北斗通信氣象觀測站常見故障處理

張佳友

(南鄭區氣象局，陜西漢中 723100)

我國自主研發的北斗通信系統具有覆蓋范圍廣、不受地域影響、不受時間限制等特點[1]。利用北斗通信系統的短報文通信功能，將采集到的氣象數據發送給北斗衛星，通過北斗衛星完成數據中轉發送到地面中心站，這種通信方式特別適合一些位置偏遠的高山氣象站或者移動通信基站信號比較弱地方的氣象觀測站使用[2]。如安置在秦嶺、巴山的氣象觀測站中有一部分建于海拔較高、移動通信信號較差的地方，這些設備選用江蘇省無線電科學研究所有限公司生產的DCP(data collection platform，數據收集平臺)自動氣象站，即基于北斗衛星通信的氣象觀測站。這些設備始建于2013年，經過數年運行，目前已進入故障多發期，本文從北斗通信氣象觀測站常見故障處理出發，總結相關的維護維修經驗，以期提高技術保障人員對北斗通信氣象觀測站的故障處理與維護能力。

1 DCP自動氣象站的結構

DCP自動氣象站主要由供電系統、ZQZ-BH2型數據采集器及北斗通信組件構成(圖1)。該類型自動氣象站采取雙電源供電系統：一個供采集器使用，一個供DCP通信使用，兩個電源均為12 V供電系統。北斗通信組件由北斗通訊主機、北斗天線、北斗饋線和通信卡組成。

圖1 DCP自動氣象站結構圖

2 常見故障描述與分析

DCP自動氣象觀測站常見故障主要有中心站完全收不到數據或中心站偶爾能收到數據但到報率很低。對于完全收不到數據一般是由于供電系統、北斗通信系統或者數據采集器出現了故障。中心站偶爾能收到數據但到報率很低一般是由于DCP自動氣象站通信設備長時間運行后出現了信號模塊老化性能下降等情況[3]。DCP自動站通信模式為采集器主動發送數據到中心站，除了設備本身問題外還與北斗衛星、地面總站調整因素等有關。出現故障后一般應到現場進行排查處理，對于不穩定的設備或部件需要及時更換。

3 故障的排除

3.1 檢查供電系統是否正常

DCP自動站有兩個電壓為12 V的供電系統，分別供數據采集器和DCP通信主機使用。檢測步驟如下。

檢查PV控制器(控制太陽能電池板對蓄電池充電及蓄電池對設備供電)的工作指示燈，正常情況下亮綠燈。用萬用表測量PV控制器上的各端電壓，正常情況下，電池電壓為12～13 V，輸出電壓為12～13 V。如PV控制器指示燈紅燈亮，輸出端無電壓或電池電壓過低，則需要對PV控制器、電池、太陽能板依次排查，對不能正常工作的部件進行更換。

需要注意北斗通信主機電源是由數據采集器通過繼電器控制開關的，正常情況下只有在整點前發送數據時開始通電，數據發送完畢后斷電，通電時間只有3 min。

3.2 北斗通信故障排除

3.2.1 通過北斗通信主機指示燈判斷 北斗通信主機上有電源指示燈和標識為Ⅰ、Ⅱ的兩個信號通道指示燈。電源燈亮，說明供電正常。正常情況Ⅰ和Ⅱ燈常亮，如有閃爍或均不亮說明信號或主機有問題，可以通過軟件進一步測試排查。

3.2.2 運行狀態檢查 將筆記本電腦RS232串口與北斗通信主機的測試串口用公頭的數據線連接。打開神州天鴻終端測試軟件“terminal”，點擊“串口”按鈕，設置串口號為相應計算機的通訊串口號，波特率設置為“9600”，數據位設置為“8”，奇偶校檢設置為“無”，停止位設置為“1”，然后點擊“確定”按鈕，點擊“終端狀態”按鈕查詢終端狀態信息，主要檢查通道1和通道2功率電平(一般至少保證1個通道達到“4”)。如果通道1和通道2功率電平都沒有達到“4”，需要檢查天線安裝位置是否有遮擋以及天線周圍是否有干擾，天線的饋線、插頭是否有松動，解決方法為改變安裝位置或方位。

