自动气象站技术保障竞赛应试简析

刘　云，干兆江，张振鲁

（1.肥城市气象局，山东　肥城 271600；2. 沂源县气象局，山东　沂源 256100；3. 青岛市气象局，山东　青岛 266003）

自动气象站技术保障竞赛应试简析

刘云1，干兆江2，张振鲁3

（1.肥城市气象局，山东肥城 271600；2. 沂源县气象局，山东沂源 256100；3. 青岛市气象局，山东青岛 266003）

为了提高业务水平，从近几年参加的技术保障考试中积累的一些经验和体会出发，分别从基础练习、心态调整、审题和思路、应试要点等方面进行总结，希望能对今后的考试和实际工作起到一定的借鉴作用。

自动气象站；技术装备； 竞赛装备

引言

自动气象站技术保障是各级气象行业竞赛的科目之一，2012年首次列入，目前没有针对该科目竞赛特点的分析文章。该科目竞赛时时间紧，题量大，考点多，易失分。此文从参加业务集训、省局竞赛过程中在自动气象站技术保障方面积累的点滴经验和心得入手，浅析技术保障科目应试中的基本应试方法和注意事项。

1　练习阶段

技术保障考试虽以动手操作为主，但是实际操作离不开理论基础。其涉及到的理论知识包括各仪器的工作原理、线路图的简单识别、万用表的正确使用以及其他工具的合理操作等。平时训练中要对基本原理和每条线路强加记忆，达到烂熟于心。在练习过程中，还要预想可能会出现的故障，用怎样的思路去应对，想得越多、越细，考试自会胸有成竹，得心应手。在工具仪表的使用上要反复练习，做到熟能生巧。纵观几次保障考试，基础题目一直占有较大比例的分值。若能把这些基础的内容掌握好，既能把握好考试的节奏，做到稳中有序，又能为后面的故障排除部分预留较多的时间。

2　调整心态

面对任何考试，考生都应保持良好的心态，特别是对于以动手操作为主的保障考试，心态的调整尤为重要。由于考试时间很短，再加上受环境的影响，心理容易过度紧张，从而出现心慌手抖、思维混乱、大脑空白，甚至手拿不稳工具的情况，这在很大程度上就影响到考试的正常发挥，导致成绩不理想。所以，在平时的练习或模拟考试中，要多注重心态的调整。

临上考场之前，对可能出现的考题进行预想，并设想一下可能会遇到的突发情况，想好应对措施，做到有备无患。考试要重过程而轻结果，不能患得患失，这样才能发挥出自己的正常水平。

在考场上，更要稳定好情绪，保持稍有紧张且略有兴奋的状态，实现快速准确答题，注重得分效率。考试中，努力做到心无旁骛，专心致志，尽量不受外界的干扰。保障考试中经常会出现一些突发状况。比如，在2014年山东省竞赛中，考生在校准雨量传感器时，因底座螺丝问题导致底座调整不平，当即请裁判进行检查处理，在裁判处理过程中，考生继续按部就班地做其它题目，并努力稳定情绪，暗示会做得更好。问题解决后，又进行了雨量校准的操作，情绪的稳定使考生超常发挥，把校准误差调整到了0.0mm，并最终取得了不错的成绩。

3　认真审题

认真审题是正确答题的关键所在。正式答题之前一般都会有5分钟的阅卷审题时间。利用这5分钟，可以先把试卷要求通读一遍，对考试内容有个初步印象，理顺答题思路。审题时，务必逐字逐句地看清题意，不可利用惯性思维，想当然盲目作答。差之毫厘，谬以千里，往往一个微小的字眼，就会导致答非所问，结果将严重影响答题准确性，在时间高度紧张的考场上根本来不及返工。另外，审题过程中还要注意提前查看一下设备、线缆、零件位置的摆放，大致分拣出可能要用到的各种工具。

4　应试要点

4.1仪器安装

考试中多少都会涉及到部分仪器的安装与连接。安装时要严格按照题目要求有顺序、规范性的、力求美观的安装，一定注意安装细节，务必保证接口连接正确、螺丝拧到位，杜绝因为安装不当引起额外故障的情况发生。例如连接传感器或采集器的航空插头时，如果前两道螺丝对不准的话，就容易造成接触不良，引起通讯或硬件故障。所以在平时的练习中，应注重培养手感，这样就能有效降低操作失误的概率。

安装过程中的其他注意事项，概括以下几点：

（1）电源部分。遵循“安全第一”的原则，严格按照题目要求，进行规范性操作，特别是对于市电部分。注意用电安全，防止因操作不当对设备乃至人身造成的不必要的伤害。

若有接地线，也应正确连接。

（2）温湿传感器。温度传感器在左，湿度传感器在右，两者感应部分高度大体一致，湿度传感器的黄色保护帽记得取下。

（3）雨量传感器。信号线从雨量传感器底座穿出后要注意打结，调整底座水平，拧紧底座固定螺丝，红黑信号线分别接入对应接线柱。用万用表通断档测量干簧管是否工作正常。计量翻斗和计数翻斗保持在同一侧。罩上外筒，拧紧螺丝，并用水平尺在互相垂直的两个方向上分别调整外筒水平。

