上思站一次自动站仪器故障的诊断、排除及数据处理

黄敏堂

(广西壮族自治区上思县气象局，广西 上思 535500)

上思站一次自动站仪器故障的诊断、排除及数据处理

黄敏堂

(广西壮族自治区上思县气象局，广西 上思 535500)

自动站仪器的故障可通过采集数据显示的异常症状进行迅速诊断、排除;故障期间缺测的数据可从分钟数据、人工补测值或自记订正值中获取;处理过程按规定做好备注。

自动站;仪器故障;诊断;排除;数据处理

1 前言

自动站故障的迅速诊断、排除及故障期间数据的处理是自动站业务的重要组成部分，是每位观测员都应掌握的技能。本文通过上思站一次自动站仪器故障的诊断、排除及有关数据处理过程的介绍，给出了掌握此类技能的思路及建议，供大家实践中参考。

2 自动站仪器故障的迅速诊断及排除

2.1 从实时数据与状态的显示情况确定故障范围

07时的实时数据与状态的界面显示:除了统计数据栏有数值显示之外，所有要素的分钟数据均为缺测状态(图1)。

从图1显示的结果可以判断:此次故障不是由单纯的某个传感器引起的故障，而是由于某种原因引起整个采集系统的瘫痪。

打开分钟文件，所有要素的分钟数据从03时53分起均显示同一数值，以P要素为例(图2)。

从数据的连贯性并结合天气实况作出判断:数据不正常的开始时间是03时59分。

根据徐明芳、殷明杰等［1］报道，引起此类症状的可能有如下几种:采集器的时间与计算机的时间不一致;防雷板损坏;自动站的电源系统不正常。

2.2 按照操作规范进行故障排查

确定故障范围之后，当即从简单易操作、所需时间短的疑点逐一迅速进行排除。首先检查采集器与计算机的时间是否一致，步骤:在“自动站维护”菜单中选择“采集器终端”，键入命令“T”读取采集器的时间，发现显示采集器时间与计算机的时间一致，即排除了第一种故障可能;紧接着马上进行第二种故障的排除工作:跳过防雷通道将两端接线直接连接，故障并未消失，则又排除这种故障可能;接下来就是进行电源系统的排除工作了，本站的自动站型号为CAWS600－B型，当时随机配置的电源控制器为DY01型，电源板结构下图:

图3 电源板结构示意图

当时采集箱里各种指示灯显示状态为:采集器状态指示灯不闪;电源板上的D2灯不亮，D3、D4灯均处于闪烁不停的状态。这些现象表明:①采集器的蓄电池已没有电流输出。②电池供电电压不足。

当时本站市电供电正常，空气开关处于“ON”位置，各线路接触良好，值班室总开关正常，没有跳闸。出现这种现象的可能有如下3种:保险丝断路;蓄电池损坏;变压器损坏。经过测量当时蓄电池已经放电过度，无法使用配备的万用表检验蓄电池是否已损坏，所以只能用配备的DT9205A型数字万用表欧姆挡快速检测保险丝及变压器来排除故障。当时测得保险丝的电阻值为0.2Ω，表明保险丝正常;当用万用表欧姆挡检测变压器时，得到如下数据:次极绕组电阻为2.7Ω，初级绕组电阻为无穷大。根据黄军［2］的报道表明该变压器初级绕组断路，停止供电，也就是无法给蓄电池充电而导致放电过度，从而影响了采集器的正常工作。故障点明确后，及时按操作程序换上备份的变压器就可解决。

3 故障期间缺测数据的处理

3.1 定时数据上传文件处理

本次数据缺测时段为03时59分—10时16分，8－10时为白天守班时段(本站为一般站)，按照《地面气象观测规范》［3］关于缺测记录的处理规定，在守班的每个接近正点的时间内，按照“缺什么，补什么”的原则，进行人工补充观测。补测干湿球记录，地面温度，地中温度，附温及气压读数，2 min定时风向风速用EL型(或EN型、或目测估计)观测风向风速代替。启动“定时观测”，将人工观测值输入，没有人工观测值代替的则按缺测处理(在相应栏打上“－”符号)，最后点击计算→数据保存即可上传正确的定时数据［4，5］。注意，如果水银气压表与气压传感器不在同一高度的台站，在输入补测的气压表读数时要在其后加上“H”(即进行高度差订正);要求自动站的测报软件也要录入所有人工观测仪器的器差订正值，这样在输入人工补测值时就不必经过加“*”、“U”或“P”等处理。

3.2 数据文件的处理

3.2.1 将缺测时段的数据进行定位分类 缺测时段涉及的数据类型包括:分钟数据、正点数据、日极值、日统计。明确了缺测时段的数据类型后即按照归类分开处理及备注说明。只有理清了处理思路，才能把要表达的内容描述得有条理，让人一目了然，并且更容易做到没有遗漏。

3.2.2 分钟数据处理 从当时的天气系统、人工虹吸雨量自记迹线及守班时情况推断整个缺测时段均无降水现象，为减少缺测率和保持资料的真实性，将整个缺测时段的雨量分钟文件按无降水时正常处理，处理方法就是打开J文件进行人工干预维护，将该时段内雨量分钟文件的缺测符号“－”逐个删除。