3.2.3 通信質量檢查 運行“terminal”軟件，點擊“通信測試”按鈕進入測試窗口，測試北斗設備通信質量。輸入通信地址(例如169156，北斗通信主機上的標簽貼有本站號碼或者在終端狀態中顯示號碼)和通信次數(1次即可)，測試內容可隨意填寫如“123456”，點擊“開始”按鈕。正常情況下，計算機界面會自動彈出“收件箱”，顯示剛測試輸入的內容，通信成功率為100%；如果不正常就不會返回數據，通信成功率為0%，則需要分別更換北斗通信主機、天線、饋線和卡等，依次重復測試來判斷故障出現的環節。

由于北斗通信主機電源由數據采集器通過繼電器控制，正常情況下通電時間只有3 min，所以用“terminal”軟件測試時需要重啟采集器，采集器啟動之后到第1個整點之間不對繼電器控制，北斗通信主機會在此期間保持供電。

3.2.4 更換通信卡方法 打開DCP主機通信卡蓋，按住頂針拔出通信卡座，更換通信卡。通信卡的芯片面朝外插入主機卡槽，注意避免插歪。

3.3 檢測數據采集器工作是否正常

在保證供電系統電壓正常情況下，檢查采集器工作指示燈狀態，正常情況下指示燈應為“秒閃”，若指示燈常亮或不亮，說明采集器有故障需要更換。

將計算機與數據采集器通過RS232串口線連接，利用“SSCOM32”工具軟件進行調試檢測，設置通信協議為“9600 8 1 N”，通過終端命令進行運行狀態和數據采集功能檢查。一般用TEST命令查看，如果返回數據正常即可判斷采集器正常。

4 冷壩埡DCP自動氣象站維修實例

4.1 故障現象

中心站完全收不到數據。經分析，中心站正常且參數配置沒有做過調整，初步判斷為DCP自動氣象站終端故障，需到現場檢修。

4.2 維修過程

4.2.1 通過指示燈判斷 首先檢查了DCP自動氣象站數據采集器的供電，PV指示燈亮綠燈正常，電池電壓及供設備電壓均為12 V，數據采集器指示燈正常。接著檢查北斗通信主機的供電，PV指示燈亮綠燈，電池電壓及供設備電壓均12 V，但北斗通信主機電源燈不亮。由于準備工作不足，對北斗通信主機供電原理沒有掌握，誤判斷為北斗通信主機供電線路出了故障，于是將供電線路改為PV直接對通信主機供電，但問題沒有得到解決。

4.2.2 采集器檢測 利用“SSCOM32”串口調試工具對ZQZ-BH2采集器進行檢查，運行“test”命令顯示常規要素采樣數據，初步判斷采集器正常。根據經驗再對采集器的COM1通信口進行了檢查，COM1口通過RTG三根線實現與北斗主機間的信號傳輸，其中R為接收線、T為發送線、G為地線。經過測量，串口工作電壓異常(正常為5 V左右工作電壓)，判斷采集器串口故障，更換了采集器。并先后用DCPCID命令檢查數據發送地址(中心站DCP卡號)，用DCPSID命令檢查本機通信地址(站點DCP卡號)(如果不正確就用命令帶參數模式進行設置)，發現參數配置正確，但問題仍沒有解決。

4.2.3 北斗通信主機測試 用“terminal”軟件對北斗通信主機進行測試，不能返回正常的狀態信息，判斷北斗通訊主機存在故障。將北斗通訊主機和天線進行更換后，測試通訊正常，查詢中心站發現數據接收也已正常。

4.2.4 故障分析 根據本次故障的兩個故障點判斷，認為雷擊是造成北斗通信系統損壞和采集器串口損壞的主要原因。觀測站安裝時雖然做了可靠的接地避雷設施，但該站所處位置地勢較高且四周空曠，極易發生雷擊風險，雷擊時產生的電磁脈沖引起了設備的故障。

5 結語

北斗通信氣象觀測站是針對現有移動通信信號覆蓋不到的區域獲取第一手直接的氣象觀測數據的一種非常實用和重要的觀測設備，具有穩定性高，受自然災害影響小，更能在極端天氣災害發生時提供氣象保障服務觀測數據，未來應用前景廣闊。文中對北斗通訊氣象觀測站常見故障的檢測維修進行了分析，介紹了維修中需要注意的關鍵點和具體的檢測方法與步驟。在將來的工作中將結合實際進一步積累更多的北斗通信氣象觀測站的維護維修保障經驗，發揮氣象觀測在氣象工作中的基礎性作用，為氣象防災減災救災和生態文明建設提供氣象保障服務。