营口区域气象自动站故障处理分析

吴杨　原久淞　孙永联　崔福涛　苏晓妹　于文洋　姚文

摘 要 以营口市气象局的CAWS600六要素区域气象自动站为例，对气象自动站的系统和工作原理进行概述，进而针对出现的几个常见故障提出故障处理办法。

关键词 气象自动站；常见故障；故障处理

中图分类号：P415.12 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2016）01--02

气象自动站由硬件和系统软件组成，硬件包括传感器、采集器、通讯接口、系统电源和计算机等。系统软件分为采集软件和地面测报业务软件。为实现远程监控和网络组建的功能，还需配置远程监控软件，将自动气象站与中心服务站连接一体形成自动气象观测系统[1]。随气象要素值变化，自动气象站各传感器的感应元件输出的电量产生变化，这种变化量被由CPU实时控制的数据采集器所采集，经过线性化和定量化的处理，实现从工程量到要素量的转换，再进行筛选数据，得出各个气象要素值，并按一定的格式存储在采集器中。在配有计算机的自动气象站，能够实时把气象要素值显示在计算机屏幕上，并在计算机的硬盘上根据一定的格式进行存储[2]。根据业务需要来实现各种气象报告的编发，形成各种气象记录报表和气象数据文件。

1 气象自动站的系统概述和工作原理

自动气象站的核心控制部件单元是主采集器。主采集器具有强大的数据处理能力，可以满足各种复杂气象探测系统的数据处理要求。同时，在住采集器内部还增加了一个对常规气象要素进行数据探测的数据采集单元，可以完成对风速、风向、空气温度、降水、气压及能见度气象要素的探测和数据采集。

自动气象站结构分为4大部分：采集系统、传感器系统、通讯系统和供电系统。采集系统负责自动气象站所有数据的采集、储存和分析运算。传感器一同是根据不同的观测需要来配置不同的传感器，用以测量相应的气象要素。通讯系统用以将采集核心处理后的数据，传输到计算机。供电系统用以提供整个自动气象站系统运行的电力供应。

当气象自动站传感器系统开始工作时，空气中的气象要素就会被传感器所感应，传感器进而产生感应信号。自动站内部设有信号采集装置，能够对感应器感应的信号进行分析和处理，并通过通讯系统传送到气象站服务器。气象人员只需要在电脑屏幕上进行简单点击，就可以十分直观便捷地查看某一区域的气象要素，从而实现了无人值守、广泛的区域覆盖以及实时传输气象数据等目标。

2 气象自动站的常见故障及故障处理方法

2.1 采集器部分

故障现象：采集器的指示灯不亮或者亮灯异常。

故障原因分析：一是给采集器的供电不正常；二是对应的指示灯发光二极管有损坏。

处理方法：一是测量采集器的输入电压，正常的电压应在12 V左右，如果电压不正常则检查供电系统是否异常；二是如果供电正常，则检查指示灯的发光二极管是否损坏，有损坏可更换二极管；三是如果二极管也正常，则检查并更换采集器。

故障现象：采集器不工作或者工作异常。

故障原因分析：一是采集器死机卡死；二是传感器有故障对采集器产生干扰。

处理方法：一是如果信号指示灯闪烁间隔不正确，有可能是采集程序有誤，这时采集数据也不正确，就需要重新启动采集器（关掉采集器电源开关，等待几秒再打开）；二是如采集器重启后仍然不正常，那么有可能是传感器产生故障从而干扰采集器，此时可以先拔下采集器上除了供电端口的所有其他传感器插头（务必先在断电得情况下），再重新启动采集器，看采集器工作状态指示灯是否正常；三是如仍不正常则可能是采集器故障或程序紊乱，可刷新采集器程序或更换采集器。如恢复正常，再依次插上传感器插头（务必先在断电得情况下），逐个判断是哪一个传感器引起的故障。

故障现象：采集器与计算机之间无法通讯。

处理方法：一是首先判断计算机串口、采集器机箱串口以及软件是否正常；二是检查外部通讯线是否连接正常；三是更换数字板上的N21集成电路；四是如仍然不正常则更换数字板 。

故障现象：采集器时钟不走。

处理方法：一是清空采集器；二是更换数字板上N14、N18芯片，如果恢复正常则是原芯片损坏；三是如果仍然不正常则更换数字板

2.2 供电部分故障及处理

故障现象：自动站下线，最后数据显示电压低。

故障分析：一是电池电压低；二是太阳能板有遮挡；三是太阳能在给电池供电但供不上或者充电保护器坏了。

处理方法：一是检查电池电压是否在12 V左右，充电保护器上太阳能电压是否在23 V左右；二是如果太阳能电压显示正常则检查太阳能板是否被遮挡；三是太阳能电压异常则更换电池或充电保护器

