葉箱內移出溫濕度傳感器，定期查看溫濕度傳感器的感應部位正常與否。每年在規定的時間內檢查風傳感器的軸承部件，先將風向標卸下來，正常條件下軸能靈活的轉動，不會產生明顯的噪音;卸掉風杯，轉動傳感器手柄，查看中心軸是否可以靈活轉動，有無噪音;要在做好密封的前提下再對滾動軸承進行清洗，檢查風向標并校準其指北方向[4]。

新型自動氣象站的運行是利用通信網絡來傳輸數據的，如果網絡被病毒入侵，后果嚴重，所以要下載殺毒軟件并及時升級，定期開展自動站運行軟件的殺毒，避免木馬、惡性病毒插件等侵入到業務軟件程序，保證觀測業務質量。

其他注意事項。要定期對UPS電源進行充放電，長時間使用后，要定期檢查電池有無液體流出，如果發生這種現象，就要立即換上新的電池。于每天的整點或半點前查看儀器設備的運行狀況，防止發生異常，以免影響地面氣象觀測，同時及時處理好故障問題。定期檢測儀器元器件的自然損耗情況，查看有無腐蝕等，對于那些處于惡劣自然條件下的站址，要及時對被破壞的器件作出相應的處理、換新。

3 結語

新型自動氣象站作為地面氣象綜合觀測工作順利開展的基礎，尤其是全面實現自動化后，工作效率得到很大的提升，觀測數據的質量得到了很大的改進。新型自動站的多數儀器設備屬于電子元器件，使用過程中極易被其他因素干擾而致損，進而影響氣象觀測業務數據的時效性與準確性，制約著氣象臺站綜合氣象觀測工作質量的提升。隨著新型自動氣象站投入應用的時間越來越長，技術得到不斷創新，就對觀測業務人員的業務技能水平提出了更高的要求。因此，必須提高觀測人員的業務水平，加強學習，不斷總結經驗，不斷提升自身的業務技能及操作水平和故障判斷處理等。對日常工作中出現的故障問題，能早發現、早處理，以保證地面氣象觀測儀器正常，切實提高氣象站綜合觀測業務的質量。

參考文獻

[1] 于永濤，曹海維，李棟.新型自動氣象站的故障判斷及質量控制對策[J].北京農業，2014（36）：12-14.

[2] 馮景.新型自動氣象站常見故障成因分析及日常維護[J].科技風，2016（2）：8-10.

[3] 劉晨.新型自動氣象站風傳感器故障分析及維修[J].科技風，2017（3）：21-23.

[4] 曾濤，龔熙.自動氣象站溫度傳感器在現場檢定中電磁干擾源的探討[J].電子測試，2017（19）：34-36.