基于ISOS軟件判識自動氣象站故障及處理方法

張玉 袁晨浩 許銘

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2021.09.029

摘? 要：地面氣象自動觀測更能直觀、準確、可靠地反映氣象要素的實時變化，對氣象預報和應急減災起著重要的指導作用，因此對異常數據的監控顯得尤為重要，當發現數據異常后，快速判斷出故障點，及時解決故障才能確保氣象數據的連續性。通過對實際工作中遇到的問題及解決故障的方法進行總結歸納，理清數據異常的原因，提高工作效率，從而保障數據的穩定傳輸。

關鍵詞：ISOS;自動氣象站;故障判識;分鐘數據;小時數據

中圖分類號：TP391;TH765? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2021）09-0111-04

Fault Identification and Treatment Methods of Automatic Weather Station Based on ISOS Software

ZHANG Yu1，YUAN Chenhao2，XU Ming3

（1.Wusu Meteorological Bureau，Wusu? 833000，China;2.Yumin Meteorological Bureau，Yumin? 834800，China;

3.Tacheng Meteorological Bureau，Tacheng? 834700，China）

Abstract：The surface meteorological automatic observation can more intuitively，accurately and reliably reflect the real-time changes of meteorological elements，and play an important guiding role in meteorological forecasting and emergency disaster reduction. Therefore，the monitoring of abnormal data is particularly important. When abnormal data is found，quickly judge the fault point and solve the fault in time to ensure the continuity of meteorological data. By summarizing the problems encountered in the actual work and the methods to solve the faults，we can clarify the causes of abnormal data and improve work efficiency，so as to ensure the stable transmission of data.

Keywords：ISOS;automatic weather station;fault identification;minute data;hour data

0? 引? 言

地面綜合觀測業務軟件（簡稱ISOS）是新型自動氣象站應用的觀測數據軟件，能夠實現自動氣象觀測數據采集、業務處理、數據傳輸等功能。業務人員可通過軟件的數據采集界面、省級自定與應急觀測界面、常規要素每日逐分鐘質控數據表（以下簡稱分鐘數據）、常規要素全月每日逐小時數據表（以下簡稱小時數據）查看數據采集是否正常，并通過疑誤數據判斷故障原因。本文主要通過ISOS軟件采集數據情況判斷自動站故障并提出解決方法。董寶磊^[1]等分析了ISOS新型測報業務軟件的功能及作用，通過對ISOS軟件文件內容與樣板文件進行比對，報警提示觀測儀器可能出現的故障;魏寬^[2]分析ISOS-HC綜合集成硬件的組成結構和運行原理，對使用過程中遇到的問題進行解決，從而提高管理人員的維護水平;凌莉^[3]等總結分析了新型自動站故障應急辦法，并對整點數據異常該如何處理進行了總結歸納;張志龍^[4]等研究新型自動氣象站數據備份的方法設計和應用，理清工作中數據備份的方法，提高臺站工作人員儲存數據的能力;郭航^[5，6]等通過對新型自動站ISOS日數據、正點觀測異常數據進行分析，并提出數據異常處理方法。但就ISOS軟件中根據數據異常如何排除儀器故障的方法相關研究甚少，本文以此為契機，總結歸納工作中疑難故障，以提高值班人員應急處理的能力。

1? ISOS軟件中各要素分鐘數據均為橫線字符

在ISOS數據采集過程中，當值班人員發現ISOS軟件數據采集界面新型自動站采集成功率低于100%且最后更新時間非當前時間，狀態指示顯示為紅色（正常情況藍色），且查看分鐘數據所有采集要素均為缺測字符“-”時，此種情況可以判斷主采供電異常，維護人員可前去觀測場檢查主采集器供電情況，并用萬用表電壓檔測量采集器電壓是否在工作范圍內（正常電壓一般在DC 12～14 V），若為正常電壓重新上電可以排除故障，此種現象主要是由于儀器長時間運行連接插件松動所造成的;若用萬用表測量時無電壓，解決方法步驟為：用萬用表測量采集箱內市電輸入電壓是否為220 V、檢查刀片開關壞損情況、保險管是否熔斷、測量蓄電池電壓是否正常、檢查接線是否松動或壞損，如有上述情況，修復即可。工作中會遇到重新上電后，在后續的不確定時間采集器會自動斷電重啟，分鐘數據會整體缺測兩分鐘，這種情況一般是因為供電系統中有接觸不良現象，比如保險管或電接線有松動，重新旋緊便可解決問題。

