自动气象站常见问题及故障维修

张成

摘 要：本文结合了自动气象站及区域自动站多年的应用现状，利用了常年实际维护维修的工作经验和认识，整理总结了各类相关技术资料，论点主要着重针对自动站的5个核心部分：站点的建设安装、常规维护、供电电源、传感器、采集器、存在的问题和故障进行了深入的分析和研究，对所反映出来的一些常见的深层次的要点问题和故障，进行了比较全面的深入的论述、总结并提出了可行的对应的措施和维护维修方法。

关键词：自动站；问题；故障；维护维修

中图分类号：P415.1+2 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170821001

引言

随着现代电子信息技术的飞速发展使得我国气象工作业务效率和手段得到了很大的提高和扩展。目前已初步建立了庞大的现代化的气象装备体系。自2006年开始湖北省展开了大范围的自动气象站及区域自动气象站的建设与应用，到目前为止已投入使用的超过2500个站点，同时这些现代化的自动气象技术装备，为开展优质气象服务提供了强有力的支持，为面向民生，面向决策的气象防灾减灾和人民的安全福祉做出应有的贡献，其自动气象站及区域自动站的大规模广而广泛的应用，充分的体现了它应用价值和重要性，同时对其相关的气象技术装备保障业务的技术工作者，提出了更高的标准，这就相应的要求人们提高和扩展相关的知识面，从气象技术装备应用的实际情况和问题出发，逐步完善提高保障能力，确保采集数据的代表性、准确性和可应用性，提高气象装备应用效率和扩展应用范围。

1 自动气象站的建设

区分一下自动气象站本站与区域自动气象站在实际运用中的差别，自动气象站绝大多数都配置在原先的人工观测场内，其场地的应用规范和探测的要求，在这就不作更多的论述，但根据多年自动气象站应用情况看，同时结合其形成的故障分析，应着重注意和理解如下几个大的方面及所包含其中的小问题。

目前在自动站对风杆拉线的使用上存在着较严重的安全隐患其主要原因为对拉线组件材料上的选用不当，从管理角度上讲应该组织对有该安全隐患设施的站点进行排查，同时这个问题在区域站风杆拉线的应用上更为突出。根据以往的做法是除风杆的2个卡环需自己订做外，其他的所有组件都可在外采购到，且全选为不锈钢材质。

建站初期站点的终端机房需要注意的事项很多，重点还是要同样要做好室内的防雷措施接头的连接于封装，接头材料的应用及处理，（必须应用铜质或不锈钢材料）做好各类线路的室内防鼠措施，各类线路合理规范的铺设，要考虑到供电环境和供电质量问题，要注意零地电压的标准，要评估好ups不间断电源同连接设备功率匹配问题（每台普通办公电脑使用功率约按照200W计算），掌握好它的基本工作原理和应用规范，应严禁接入风扇、烤火器等电器设备。要配备输出功率匹配的燃油发动机，要了解它的安全操作规范。掌握配电箱的应用，要注重防火安全，配备消防器材等。

2 区域自动气象站的建设

包含了站点系统性的部設，站点场地的选择，站点设备的选用及安装。分析和总结区域站以往建设应用情况和存在的问题其主要原因是，区域站大规模初次应用而经验不足，再者是设备生产厂家在产品设计、工艺、元件、及材料的应用上也有待提高，的站点区域部设没有较好的进行应用论证，近10a湖北省应用建设的区域自动气象站绝大部分出自于天津和无锡2大气象装备生产厂家，气象部门对其建设投入了大量的人力物力财力，面广量大，回顾前期站点建设情况看，目前显现和意识到的主要问题如下。

2.1 其站点的部设没有根据站点环境情况做出深入仔细的评估

站点间距，站点功能用途，站点的配套性应用等，没有作出明显的深入的有针对性的论证，没有给出区域站部设、系统性应用规范方案，其后没有从整体性考虑作出合理的增减调整，就目前情况而言又要面对一个新的问题，就是新农村建设和城市的扩张等其它情况，使得许多站点特别是位于城市及周边的站点被迫面临重新选址搬迁的局面。

