自动站深层地温故障分析及解决办法

廖铭超

（贺州市气象局，广西 贺州 542800）

1 引言

随着气象观测自动化仪器的普及，大部分台站基本实现深层地温自动化，但使用时间越久，仪器发生故障的频率随之上升，有的故障难以短时间发现，造成资料长时间缺测，已经影响了数据的审核和使用。本文通过分析故障原因，找出解决方法，从而提高数据质量。

2 深层地温常见故障

深层地温常见故障分为两大类别，显性故障和隐性故障。显性故障表现为：数据大幅度跳变、数据缺测、数据超气候学界限值、监控界面出现－24．6℃显示值等现象，此类故障只要定期监控数据显示界面就能够发现。隐性故障表现为：某层次或几个层次地温间歇性不正常、地温数据小幅度小范围上下来回波动、相邻层次同时异常、地温值偏小或偏大但不明显、某层次或几个层次地温整体漂移。

3 故障原因分析

故障原因有很多，主要有以下一些故障类型：传感器故障、采集器或者地温变送器（板）故障、 采集器电源故障，数据线接线不牢固、数据线接线处松动、地温传感器数据线断线，市电电压不稳定，地温接地线松动或不通，地温变送器受到无线电波等干扰，灰尘、蜘蛛网等造成地温变送器内线路短路，地温场地高低不平、地温传感器安装不当、地温套管进水、传感器安装时互相错层，传感器本身的特性漂移。

4 深层地温故障的解决方法

排除由于天气原因的影响后，发现地温出现异常，就有可能是地温故障了。发现故障后，不要急于更换仪器和地温变送器等，要分析原因，逐项排查并解决故障。

4．1 地温出现大幅度跳变、缺测、数据超气候学界限值

出现此类情况，如果其他要素也大幅度异常，一般首先怀疑数据采集器故障，如果是所有地温异常，则最可能是地温变送器异常，找出故障后更换相应的仪器就可以了。如果某层次地温大幅度异常，很可能是传感器故障，在更换某层地温传感器前，应做一个对比，把传感器取出来跟一只人工地温表一起放入一盆温水中，如果显示值跟人工值相差大，说明传感器故障，更换即可。

4．2 监控界面出现－24．6℃显示值

此类情况，首先怀疑传感器断线，接线不牢固松动等，此时逐一检查接线处，用工具拧紧即可。如为某层传感器断线（被老鼠咬坏等），可更换一只新传感器。判断某传感器是否断线，可以用万用表电阻档测量线线之间的电阻值来判断。

4．3 地温间歇性不正常或小幅波动

此类情况不宜发现，建议每天定期运行“自动站分钟数据质量控制系统（RTDAudit）”软件，深层地温时间连续性变化标准设置为0．1℃。运行此软件，如发现数据长时间在 0．1－0．2℃范围内上下波动，那么，首先怀疑是市电电压不稳定造成的，其次还可能是接地线松动或不通，地温变送器受到无线电波干扰，灰尘、蜘蛛网等造成地温变送器内线路短路等情况。如为市电电压不稳，应在配电房为采集器加一台UPS（不间断电源），一般可解决深层地温数据小范围来回波动问题。加了UPS后，要注意每2－3个月要放一次电，即断开市电电压，同时采集器的电池也必须定期放电，所以要定期断开ups电源。如为接地线不牢固，可以用万用表二极管档测量接地是否良好，接地良好，会屏蔽静电弱电流对采集器的干扰，从而得到真实数据，所以接地良好与否也非常重要。其他如灰尘、蜘蛛网等造成，清理即可。外界无线电波影响等要明确原因，跟有关部门交涉，站址新建选址时，离大型干扰源是有距离要求的，一般不会影响数据。

4．4 相邻层次同时异常

此类情况一般是相邻层次互相接错线了。在校准后、新仪器安装、更换传感器时，要特别注意，只要经过对比，一般在短时间内很容易发现此类问题，换回来即可。

4．5 地温值偏大或偏小

一般为场地原因，地温场地高低不平、地温场的草生长不均匀，造成部分地方易积水，使地温值异常。或者地温传感器安装不当，安装时与土层贴合不好，有空隙，必要时应重新安装，安装时要用一部分细土填充。最后可能是地温套管进水，台站在雨后，应该用一根头部绑敷棉花的细竹竿插入管内吸干，如发现经常有积水，则须检查是管口进水还是套管破损，必要时换新管后，重新安装。

4．6 传感器本身的漂移

此类异常最难发现，一般要经过长时间的数据积累分析才能发现问题。传感器漂移的特点，如图1。

图1 传感器漂移特性图

解决此类问题，需要大量的数据，整理成一个图表来进行分析。如发现数据漂移，须更换新检定好的传感器，同时要跟上级测报管理部门联系进行数据订正。

5 日常值班应注意的事项

值班人员应注意维护地温场地，注意地温场草面状况是否异常，场地是否平整。恶劣天气后，应该及时维护，发现地温套管有进水时，要及时处理，必要时要重新安装。值班时充分利用已有的工具结合人工检测，及时发现地温故障，处理地温故障时，要分析原因，按照上述的解决方法，一步一步确认故障类型，不可盲目的更换传感器和地温变送器。在逐日数据维护中要注意小时数据的异常，要分清楚是故障还是天气原因影响，有时下雨后，特别是夏季，地表层水温高，渗透进深层地温后，会引起温度缓慢升高，则属于正常现象。有时有的台站的自然土质也会影响地温值，沙石土质空隙大，下雨后引起地温升高或降低一个较大的值，也属正常现象。在排除天气原因和土质等自然因素后，一般深层地温日变化值不会超过0．3℃，超过此值就要按疑误值来分析，看数据是否有使用价值，能否保留数据。

6 结语

总之，地温场地和传感器等的日常维护必不可少，但地温故障类型多样，原因复杂，有时某个原因会造成不同的故障类型，需要进行综合分析，把最可能的原因排除后，再考虑其他原因。同时地温数据量非常大，适用于机审和人工审核相结合的方式，可以用30年的观测资料建立一个数据模型，算出本站月平均值作为参考值，以图表的形式，跟本站当月的数据进行比对，发现相差较大时，就要分析原因，当作可疑数据处理。也可以研发一些专门的审核工具，挑出疑误信息、减少误审，以确保观测资料的准确性、连续性和代表性。

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