区域自动气象站故障分析及快速排除

朱育红

摘要：根据区域自动气象站的工作原理，提出其故障判别方法，针对自动站各部分容易出现的故障进行分析排查，为维护人员高效排除自动站故障提供参考。

关键词：区域自动站 故障 排除

中图分类号：P415 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（b）-0197-02

区域自动气象站是根据中小天度灾害性天气预警、预报服务需要，为提高中小尺度天气监测和临近预报的水平和能力，并适应当地经济社会发展需要而建设的小型气象观测站。区域气象观测站能够实现多种气象要素的自动监测、存储、处理及传输，为气象灾害监测和气象服务提供及时、准确的基本气象观测资料，可以在无人值守的环境下自动运行。目前，淮安市淮阴区气象局已建成11个乡镇区域自动站，其中两个四要素自动站，区域自动站作为国家区域天气观测网的重要组成部分，对加强中小尺度天气系统的研究，提高我区区域灾害性天气监测能力和防灾减灾气象服务水平，有着十分重要意义。但随着中小尺度自动气象站的不断扩增，区域站因其站点多面广，数据传输复杂，无人值守等特点，导致故障率较高。自动站的任何一个环节出现问题，都会导致系统不能正常运行，系统无法得到气象观测数据，因此，基层台站在日常工作中，要注意密切监控其运行状态，分析并排除自动气象站出现的各种故障，确保自动站处于良好的工作状态，是保证预报分析和对外服务正确性的关键。

1 区域自动站组成

区域自动站主要由数据采集系统、GPRS通信网络、传感器、供电系统、主控微机等几部分组成。采集器是区域自动气象站的核心部分，传感器主要有风向风速、温度、雨量等，其他部分主要是电源部分，数据处理部分，串行接口部分，采集通道等组成，主要实现了气象要素的数据采集、处理、存储、传输等功能。

2 区域自动站故障判别的基本方法

掌握区域自动站的基本结构和工作原理，是判断和解决设备故障的基础，应用判断故障的基本方法，可以快速判断出故障的部位。

2.1直接观察法

直接观察法是观察检查区域自动站内外部件，用眼看、手摸、耳听、鼻闻等手段判断故障部位，有无部件开裂、脱落，元件开焊、锈蚀，线路断开、老化，是否受雷击等现象发生。直接观察可以大致判断故障部位，为下一步检修服务。

2.2电路测量法

电路测量方法是用万用表电压、电阻、电流等挡位测量电路元件、线路通断，依照电路设计参数来判断故障现象。可以测量蓄电池电瓶的电压（一般12V）、充电二极管正反向电阻、干簧管的合分、铂电阻的好坏等找出不符合电原理的故障原因，从而快速准确地发现故障。

2.3元件“替代”法

所谓“替代法”是在万用表不能准确判断的情况下，怀疑某元件有问题，就要用好的元件替代所怀疑的元件，看故障现象是否消除，如果仪器正常说明所替代下来的元件是损坏了。如电阻的热稳定性是万用表不能准确判断的，数据采集器是集成电路坏了只能替代更换。

2.4缩小范围法

缩小范围法顾名思义就是把故障尽量缩小范围，整套采集器的部件很多，要准确确定故障部位是比较困难，应该断开部件之间的相互连线，把产品分成了一个个独立的部分，范围就会缩小了，检查分析就相对容易一些。如把仪器拆成电源部分、单片机部分、传感器部分，再对各部分分别检查。

上述四种方法是相辅相成的，不是独立的，只有经过长期实践，把这几种方法融为一体，才能在维修过程中得心应手。

3 区域自动站常见故障分析及快速排除

3.1电源通信数据采集器部分故障排查列表说明（如表1）

3.2雨量传感器故障

雨量部分的故障是目前自动站出现最多的故障。雨量传感器是由承水器、上翻斗、汇集漏斗、记量翻斗、记数翻斗和干簧管等构成。其工作原理是：雨水由承水口汇集进入上翻斗，然后进入记量翻斗，当有0.1mm降水时，记量翻斗就翻动一次，最后雨水由记量翻斗倒入记数翻斗。记数翻斗的中部装有一块小磁钢，磁钢上端装有干簧管，记数翻斗翻一次，干簧接点因磁化而闭合一次，并送出一个电路导通脉冲信号，信号经连接电缆传到主机（如表2）。

3.3温度传感器故障

在区域自动气象站中用到的温度传感器是采用四线制铂电阻测温，它是根据铂电阻的电阻值随温度变化的原理来测量温度的，铂电阻的特性是当温度接近0度时电阻的阻值是100Ω（断电测量）。检查温度传感器是否损坏，可参见图1。

测量A脚与C脚（或者B脚与D脚）之间的电阻值为R1，测量A脚与B脚（或者C脚与D脚）之间的电阻值为R2。铂电阻的电阻大小R=R1-R2，利用公式：T=（R-100）/0.385计算出测量时温度值，并与标准温度对比，对温度传感器的状况进行初步判断，若两者相差太大，则是传感器问题应更换。

如果没有温度数据，检查温度传感器的连线与采集器是否连接牢固，日常要保证传感器的清洁，不要与周边物体接触，不要用手触摸，否则会影响温度的准确性。温度数据不准确，检查以下几个方面：（1）检查周围的环境是否对温度产生影响；（2）检查温度传感器，是否正常，用万用表测量温度的电阻值，判断是否符合当前温度；（3）检查数据采集器温度通道是否有问题。温度数据没有变化，要检查以下几个方面：（1）线路连接是否良好；（2）测量温度输出电阻，传感器可能需要更换；（3）温度端子和采集器通道接触不良。

3.4风向风速故障

风向传感器工作原理是：风向传感器顶部有一组随风定向的风向标组件，角度变换采用7位格雷码光电码盘。码盘上下面有7个发光和7个光敏元件，用来产生格雷码。风传感器的损坏多数是发光或光敏器件损坏引起的。从格雷码盘的编码特征，可判断风向传感器故障的内部部位。风速传感器工作原理是：风速感应元件为三杯式风杯组件，风速信号变换电路为霍尔集成电路，在水平风力推动下风杯组件旋转，带动霍尔棒盘旋转，其上的小磁体通过霍尔磁敏元件时感应出脉冲信号，频率随风速的加大而线性增加。风速传感器的损坏多是霍尔磁敏元件损坏引起的。风向异常应检查以下几个方面：（1）风向是否空接，要检查风线采集端子接触是否良好；（2）供电是否正常；（3）检查风线是否有断开的地方，使其连接牢固；（4）必要时更换传感器。风速异常应检查以下几个方面：（1）传感器是否受损；（2）传感器供电电压是否正常；（3）采集器通道是否有问题。

区域自动站正常运行要保证中心站的收报率和数据库的入库率，才能使其区域站的资料得到最大化应用，因此，除了分站的电源、板卡、传感器故障需要现场维护外，日常对数据的传输、收报、入库适时监控和故障排除尤其重要。

4 结语

随着区域自动站的不断扩建以及对上传数据严格考核，要切实做好区域气象自动站的运行维护工作，必须加强监测，增强区域站故障检测和判断能力，提高区域站故障排除效率，确保自动站正常运行和质量提高。

参考文献

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