新型自动气象站采集器故障判断分析

摘 要：本文结合乾安县气象局使用DZZ6新型自动气象站的实际，首先简要探讨了新型自动气象站，接着总结了DZZ6新型自动气象站采集器的主要特点，最后分析了新型自动气象站采样器故障，并给出了相关的处理对策。

关键词：新型自动气象站；采集器；故障判断；处理对策

自动气象站在地面气象观测工作中发挥着十分重要作用，可以自动观测和储存气象要素数据信息，不仅降低了测报人员工作强度，还使地面测报工作效率和工作质量得到了大幅提升。自吉林省乾安县气象局使用DZZ6新型自动气象站以来，使得台站处理数据和数据质量控制信息的能力都得到了增强，借助于现代化的技术设备和实时远程监控功能，满足了地方台站观测和科研工作的需求。为了确保新型自动气象站可以快速稳定的运行，将其在气象业务和气象服务中的作用充分发挥出来，需要工作人员可以正确熟练的掌握观测仪器设备的使用和维护。采集器是新型自动气象站的核心部件，做好采集器的日常管理维护具有十分重要的意义。

一、新型自动气象站概况

吉林省乾安县地理气候概况。乾安县位于吉林省的西北部，松原市西部，松嫩平原腹地，松花江、嫩江汇合处以南，属松花江第二和第三阶地，有"乾安台地"之称。乾安县属于温带大陆性季风气候，多年平均气温为4.6°C，日照时间2866.6h，年平均无霜期为145d，年均降水量420.6mm。1.2DZZ6新型自动站系统结构。在构建DZZ6新型自动气象站的过程，主要是借助于现代总线和嵌入式技术，严格根据国际标准对其进行设计。新型自动气象站主要有硬件设备和软件系统两部分组成，硬件设备主要包括有采集器、传感器、外部总线和外围设备。采集器是DZZ6新型自动气象站的核心部件，采集器有主采集器和多个分采集器组成，可以很容易的对气象要素数据进行综合观测，同时还能随意进行扩展。在对设计新型自动气象站的过程中始终遵循统一规划和统一标准的原则，在处理采集器和传感器的各个部件时可以更换不同厂家生产的产品。新型自动气象站的软件系统主要有嵌入式软件和应用软件组成。嵌入式软件的主要作用是负责管理外部和嵌入式系统的运行。应用软件需要借助于Linux操作系统实现，主要作用是采集和处理自动气象站的观测数据信息。

二、DZZ6新型自动气象站采集器的主要特点

1.主采集器。主采集器是DZZ6新型自动气象站的核心，主要有硬件和嵌入式软件组成。硬件包含有高性能的嵌入式处理器、高精度的实时时钟电路、传感器接口、高精度的A/D电路、CAN总线接口、外接存储器接口、指示灯、通信接口等，硬件系统可以支持嵌入式实时操作系统的运行。主采集器主要有两大功能：其一是对各种基本气象要素传感器和各个分采集器进行数据采集器，对采样数据进行一系列的控制运算、计算处理、质量控制、记录储存，实现台站之间的通讯和数据传输，与终端微机或者远程数据中心进行交互；其二是负责管理，主要是管理构成新型自动气象站的各个分采集器，主要包括运行管理、时钟管理、网络管理、配置管理等，确保新型自动气象站可以正常稳定的运行。

在主采集器上直接挂接的传感器包括有：气温、气压、降水量、风向、风速、能见度、湿度、蒸发等不同种类的传感器，同时也可挂接不同种类的分采集器，如：温湿度分采集器、辐射观测分采集器、土壤水分观测分采集器、气候观测分采集器、地温观测分采集器等智能化的传感器。再加上不同种类的分采集器可以挂接一些传感器上，所以DZZ6新型自动气象站具有强大的可扩展性能。

2.分采集器。对于DZZ6新型自动气象站来说，通常有一个主采集器和三个分采集器组成，分采集器分别包括有温湿智能分采集器、地温观测分采集器和辐射观测分采集器。分采集器的结构和特点与主采集器类似。分采集器的主要功能是测量所接入传感器对应的气象要素信息，在工作过程中对挂接的传感器按照预定的采样频率进行扫描，一旦受到主采集器发送的同步信号后，获取的气象要素数据信息就会借助于总线发送到主采集器上。

主采集器与分采集器或者部分智能传感器进行通信的过程中主要借助于CAN总线技术。物理介质主要有光纤、双绞线等。由于CAN总线的主要特点是性价比高、结构简单、器件容易购置、价格便宜、开发简单等，所以在新型自动气象站中得到了广泛应用。

三、新型自动气象站采样器故障判断分析

1.主采集器故障。在实际的地面气象测报工作中，常见采集器故障的表现形式有：数据无法正常卸载到计算机，正点观测到的气象要素数据丢失；部分气象要素数据出现缺测。出现上述故障的原因有主采集器上的RUN指示灯不亮、闪烁间隔异常或者半明半暗；主采集器上禁用了该气象要素传感器，使得该气象要素数据缺测；主采集器出现复位。其排除方法为：如果发现主采集器的RUN指示灯不亮或者是半明半暗，可以借助于外用表的直流20V档，对其的供电电压进行检查，查看器电源电压是否在9～15V之间，如果在，则需要对供电系统进行检查；如果RUN指示灯闪烁间隔不正常，对采集器重新进行供电、重新拔插或者是直接更换CF卡查看故障问题是否解决，如果不能解决，则重新更换主采集器；如果主采集器经常出现复位，则主要原因是修改区号站后，没有将之前台站数据的信息删除，使得采集器内部存储空间填满，运行异常。可以借助于CLEARALLDATA间原区站号的数据信息完全清除。

2.分采集器故障。分采集器故障的主要表现形式是分采集器挂接的气象要素数据出现缺测。产生这种现象的原因有：分采集器CAN通信异常；分采集器RUN指示异常；分采集器CANR或CANE指示灯闪烁。其主要的排除方法为：查看分采集器CANR指示灯是否常亮，CANE指示灯不亮。如果指示灯闪烁，应查看CAN总线终端的匹配电阻是否在总线终端进行安装或者是安装的匹配电阻超过2个；使用万用表测量匹配电阻值是否为120Ω；分别查看分/主采集器的CAN通信防雷装置是否受到破损；查看CAN总线是否损毁、线缆是否出现短路或断路现象等；如果上述都没有异常情况，则说明是主采集器和分采集器的CAN通道损坏，需要及时对分采集器或主采集器进行更换。如果发现分采集器的RUN指示灯不亮或者是半明半暗，可以借助于外用表的直流20V档，对其的供电电压进行检查，查看器电源电压是否在9～15V之间，否则检查供电系统。如果RUN指示灯闪烁，应更换分采集器。

参考文献：

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作者简介：郝万峰（1977-），男，汉，吉林乾安人，本科学历，助理工程师，从事测报、人影工作。