2? ISOS軟件中能見度分鐘要素數據異常

2.1? 分鐘數據夜間連續出現斜杠字符

如圖1所示，能見度分鐘數據夜間出現斜線字符（圖1中并非夜間數據，僅展示有斜杠出現時的數據問題），但白天數據正常。若出現此種情況，故障點一般判斷為能見度傳感器故障。處理方法：將筆記本與能見度采集器調試口連接，運行串口調試軟件，通信參數設置為9600 N 8 1，輸入READDATA，若返回實時數據，可判斷能見度采集器工作正常;若返回歷史數據或無數據，在線路無破損松動的情況下，可判斷傳感器出現故障，需更換備件，及時將設備返廠維修，替換新傳感器時，先將整個系統斷電，保證傳感器的發射端在北側，接收端位于南側。采樣區安裝高度距下墊面2.8米，檢查傳感器的電路連接是否正確，確定無誤后給傳感器供電。

2.2? 分鐘數據間斷性出現星樣字符

如圖1所示能見度分鐘數據間斷性出現星樣字符，出現此種情況，一般情況下為通訊線航空母頭松動、接觸不良、鏡頭污染所造成。處理方法：值班人員可前去觀測場，將與傳感器連接的航空母頭重新拔插即可。在日常工作中對鏡頭的清潔不到位也會出現采集數據異常的情況，因此需要在每周的周維護工作中檢查鏡頭，用異丙醇潤濕無絨軟布后擦拭鏡頭，確定保護罩內和鏡頭沒有冷凝水、樹葉、蜘蛛網等，遇有沙塵天氣，天氣結束后需及時擦拭鏡頭，便可確保能見度數據的正常采集。

2.3? 分鐘數據連續出現橫線、斜杠字符

能見度分鐘數據數小時連續出現橫線、斜線字符，而后數據又恢復正常。此種情況的故障點多出現在能見度采集器上。處理方法：用萬用表檢查采集供電是否在DC 12～ 14 V;觀察采集器指示燈閃爍狀態（正常情況下為秒閃），若閃爍不正常，則判斷采集器故障，需更換采集器;若閃爍正常，用筆記本電腦直連傳感器讀取數據，若數據正常，則可判斷采集器故障。

3? ISOS軟件中小時數據蒸發量異常

如圖2所示，圖中小時數據中，小時累計蒸發量長時間為0，計算值明顯錯誤，分鐘數據中主要表現為蒸發水位忽上忽下，且變化值非常小，差值一般在0.1～0.3。

此種情況可判斷E-601B型蒸發筒內的溢流口與測量筒內的最大值刻度未處在同一水平，處理方法為：

（1）用直徑0.8 cm的軟管注滿水，且需將軟管內的氣泡排空，否則會影響調平的準確度，一人將軟管的一頭固定在溢流口的一端，將管內的水位與溢流口水位保持水平，另一人則需在測量筒的一端調整百葉箱的高度，使測量筒的最大刻度值與管內的水位保持水平，這樣就可以保證溢流口與測量筒最大刻度值處在同一高度。

（2）加水測試，在E-601B型蒸發筒內加水至溢流口處且處于溢流狀態，測量筒內水位到達最大刻度線且保持不變，ISOS軟件中分鐘數據蒸發水位值為100，達到此種效果，說明調平完畢，故障解決，數據恢復正常。

在日常工作中，尤其是在春秋季，晝夜溫差較大，會出現小時數據中夜間有蒸發量而白天沒有，分鐘數據中蒸發水位隨著白天溫度升高反而增加的情況，此種情況可判斷為蒸發筒至測量筒連接管內壁上有氣泡，因熱脹冷縮的原理，造成白天水位增加而夜間減少，從而影響蒸發量的測量，將管壁清洗干凈，即可解決問題。

4? ISOS軟件中地溫、草溫數據異常

4.1? 分鐘數據全部顯示斜杠字符

如圖3所示，圖中地溫、草溫分鐘數據全部顯示斜杠字符，故障點可判斷為電源或通信故障。處理方法：前去觀測場查看地溫分采集器運行指示燈“SYS”是否秒閃，如果不亮或閃爍不正常，測量地溫分采工作電壓是否為DC 12 V，若不正常可判斷為電源故障，此時需要檢查主采集器箱內防雷板地溫供電是否正常，檢查主采供電箱內保險絲是否松動，刀片開關是否破損等造成的供電不穩定現象;檢查主采箱面板下地溫供電航空母頭是否松動或破損，如有上述情況需修復，或者直接更換地溫電纜。