（4）风传感器。用指南针或罗盘仪找准南北向，用水平尺调整风横臂水平，风向传感器在北，风速传感器在南。检查风向标、风杯转动是否灵活平稳，操作过程中手应转动轴承部分，不能碰触风向标、风杯。

4.2测量调试

安装完毕后就进入测量调试阶段。测量中最重要的是万用表的正确使用。每测一项要素前，要先把万用表调至正确的档位和量程，然后再进行相应信号的测量。常用的档位和量程有 0～750V交流电压档，0～20V直流电压档， 0～20A直流电流档，0～200Ω电阻档（电阻较高时选用0～2kΩ档）以及通断档。不规范的操作及使用万用表不但会被扣分，而且不正确的测量结果会将人引入误区，在故障排除时易做出错误的结论。例如华云DZZ5型自动站的温湿分采上有一个220Ω左右的电阻，有时可以采用测量采集器防雷板上 CAN线高低信号间的电阻值来判断CAN线的通断，此时应选0～2kΩ电阻量程，如果在线路完全正常的情况下错选了 0～200Ω量程，就会造成测量结果超量程的假象，从而使人误以为CAN线断路。

4.3故障排除

故障排除按照先易后难的原则，采用分解和替代的方法，逐步确定故障点到最小可更换单元。故障类型一般分为通讯连接、参数设置、硬件设备三方面。

4.3.1通讯连接故障排除

微机与采集器间的通讯故障点主要包括通讯线、光纤模块。通讯测试及命令交互可采用串口调试工具，注意串口工具不能和业务采集软件同时打开，否则会造成串口冲突。调试前要先确保通讯线已正常连接，采集器、光纤模块供电正常（注意观察采集器的RUN灯和光纤模块的PWR灯），串口工具的波特率、数据位、停止位、校验位和流控制分别选为“9600/8/1/None/None”，选择正确的串口号，点击“打开串口”，并勾选“发送新行”。其示意图见图1。

图1　 SSCOM串口调试工具设置界面

若发送命令后，采集器端没有指令返回，首先查看光纤模块的DIP开关设置，正确设置应为1 在ON，2、3、4在OFF。在确保DIP开关设置无误之后，可以进一步通过观察微机近端和微机远端光纤模块（以下简称近端、远端）的指示灯来分析判断故障点，正常情况下有命令交互时近端、远端的 4个灯应该都会秒闪。一个灯都不闪的情况多为DIP开关设置错误所致。

（1）若只有近端的Tx一个灯闪，说明近端发出的光纤信号未传至远端Rx。可能原因一是两根光纤未交叉连接，二是近端发至远端收的光纤断路。以上情况可通过交叉或更换光纤解决。

（2）若只有近端的Tx和远端的Rx两个灯闪，说明远端的RS232与采集器之间中断。可以分别测量RS232 Tx（Rx）与采集器终端R（T）间的通断，看是否为端子故障导致的信号不通，或者是两个信号线交叉错连所导致。

Alice (Bob)需要耗费4比特的经典信息将测量结果告知Bob(Alice)和Charlie,而Charlie需耗费2比特经典信息将测量结果告知Alice 和Bob,故本协议总的经典信息耗费为10比特。

（3）若只有近端的Tx和远端的Tx、Rx三个灯闪，说明远端发出的光纤信号未传至近端Rx。应检查远端发至近端收的光纤是否断路。

4.3.2要素故障排查

通讯正常后，可用samples命令（DZZ4）或OBSAMPLE MAIN命令（DZZ5）进行交互，读取实时数据。

DZZ4和DZZ5读取实时数据的界面分别见图2a、图2b。

图2　DZZ4（a）和DZZ5（b）实时数据读取界面

采用DMGD命令可以顺序显示读取2分钟风向、2分钟风速、10分钟风向、10分钟风速、瞬时风向、瞬时风速、分钟雨量、小时雨量、气温、湿度、水汽压、露点、本站气压。

读取数据后，参照考试提供的现场环境要素值，确定异常要素，然后按照由简到繁的原则逐步分析。最好在一个分钟时段（0～59s）内进行翻动翻斗、转动风杯、定位风标的操作，保证在一个分钟时段可查看全部六个要素，既节省时间，又可以更加准确地判定。要素异常大致分为3种情况，一是显示为缺测符，二是示值为 0，三是与实际值相差很大。

4.3.2.1雨量

（1）输入命令SENSTRAT，查看返回值。返回值为1表示传感器处于开启状态；返回值为0表示传感器处于关闭状态，此时应输入SENST RAT 1进行开启。

（2）输入命令SENCO RAT，查看三次项系数返回值。目前使用的翻斗式雨量传感器其返回值应为“0 0.1 0 0”。

（3）排除参数问题后，再按照干簧管、信号线和接线端子的顺序进行依次检测，查看是干簧管已损坏，还是信号线和接线端子短路或断路造成的。

4.3.2.2气压

（1）输入命令SENST P，查看返回值。返回值为1表示传感器处于开启状态；返回值为0表示传感器处于关闭状态，此时应输入SENST P 1进行开启。

（2）输入命令QCPS P和QCPM P检查测量范围，默认为500～1100百帕，超出这个范围会显示数据缺测。SCV P检查测量修正值，默认为无修正值。

（3）检查供电是否正常。DZZ4的气压传感器可以通过观察运行指示灯，如果运行灯常亮，基本可以排除电源故障。DZZ5的气压传感器没有指示灯，只能测量RS232-5端子上的供电电压是否为+12V左右。

