綜合集成硬件控制器及其故障處理方法分析

胡玲 韓波 朱保美

摘 要：2020年4月1日起，山東省地面氣象觀測(cè)自動(dòng)化改革正式實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)運(yùn)行，自動(dòng)化觀測(cè)能力顯著提升。隨著新型自動(dòng)化觀測(cè)設(shè)備的增加，主采集器已沒(méi)有足夠接口直接掛接，而DPZ1型綜合集成硬件控制器的投入使用解決了由于設(shè)備增加、線路繁多而無(wú)法直接掛接問(wèn)題。本文詳細(xì)介紹了DPZ1型綜合集成硬件控制器系統(tǒng)的組成和工作原理，并以慶云國(guó)家氣象觀測(cè)站一次DPZ1型綜合集成硬件控制器故障解決過(guò)程為例，介紹故障排查方法，探討DPZ1型綜合集成硬件控制器故障處理的流程和方法，有效地提升氣象工作人員對(duì)故障的分析處理能力和應(yīng)急響應(yīng)能力。

關(guān)鍵詞：綜合集成硬件控制器;系統(tǒng)組成;工作原理;故障分析;排查方法

中圖分類號(hào)：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）32-0140-03

Abstract： Starting from April 1， 2020， the automatic reform of surface meteorological observation in Shandong Province has officially realized business operation， and the ability of automatic observation has been significantly improved. With the increase of new automatic observation equipment， the main collector has not enough interfaces to directly connect， and the use of the DPZ1 comprehensive integrated hardware controller solves the problem of being unable to directly connect due to the increase in equipment and numerous lines. This paper introduced the composition and working principle of the DPZ1 integrated hardware controller system in detail， and took the process of solving the failure of the DPZ1 integrated hardware controller at Qingyun National Meteorological Observatory as an example to introduce the troubleshooting methods， and discussed the process and method of DPZ1 comprehensive integrated hardware controller failure processing， so as to effectively improve the analysis and processing capabilities of meteorological personnel and emergency response capabilities.

Keywords： comprehensive integrated hardware controller;system composition;working principle;failure analysis;troubleshooting method

當(dāng)前，山東省地面氣象觀測(cè)自動(dòng)化改革已經(jīng)正式實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)運(yùn)行，地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)已基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。自動(dòng)化觀測(cè)設(shè)備增多，線路越來(lái)越多，主采集器已無(wú)法直接接入，而DPZ1型綜合集成硬件控制器可以把天氣現(xiàn)象儀、日照傳感器、天臉等新型設(shè)備靈活地接入和配置，為更多的自動(dòng)氣象觀測(cè)設(shè)備投入業(yè)務(wù)使用提供條件[1-2]。

慶云國(guó)家氣象觀測(cè)站于2017年正式使用DPZ1綜合集成硬件控制器，本文通過(guò)本站的一次故障探究DPZ1型綜合集成硬件控制器故障處理流程和方法，為設(shè)備的維護(hù)、故障排查提供參考，旨在提高基層綜合氣象業(yè)務(wù)人員的應(yīng)急保障能力。

1 DPZ1型綜合集成硬件控制器特點(diǎn)

一是集成度高。將多串口通信、信號(hào)轉(zhuǎn)換、光電隔離、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換（光貓）等功能高度集成在一起，設(shè)備安裝方便，連接簡(jiǎn)單。二是通信方式設(shè)置靈活。具有8路可插拔RS-232/485/422接口模塊，用戶可根據(jù)實(shí)際需求靈活設(shè)置每路接口的通信方式。三是支持?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能。可根據(jù)臺(tái)站非數(shù)據(jù)字典格式的設(shè)備開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，完成觀測(cè)設(shè)備固定數(shù)據(jù)格式到數(shù)據(jù)字典格式的轉(zhuǎn)換，以便設(shè)備快速接入ISOS軟件。四是高可靠性。采用軍工級(jí)的元器件篩選及生產(chǎn)工藝，保證儀器穩(wěn)定運(yùn)行。

2 DPZ1型綜合集成硬件控制器的作用

DPZ1型綜合硬件集成控制器高度集成多串口通信、信號(hào)轉(zhuǎn)換、光電隔離、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換（光貓）等功能模塊，通過(guò)光纖將采用不同通信方式的多個(gè)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，有效解決了氣象業(yè)務(wù)臺(tái)站原有觀測(cè)系統(tǒng)“四多”和“四低”的實(shí)際問(wèn)題，滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的要求。

3 硬件部分

3.1 綜合集成硬件控制器的基本組成

硬件部分之間通過(guò)光纖連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，如圖1所示。通信控制模塊主要實(shí)現(xiàn)設(shè)備接入、核心控制和光電轉(zhuǎn)換3個(gè)功能。DPZ1型綜合集成硬件控制器接口及面板指示燈說(shuō)明如圖2、圖3所示所示。

DPZ1型綜合集成硬件控制器的通信接口由8個(gè)可插拔RS-232/485/422接口、4個(gè)RJ45接口、一組ST光纖收發(fā)接口、2個(gè)USB母口和1個(gè)SD卡插槽（主要用戶存儲(chǔ)數(shù)據(jù)）組成。其擁有2個(gè)電源指示燈，7個(gè)狀態(tài)指示燈，8個(gè)RS-232/485/422接口通信指示燈，兩組ST光纖收發(fā)接口通信指示燈（通信控制模塊和光電轉(zhuǎn)換模塊）。另外，其擁有兩個(gè)按鍵，即系統(tǒng)復(fù)位按鍵和恢復(fù)出廠設(shè)置按鍵。內(nèi)部集成了光纖接口，室內(nèi)配備以太網(wǎng)光纖轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)100Base-TX（RJ45）和100Base-FX（光纖信號(hào)）的轉(zhuǎn)換。同時(shí)，其還配有防雷措施，內(nèi)部采用光電隔離和浪涌保護(hù)，可抑制電磁干擾。當(dāng)正常工作時(shí)，指示燈處于常亮狀態(tài)。