故障现象：无直流输出或直流输出电压过低。

处理方法：一是检查保险管是否有损坏，如果损坏则更换保险管（2 A）；二是检查交流输入是否正常，若如果不正常则检查空气开关和变压器是否正常；三是检查蓄电池电压是否正常，电池电压应在12 V左右，若电池电压低于11 V，则应更换蓄电池；四是若上面几项检查正常，则更换电源板或电源控制器。

2.3 传感器部分故障及处理

故障现象：某一项或几项传感器显示值异常。

处理方法：一是跳过防雷板将两端接线直接连接，如果故障消失则可确认是防雷板故障；二是如确认故障在防雷板上，则检查其各个通道分别有无对地短路或两端开路，及相邻通道间有无短路；三是如确认某个通道有问题，则将此通道连接的线缆移至空余通道，或者更换防雷板。

故障现象：下雨时无雨量值

处理方法：一是首先检查雨量筒是否堵塞，导致无雨量读数，清理即可；二是检查干簧管是否损坏，将万用表打到通断挡，将万用表的红、黑表笔分别接干簧管的2个触角，手动翻动雨量传感器的计数翻斗，每翻动计数翻斗一次应听到万用表发出一声“嘀”的连通叫声，则证明干簧管完好，否则更换干簧管；三是取下防雷板12、13端口的雨量线，取下从防雷板接入采集器C2端口的雨量信号线，用万用表直流电压档测量采集器C2端口的对地电压是否+5 V，若异常则为采集器C2通道故障，更换至C3通道后按上述方法进行处理；四是如上一项正常，则接上防雷板至采集器C2端口的雨量信号线，测量防雷板12端口的对地电压是否+5 V，如不正常则判断为防雷板雨量通道损坏，若正常，则继续；五是检查雨量传感器与防雷板间的信号线是否完好，将雨量传感器上的两芯线取下，测量两芯线是否有5 V直流电压，如果没有，则说明信号线损坏，修复信号线；六是如果信号线完好，则检查采集器C2与接地之间的1 μ滤波电容（型号105）是否损坏，如果损坏则将该电容去掉，该电容主要起到抗干扰的作用，去掉不会影响雨量计数。

故障现象：湿度示值超差和缺测。

处理方法：一是湿度传感器信号线接在防雷板5号端口，取下5号线，注意该插头不要与其他插头短路，用万用表电压20 V直流档测量5号线的对地电压应为0～1 V，对应的湿度为0%～100%；二是用万用表电压20 V直流档测量防雷板6、7口之间电压应为12 V直流左右。若第1项测量中，指标超出范围，则应在百叶箱内传感器与接线的接头处继续测量，注意观察接头是否有接触不良的现象。如果测量结果不能满足第1项测量中的要求，则应更换湿度传感器。若以上各项均正常，则可按采集器故障处理流程判断湿度接入的采集器CH2的2+通道是否正常。

故障现象：风向示值超差或缺测。

处理方法：一是确保风速传感器电缆无破损；二是用万用表电阻20 V直流电压档量取防雷板15、16端子之间的电压值是不是在12 V左右，逐级量值至横臂接线盒处；三是用万用表电阻20 V直流电压档量取防雷板16、17端子之间的电压值是否在0～2.5 V（对应风向0～360°），逐级量值至横臂接线盒处；四是若上一项异常，可先考虑更换风向传感器，如果故障依旧，则更换采集器。

故障現象：风速示值超差或缺测。

处理方法：一是确保风速传感器电缆无破损；二是用万用表电阻20 V直流电压档量取防雷板15、16端子之间的电压值是否在12 V左右，逐级量值至横臂接线盒处；三是用万用表电阻20 V直流电压档量取防雷板14、16端子之间的电压值是否在6 V左右，逐级量值至横臂接线盒处；四是若上述第3项出现异常，可考虑更换风速传感器。如果故障依旧，则考虑更换采集器。

故障现象：雨量超差。

处理方法：一是检查防雷板上雨量接线12、13是否接触紧固；二是量杯量取10 mL水缓慢注入雨量筒承水器，查看雨量范围是否在2%左右，若是则可判断雨量传感器无故障，超差雨量值可能是电气干扰造成的野值或者其他误差；三是若显示的雨量值与人工倒入的水量不一致，直接用手翻动雨量筒计数翻斗，用万用表电阻导通档直接量取输出信号导通次数与翻动次数是否一致，若不一致则更换干簧管。

参考文献

[1]中国华云技术开发公司.CAWS600型自动气象站观测系统使用说明书[Z].北京：中国华云技术开发公司，2011.

[2]沈肖柏.自动气象站的日常维护[J].现代农业科技，2010（3）.

（责任编辑：赵中正）