（4）若以上均正常，再排查信号电缆的故障。DZZ4的气压传感器2、3、5、7、9脚分别为信号收、信号发、信号地、电源地、电源正，信号线的 2、3、5（7）、9针脚分别对应于采集器上气压端口的R、T、G和12V。DZZ5的气压传感器信号线直连在传感器上，具体线序以电缆上的标注为准。

4.3.2.3风向、风速

这两个要素具有一定的相关性，可以同时进行排除。

（1）输入命令SENST WD和SENST WS，查看返回值。返回值为1表示传感器处于开启状态；返回值为0表示传感器处于关闭状态，此时应输入SENST WD 1和SENST WS 1进行开启。

（2）输入命令 SENCO WS，查看风速传感器的三次项系数。DZZ4为“0 0.1 0 0”，DZZ5为“0.3 0.0489 0 0”，这是由于两者的风速传感器使用的计算公式不同造成的。

（3）检查来自主采的5V直流供电是否正常。DZZ4风向风速分别供电，风向为 5V脉冲供电（周期250ms，宽度10ms），风速为持续5V供电。DZZ5风向风速共用一根供电线路，为持续5V供电。

（4）检查输出信号。

风速为电压信号输出，DZZ4静止时为 DC 0.8V或4.9V，转动时为 DC 3.0V左右。DZZ5静止时为DC 0.0V或4.5V，转动时为DC 2.5V左右。电压大小根据不同设备可能略有偏差，不能作为判断依据，只要有明显的电压变化，即可认为传感器正常。

风向为7位格雷码输出，格雷码盘的内圈至外圈分别对应格雷码的高位至低位（D6→D0），采集器的线序从左至右分别为 D0→D6，正好相反，应注意区别。输出高电位（电压约为 5V）时为1，低电位（电压约为0V）时为0，可以据此判断是否为传感器故障，再结合格雷码与角度对应表可以判定异常的格雷码位。比较常用也容易记住的是D6和D5两位。

D6标识东西，风向在0°～180°时D6为0，风向在180°～360°时D6为1。

D5标识南北，0°～90°或270°～ 360°时D5 为0，90°～270°时D5为1。其示意图见图3。

图3　D5、D6标识位与风向关系示意图

假设风向传感器旋转一周，输出的风向一直维持在0°～180°的范围，则说明D6故障导致没有高电位输出。比如格雷码1100111所对应的角度为194°，如果D6只能输出低电位，则风标停留在194°时显示的风向读数就是格雷码0100111所对应的163°。也就是说此时180°～360°度范围的角度总是错误地输出为 0°～180°范围内与之呈左右对称的角度。

同理，如果输出的风向一直维持在 90°～270°的范围，则说明D5故障导致没有低电位输出。

4.3.2.4温湿度

（1）输入命令SENST T0和SENST U，查看返回值。返回值为1表示传感器处于开启状态；返回值为0表示传感器处于关闭状态，此时应输入SENST T0 1和SENST U 1进行开启。

（2）输入命令SCV T0和SCV U，查看温湿传感器测量修正值，输入QCPS和QCPM检查测量范围和质量控制参数。

（3）如果温湿数据同时异常，应首先考虑CAN线和分采供电故障。如果温湿度有一种数据正常，就说明CAN线通讯和供电正常。在排除CAN线通讯和供电故障之后，再去考虑温度传感器和湿度传感器同时故障的情况。

（4）通过测量传感器的电参数确定传感器是否故障。

温度为四线制铂电阻，同端电阻R1为线阻，应为一个很小的数值，异端电阻 R2为线阻 R1加上铂电阻的阻值Rt，阻值范围为80～120Ω，Rt与温度t的关系式为Rt=100+0.385t。通过测量计算并与实际温度比较可以大致判断温度传感器是否正常。测量电阻时必须断电测量。湿度输出信号为DC 0～1V线性对应湿度值0～100%，必须带电测量。

4.4答卷注意事项

在考试过程中，故障维修过程要以文字的形式体现在答卷上，要把故障排除的详细步骤、故障点的最终确定、维修操作的具体内容进行记录，记录过程中力求准确明了、言简意赅。记录数据时要注意保留V、℃等单位。

5　心得体会

细节决定成败，保障考试一定要从大处着眼，小处着手，注重细节，不能眼高手低，因小失大。小小的失误就容易造成大的影响，细节上的成功往往决定着最后的成功。装备保障考试既检验了考生的水平，也让考生通过考试这个平台不断提高维修水平和能力。

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1005-0582（2016）02-0074-05

2015-12-11

刘云（1978—），女，山东肥城人，学士，工程师，主要从事综合气象业务、气象装备保障等工作。