地面氣象觀測儀器的常見故障及日常維護

別致宜 劉凌峰 白鑫 王馳

1、烏海市氣象局 2、博克圖國家基準氣候站 3、內蒙古大氣探測技術保障中心

新型自動站的測量系統通過現代總線技術以及嵌入式系統技術進行構造，結構上由主采集器、分采集器、外部總線、傳感器以及外圍設備組成。因此，常見故障基本圍繞5 個組成部分發生。隨著綜合觀測自動化改革的正式運行，為確保觀測質量，并為天氣預報和災害防御提供準確、及時的觀測數據，觀測儀器的運行性能便至關重要。確保儀器穩定、高效的運行就要對上述幾個方面展開。基于此，本文重點針對地面氣象觀測儀器的常見故障及維護維修進行診斷分析，并對觀測儀器日常維護提出建議，以確保地面觀測儀器全天候運行的穩定性，提高觀測數據完整性和可用率，進一步提升觀測的業務質量。

1 自動氣象站常見的故障排查

1.1 供電系統故障排查處理

從供電系統梳理來說，電源箱可能存在的問題、故障大致如下：刀片開關處的保險絲損壞、為主采或者串口供電的線路故障或接觸不良、蓄電池沒電或損壞以及市電的供電線路問題。要想解決排查，均可通過萬用表逐個測量相應位置的供電電壓，此處需要注意萬用表對應量程的選取，以此便可確定對應位置是否存在問題，并對故障點耗材進行更換即可。

1.2 通訊串口故障處理

綜合集成硬件控制器即通訊串口的故障排查和應對措施大致分為兩個方面。一方面是軟故障，檢查ISOS 軟件掛接參數中各采集器相對應的通訊參數設置，是否依照要求進行選擇；SMOPORT 上的IP 地址是否和電腦處在同一網段以及通信COM口、波特率等是否符合要求。另一方面則是硬件，檢查串口服務器頂端位置的網線或網線連接線是否接好；光纖轉換模塊和室內光纖轉換模塊指示燈和供電是否正常；檢查室內網線和電腦網卡是否損壞；COM口接線端子是否損壞；整體供電是否正常，可用萬用表通斷檔測量電纜中的每根線有無蜂鳴；最后還可以長按DEFAULT 鍵5 秒，使通訊串口恢復出廠設置。

1.3 主采集器存在的問題和解決方法

采集單元故障：氣象臺站采集器處于運行狀態時，如果發現某些氣象要素數據亂碼或者丟失，觀測數據下載到業務計算機時發生異常，整點觀測數據沒有了，監控軟件異常等[2]，便可以從如下方面進行，故障排查：查看位于機箱上部的運行指示燈，RUN 燈秒閃表示正常；通過萬用表測量供電端口，檢查供電是否正常；由電腦終端發送任意指令，從主采有無數據返回，便可判斷出采集器是否故障；如果是判斷雷擊等原因造成的防雷板故障，可以憑借萬用表的電阻檔來檢查每個通道的連接狀態，同時觀察其余通道的連接狀態，假如通道上下連接不通，或連接錯誤，基本可以斷定為雷擊等造成的防雷板損壞，則只能更換主采集器。

1.4 各分采集器的常見故障和處理辦法

當溫度傳感器存在問題時，從ISOS 軟件方面考慮，軟件參數設置是否掛接傳感器，主采程序版本是否切換為三溫雨架構、鍵入指令應是“CHGVER 1”、傳感器是否開啟或者傳感器測量范圍是否正常。硬件上，需要考慮線序是否正確。將萬用表調至電阻檔對應的檔位，固定一根線，依次量取其余三根線，電阻值大的為1、3 號線，另外的小阻值線為2、4 號線，而后代入公式T=（大阻值-小阻值-100）/0.385 得出測量溫度值，以確定傳感器是否正常。

當濕度傳感器出現問題時，首先確認軟件參數設置傳感器是否掛接，確認傳感器是否開啟，測量范圍是否正確。然后確定航空插頭有無松動，傳感器頭部網罩內的濕敏電容是否脫落。

若風向傳感器出現問題，軟件方面同樣是依次確認ISOS 是否掛接，傳感器開啟與否，測量閾值是否正確，以及軟件中設置的風向傳感器是否為格雷碼風傳感器。硬件上，通過萬用表查看輸出的7 位格雷碼信號是否與示值一致，確保線序接線正常。

在風速傳感器方面，若示值明顯偏大，可先鍵入指令“SENCO WS”檢查傳感器配置參數，如傳感器故障，可選擇便攜式示波器查看輸出的脈沖信號正常與否。

若是氣壓傳感器的話，可在ISOS 軟件上掛接氣壓傳感器，檢查傳感器開啟狀態，確認測量閾值。當傳感器發生故障時，切斷電源，檢查主采集器上對應氣壓傳感器的端子，接線是否為“粉、綠、灰、藍”，確認靜壓管是否堵塞。若更換新的氣壓傳感器，則需要用串口調試助手對其波特率等內容重新設置。

如果是翻斗雨量傳感器的話，當發現降水數據異常時，應及時打開雨量筒，從上至下，由承水口到上翻斗、匯集漏斗到計量翻斗挨個檢查是否被灰塵、蜘蛛網等物堵塞。之后可用萬用表蜂鳴檔測量正負接線柱處，測試翻斗轉動時干簧管是否正常。確定傳感器接線端子是否短路，用標準量杯核對翻斗計數是否正確，逐個排查故障。