3.2 軟件部分

3.2.1 軟件組成軟件包括驅(qū)動(dòng)軟件、服務(wù)軟件和虛擬串口三個(gè)部分。DPZ1型綜合集成硬件控制驅(qū)動(dòng)軟件SMOPORT，服務(wù)軟件為nettocom及comtonet，軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)DPZ1型綜合集成硬件控制器的配置、業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)虛擬串口的管理以及業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)虛擬串口與DPZ1型綜合集成硬件控制器間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?/p>

3.2.2 軟件安裝設(shè)置方法。首先安裝驅(qū)動(dòng)程序，當(dāng)安裝成功后，將交換機(jī)和光電轉(zhuǎn)換模塊用網(wǎng)線連接，之后運(yùn)行軟件，輸入默認(rèn)的用戶名和密碼登錄，輸入IP地址并保持IP地址和設(shè)備處于同一個(gè)網(wǎng)段，之后進(jìn)入后臺(tái)就能修改密碼和相關(guān)配置文件。

4 本站一次典型故障現(xiàn)象描述、解決過(guò)程及數(shù)據(jù)處理

4.1 故障現(xiàn)象

2019年5月16日11：00，慶云國(guó)家氣象觀測(cè)站業(yè)務(wù)軟件運(yùn)行次數(shù)已達(dá)萬(wàn)余次，值班員考慮采集次數(shù)過(guò)多，為清除緩存，重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)。11：08重啟計(jì)算機(jī)后打開(kāi)測(cè)報(bào)軟件（ISOS），ISOS首頁(yè)各項(xiàng)觀測(cè)數(shù)據(jù)通信狀態(tài)燈為紅色（正常為綠色），全部氣象要素?cái)?shù)據(jù)顯示缺測(cè)，顯示采集失敗。

4.2 故障解決過(guò)程

根據(jù)故障排除由簡(jiǎn)到難/逐個(gè)排除的原則，對(duì)故障進(jìn)行以下處理[3-4]。

首先分析所有數(shù)據(jù)缺測(cè)，排除采集器故障可能，因直接掛接到串口服務(wù)器的日照、天氣現(xiàn)象等數(shù)據(jù)同時(shí)缺測(cè)，而采集器故障不會(huì)影響直接掛接到串口服務(wù)器的日照、天氣現(xiàn)象等數(shù)據(jù)。

排除主采故障后，懷疑是采集軟件故障，檢查ISOS軟件正常，nettocom及comtonet服務(wù)開(kāi)啟，信號(hào)線路連接正確、軟件設(shè)置正確、端口設(shè)置正常均與實(shí)際相符。再次重啟計(jì)算機(jī)，仍所有數(shù)據(jù)缺測(cè)。因此，更換備份微機(jī)，仍全部缺測(cè)。將主站計(jì)算機(jī)更換到備份站后，數(shù)據(jù)顯示正常，排除計(jì)算機(jī)及軟件故障。

接著，經(jīng)檢查，室內(nèi)通信轉(zhuǎn)換模塊供電正常，綜合硬件集成控制器供電正常，重啟綜合集成硬件控制器后仍無(wú)數(shù)據(jù)。檢查計(jì)算機(jī)與綜合硬件控制器通信線路，可能是光纖線路造成的故障，對(duì)光纖進(jìn)行打光測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，光纖線路正常，此時(shí)確定故障點(diǎn)在綜合硬件集成控制器。將筆記本電腦直接連到綜合硬件集成控制器RJ45以太網(wǎng)輸出口，有數(shù)據(jù)。判定為光電轉(zhuǎn)換模塊故障。

最后，因DPZ1型綜合集成硬件控制器剛開(kāi)始投入使用且價(jià)格較高，本站無(wú)備份，立即通過(guò)協(xié)調(diào)從鄰近站借用一臺(tái)綜合硬件集成控制器，更換后，全部恢復(fù)正常。

4.3 數(shù)據(jù)處理

因此次故障只是DPZ1型綜合集成硬件控制器故障，不影響各主采各要素以及日照采集器、天氣現(xiàn)象等方面的存儲(chǔ)功能，對(duì)缺測(cè)時(shí)段數(shù)據(jù)進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)下載，補(bǔ)發(fā)更正后，全部數(shù)據(jù)入庫(kù)正常，無(wú)缺測(cè)發(fā)生，對(duì)數(shù)據(jù)可用率無(wú)影響。

5 結(jié)論

雖然此次故障得到了有效解決，但有很多問(wèn)題值得臺(tái)站人員思考。當(dāng)前，各臺(tái)站要重視故障排除方法，熟悉設(shè)備組成和工作原理，做好對(duì)新上設(shè)備且價(jià)格昂貴的部分儀器的備份。在實(shí)際工作中，綜合氣象業(yè)務(wù)人員應(yīng)詳細(xì)了解DPZ1型綜合集成硬件控制器的組成、工作原理及軟件設(shè)置方法，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)材料分析故障，同時(shí)做好數(shù)據(jù)管理和備份工作，確保觀測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)上傳，提高臺(tái)站裝備保障能力，最終實(shí)現(xiàn)自身的順利轉(zhuǎn)型。

參考文獻(xiàn)：

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