按照人工与自动同类数据可以互相代替及优先使用自动采集前后10 min数据的规定，其余项目的分钟数据采用如下方法:03时60分用03时58分的数据代替，04时60分、05时60分、06时60分、07时60分、08时60分、09时60分 用人工站相应的正点数据代替，其中04时60分、05时60分、06时60分用的是人工自记纸订正值，07时60分、08时60分、09时60分用的是人工补测值(气压要做高度差订正);没有人工数据代替的要素按缺测处理。处理方法就是打开J文件进行人工干预维护，将人工替代的数据逐个输入相应的位置，没有人工数据替代的则逐一打上“－”符号。

3.2.3 正点数据处理 按照人工与自动同类数据可以互相代替及优先使用自动采集前后10 min数据的规定，04－10正点数据分别按如下处理:

04时的干球温度、相对湿度、本站气压用03时58分的分钟数据代替，最高最低气温、最小相对湿度、最高最低本站气压等要素及出现时间从该时实有记录中挑取，水汽压、露点温度、海平面气压用相关数据反查求得，该时其余要素按缺测处理。

05－07时正点数据即干球温度、相对湿度、本站气压用人工站相应的自记记录订正值代替(气压要做高度差订正)，各时次的水汽压、露点温度、海平面气压用相关数据反查求得，其余要素按缺测处理。

08－10时正点数据用人工观测数据代替(气压要做高度差订正)，该时段内没有人工数据代替的要素均按缺测处理。

3.2.4 日极值处理 按照规范有关规定［1］:一日中，本站气压、气温、相对湿度、风速、地面温度、草面(雪面)温度的自动观测有部分缺测时，则从实有的自动观测记录及人工补测的定时观测记录中挑选日极值。结合人工站自记记录判断，缺测时段没有影响最高气温、最小相对湿度、最高最低本站气压、草面最高、地面最高、最大风向风速、极大风向风速等要素，因而上述要素可直接从实有自动观测记录中挑取。因为判断最低气温(地温、草温)出现在缺测时段，所以该日最低气温及最低地温用人工观测值代替，出现时间做缺测处理;草温最低及出现时间按缺测处理。

3.2.5 日统计方法 按照规范有关规定［1］:一日中，若24次定时记录有缺测时，该日按02、08、14、20时定时记录做日平均;若4次定时记录缺测1次或以上、但该日各定时记录缺测5次或以下时，按实有记录做日统计;缺测6次或以上时，不做日平均，但该日其他各定时记录仍参加各定时的候、旬、月统计。因为气温、水汽压、相对湿度、本站气压、海平面气压都有相应人工值代替，所以这5种要素数据齐全可按正常统计;地面温度、5～20 cm浅层地温、2 min风速等要素共缺测4次，故这几种要素按02、08、14、20 时定时记录做日平均;草面温度、40 ～320 cm深层地温、10 min风速等要素共缺测7次，只按实有记录作日合计，不做日平均。

3.2.6 B文件的处理 明确了数据的替代及处理后应按替代要求把B文件内相应的内容补全和完善，并把人工补测的湿球温度值替换成“*”号(通过B与Z文件的替换实现)，只有经过这样的处理，在由B文件转换成A文件时才正确无误。

4 结论及建议

采集数据所显示的异常情况迅速找出故障所在并及时排除，以避免数据的过多缺测。

②缺测数据的处理及备注是自动站业务的一项重要工作，对于缺测数据的处理，在不违反规定的前提下，首先要优先考虑减少缺测率的原则，故障期间如有人工站相应的数据均可用来替代(包括自记订正值)，其次要根据不正常记录的处理原则作好文字的备注。根据《地面气象观测规范》与《地面气象观测规范》技术问题综合解答第1号的有关规定，自动站数据缺测的代替顺序为:优先使用前后10 min数据替代(其中又先考虑前10 min数据);其次是使用内插代替(适用于仅缺测1 h数据的情况);再次就是使用人工补测数据(包括自记订正值)代替。

③本站在处理此次仪器故障存在如下不足，各站应引以为戒:更换变压器时间过长(3 h)，导致数据过多缺测;在更换变压器期间没有接上一个临时应急电源(12V的直流电源)供采集器迅速恢复采集数据功能，再次导致数据过多缺测。

④建议台站重视、强化关于仪器故障排除及不正常数据处理方面的技术培训，要求每个观测员都要掌握排除仪器故障和不正常数据处理的技能，这样仪器的正常运行才有保障，基层业务才能顺利展开。

⑤建议台站每年进行1～2次排除仪器故障的应急演练，要求每个观测员都要经过真枪实弹的演习，只有这样故障出现时才能从容应对并正确处理。

［1］ 徐明芳，殷明杰，韦信高，等.自动气象站维护维修手册［N］.广西区气象技术装备中心.

［2］ 黄军.CAWS600型自动站采集器供电系统故障分析与检修方法［J］. 广西气象，2005，6(4).

［3］ 中国气象局.地面气象观测规范［M］.北京:气象出版社，2003.

［4］ 吴明江，宋文英，陈勇斌，等.自动气象站缺测数据分析及处理［J］.气象科技，2009，37(4):466－468.

［5］ 中国气象局.地面气象测报业务系统软件操作手册［M］.北京:气象出版社，2005.

P415.1

B

1003－6598(2012)03－0052－03

2012－02－20

黄敏堂(1971—)，女，工程师，主要从事地面测报工作。