關于視頻智能觀測儀，首先明確三個攝像頭與主控處在同一網段（最好是臺站自身的網段），確定HY-WP1A 通信轉換單元接線正確、供電正常，或者查看機箱內的以太網交換機開關是否打開。

2 自動氣象站的日常維護

2.1 主采集器的日常維護

定期檢查主采集器運行情況，對主采機箱進行除塵、清潔，查看主采機箱底部進線孔密封情況，對線路接口、采集器與各傳感器端子接線情況進行定期的檢查，確保傳輸鏈路平穩、有效。每年雷電多發季節來臨前，第一時間對觀測儀器的防雷裝置進行檢查，確保防雷裝置的布局、接地阻值達到雷電防護標準，防止造成采集器不可修復的損壞。

2.2 溫、濕度傳感器日常維護

對于溫度傳感器，盡可能保持傳感器處于清潔干燥的狀態；定期對溫度多傳感器標準控制器的工作狀態進行檢查，確保觀測數據準確、可靠。而濕度傳感器，需定期維護防護罩，查看濾膜狀態是否需要更換；防止感應部位著水、觸灰等情況發生。

2.3 風向、風速傳感器的日常維護

定期查看風標、風杯的轉動狀況是否靈活、穩定；線纜接頭處防水狀況是否良好，必要時及時更換防水膠布；遇冰雹、凍雨等惡劣天氣時，及時檢查傳感器工作情況，防止其轉動受阻甚至凍結。

2.4 氣壓傳感器的日常維護

氣壓傳感器是通過靜壓管與大氣相連接，進而測得不同海拔高度下的大氣環境氣壓。因此，在日常維護時，要保持氣壓傳感器靜壓管的暢通，確保氣壓傳感器距地高度為120cm±3cm。同時，還要確保靜壓管內干燥劑正常、有效。

2.5 翻斗雨量傳感器的日常維護

在有下雨、沙塵天氣過后等特殊情況時，對雨量傳感器進行檢查，確定是否有堵塞的情況并及時進行清潔。清潔時，注意先斷開接線，用軟毛刷和清水對承水口、上翻斗等存在堵塞的部位進行沖刷，后檢查翻斗的翻轉狀況。注意不能用手去觸碰翻斗內側，應使用工具去測試翻斗翻轉情況。

2.6 能見度傳感器的日常維護

擦拭傳感器鏡頭需使用不起毛的柔軟棉布，而清潔時間，可根據觀測場周圍的環境情況，適當進行延長或者縮短；當出現有大風、沙塵等對能見度有影響的天氣后，應及時對傳感器進行清潔。防止灰塵、樹枝、樹葉等雜物影響數據的可用程度。

至于現場核查，具體規定如下，儀器初次使用一個半月、后續使用中每6 個月以及儀器每次維修后均需進行一次現場核查。具體核查時，應選在天氣晴朗、能見度大于10 公里、風小的條件下開展。待設備穩定運行10 分鐘后，在儀器接收端安裝遮光板，讀取輸出的信號值，信號值應是量程上限值。然后撤掉遮光板，安裝散射板，再次讀取輸出的信號值；之后在設備發射端加裝中性衰減濾光片A，讀取信號值；最后將濾光片A 替換為B，進行讀值，以確定是否需要更換設備。

2.7 超聲波蒸發傳感器的日常維護

在我們對蒸發傳感器進行維護前，應告知采集器停止蒸發要素的觀測，操作結束后，重新開啟觀測，具體可在軟件鍵入命令：“DEVMODE LE 2”表示維護蒸發傳感器；“DEVMODE LE 0”則表示恢復正常工作。

而蒸發傳感器的要求用水需是盡可能代表當地自然水體的水源，并定期清潔更換蒸發桶里的用水、通風防輻射罩和不銹鋼測量筒。清潔后蒸發傳感器的安裝高度和水平狀態需符合要求，防止磕碰或是用手觸摸探頭，確保其測量結果的精準程度。在降水過程中，也要及時關注蒸發的水位情況，過高時，及時取水，避免影響數據的準確性。

2.8 視頻智能觀測儀的日常維護

定期查看攝像頭鏡頭的污染、遮擋情況，并在日出前或日落后及時進行清潔。定期檢查攝像頭的水平、方位和傾角情況，確保目標物始終處在屏幕中的標準位置。對于設備易損件的更換，應考慮自然條件惡劣與否，如存在腐蝕、損壞等情況要及時更換、處理。對設備儀器進行的維護、檢查等都應進行備注欄的記錄。

3 結語

隨著新型自動氣象站的建設和發展，觀測數據越發采集準確、傳輸穩定，提升了氣象觀測要素的準確性、及時性和代表性。進一步減輕了人員勞動強度，減少了人工觀測誤差。但由于觀測儀器保持不間斷的連續工作，且儀器極其精密，從而使得設備易發生故障。因此對于工作者儀器維護維修的理論知識和實際操作也提出了更高的要求。需要熟練掌握儀器運行原理、維護維修的基本知識，以便于迅速對故障部位進行診斷分析，進而及時完成儀器的維修工作，并定期做好自動氣象站的日常維護工作，確保觀測數據的完整性、準確性和可靠性。

綜上所述，地面氣象觀測儀器在氣象新時代的背景下發揮著十分重要的作用。觀測儀器的運行穩定程度影響著觀測自動化的進程，儀器故障將導致預報制作和氣象服務工作受到不同程度的影響。所以地面觀測儀器的實際操作、故障診斷、維修和日常維護在工作中越來越重要，熟練掌握這些才能確保儀器運行穩定，氣象工作有序開展。