4.2? 單支或多支地溫分鐘數據間斷顯示斜杠字符

如圖4所示，圖中單支或多支地溫分鐘數據間斷顯示斜杠字符，故障點可判斷為傳感器連接線路不良。

處理方法：首先檢查地溫分采面板上對應的故障地溫連接插件是否有虛接的現象，如有則修復;其次檢查地溫接線盒接線是否有松動，如有則修復;如若采用上述方法之后，問題仍然未解決，則需用萬用表電阻檔（200 Ω）測量接線盒一端地溫傳感器的電阻，根據計算公式T= [（R₁-R₂）-100 Ω]/0.385，其中R₁為1腳與3腳之間的電阻，電阻值一般在100 Ω左右;R₂為1腳與2腳之間的電阻，電阻值一般在0～8 Ω左右，如果計算出的值與實際地溫值相差很大，或者測量的電阻值為0，則可判斷地溫傳感器故障，需更換傳感器，否則可判斷地溫接線盒到地溫分采連接線纜故障，需更換通信線纜。采集數據中會出現單支地溫數據跳變的情況，常常超過氣候極值，遇到此種情況，直接前去儀器室取備件更換即可。

5? 結? 論

地面氣象觀測自動化改革業務運行以來，對臺站數據傳輸、數據存儲入庫的及時性有了更高的要求，發現數據異常，及時處理故障已成為值班人員最基本的工作能力，通過ISOS業務軟件查看數據可直觀、便捷的發現氣象數據異常，初步判斷故障點，為排除故障節省時間，從而保障設備的穩定運行。經過實際工作中遇到的問題及解決的方法，總結歸納以下幾點：

（1）業務值班人員通過查看ISOS首頁時，若發現狀態欄為非綠色狀態，可直接判斷自動站數據異常。查看最后更新時間非當前時間時，可初步判斷采集器斷電或通信異常。

（2）新型自動站、能見度、天氣現象、日照、視頻智能觀測儀、凍土等若有一項采集成功率達不到100%時，可判斷相應分采或采集器出現故障。

（3）能見度儀在傳感器發射端或接收端端子發生故障較頻繁，當遇到白天有能見度而夜間無能見度數據時，一般可判斷能見度傳感器出現故障，需要返廠維修。

（4）大型蒸發傳感器在日常工作中起初的調平工作非常重要，若溢流口與測量筒內最大刻度不在同一水平線上，會造成小時蒸發量計算異常，調平后方可解決問題。

（5）地溫分采因涉及地表、淺層地溫，深層地溫、草溫共計10支傳感器，日常工作遇到的疑難問題較多。若出現單支數據缺測，一般可判斷傳感器接線虛接或傳感器故障;若地溫分采整體無數據，通常可判斷分采電源故障或CAN線傳輸故障，通過觀察分采指示燈和使用萬用表測量電壓便可解決問題。

參考文獻：

[1] 董寶磊，李冰，孫秀恒，等.新型自動氣象站ISOS數據異常報警及預處理 [J].電腦知識與技術，2016，12（34）：89-90.

[2] 魏寬.氣象自動觀測設備中的ISOS-HC/A故障診斷及排除 [J].內蒙古氣象，2016（6）：32-34.

[3] 凌莉，農文軍.新型自動站故障應急辦法及正點數據異常處理 [J].氣象研究與應用，2016，37（S1）：140-141.

[4] 張志龍，尹雪梅，成曉裕.新型自動氣象站數據備份方法設計與應用 [J].安徽農業科學，2016，44（25）：152-155.

[5] 郭航.新型自動站ISOS日常數據處理方法 [J].青海氣象，2016（2）：54-56.

[6] 葛慶云，夏志芬，袁學所，等.ISOS軟件正點觀測異常數據的處理方法 [J].安徽農學通報，2017，23（8）：160-162.

作者簡介：張玉（1984—），女，漢族，河南項城人，工程師，本科，研究方向：氣象預報服務和綜合氣象觀測。

收稿日期：2021-04-09