2.2 站点建设时

没有掌握好站点设备的应用性能及对站点环境的适应性，站点部设不严谨、随意性大、探测环境不理想，部点存在一些不合理性。对应国家局的各项站点部设要求还有一些差距等。

2.3 要注意站点地址的选择

原则是根据站点的探测要求、条件和环境，来明确站点的应用型号以及供电方式，站点建设时考虑周围的建筑物和树木（要留意生长情况）等对站点的影响。

2.4 应建立站点的验收规范

对完工的站点进行规范性的验收，出具验收报告，建立站点档案，以便于其后的业务管理考核。

3 站点的维护及传感器故障检修

从多年的站点维护情况看工作量多集中在区域站场地内的除草、雨量传感器的维护上，至于其它传感器的故障检修就需要正确的方法和技能及经验来完成。

3.1 场地内的除草看似简单

如没有亲身体验就无法深切的去感受从事维护保障工作的这份不易。因在晴热高温天气下进行作业，必须做好防护，从头到脚，长衣、长裤、适合的鞋子、草帽、手套缺一不可，起初也因没有注意着装防护的重要性而深受其害，更有过同行在除草过程遭遇毒蛇而殉职的深痛教训，遭遇毒蛇这也是许多维护人员曾经经历。

3.2 雨量传感器的维护

雨量可以说是自动站的 核心要素，从目前区域站运行质量来看雨量要素的质量是目前影响区域站应用质量滞后的关键问题，应给予相当重视，其原因分析如下。

雨量传感器是气象装备采集和应用最为广泛最为关键和最具指标性的一个气象要素。而雨量要素的应用质量且完全取决于雨量传感器的运行质量。目前从全国范围来讲自动站和区域站较多使用的雨量传感器有单翻斗（SL2-1天津）双翻斗（SL3-1上海）2种类型，从多年的实际应用情况看，虽说单翻斗传感器，传感器看似其设计结构比较简单，但相比于双翻斗在维护过程确要繁琐许多。虽说这2型传感器都是经国家局考核认证过的设备，但在实际应用性能上呈现出较大差别，在多年来的维护比较情况看，单翻斗的传感器存在极易堵塞、材料的选用，安装调试和标校难度大等等问题要远高于双翻斗（SL3-1上海），长期以来面对它的应用质量问题。

3.3 气压传感器的维护及检测

目前应用较多的气压传感器为进口器件PTB200，其故障率低，精度高，但其价格昂贵，国内厂家和用户只做一些常规性的外围检测来判断该传感器是否故障。

判断方法一般为：用万用表根据连线图来测量供电电压第9脚正极和第7脚负极间的电压是否正常应该在12V左右；用万用表测第8脚输出信号地负极与输出信号正极间的信号输出电压值是否正常，信号输出电压值应该在0到5V间变化；检查接口RS232是否接触正常，线路是否正常；检查气压嘴的清洁情况；无气压值可检查采集器内的气压串口（RS232）通讯芯片电路是否损坏；如无气压数据上传，可通过设置软件，重新设置参数来判断该传感器的故障。

3.4 通讯模块的检修

通讯模块故障后，会直接导致数据无法上传，台站状态为缺测。检查方法一般为：检查模块12V供电是否正常，模块接口和连接线插头是否有接触不良的现象；掌握模块界面指示灯正常工作状态，来判断各种故障现象；检查通讯卡是否损坏；检查通讯卡槽簧片是否变形，簧片与通讯卡接触是否良好，通讯卡接触面是否清洁；更换通讯模块来判断故障部位（注意，在通讯模块正常的情况下采集器故障也可以造成通讯故障）；了解通讯基站的信号强度是否正常，要考虑机箱对信号的屏蔽作用，将天线通过机箱的导线孔留出一部分在机箱外。

3.5 温度传感器的维护检修

用手握住传感器PT100的金属探头，万用表用200Ω档测量4芯线2组不同色的线头观察它的阻值变化每一度的变化相当于电阻变化约0.7Ω左右的变化。

在襄阳地区温度变化范围在-10～40℃间变化用表测量其电阻变化应该在90～125Ω间变化传感器应属正常。

从日常的温度故障检修看传感器PT100 很少有直接损坏的，如果温度值为99℃或者为0℃时，多数因为采集器内的温度模数转换芯片（AD7793）损坏或者时钟电路损坏，后备电池、时钟管理芯片等故障造成的。

维护时观察其温度值是否正常，一般故障现象有3种（温度值99℃、0℃、时好时坏）根据以上的故障情况来判断故障部位。

测量温度传感器或者插拔温度传感器时，要切断采集器电源。

采集器应该每1min输出1次数据，如果无数据或者数据值不正常，应先检查传感器是否有短路、断线，然后再考虑采集器是否有故障。

插拔温度传感器的接线头时用手感也可以判断接口内是否有腐蚀或者有接触不良的现象。

3.6 风速风向传感器检修维护

如果使用得当，风速风向传感器仪器无需维护，但严重的污垢，将导致仪器的转动部件与静止部件缝隙间阻塞，因此需要定期清除污垢（可应用清洁剂处理）。由于仪器长期使用导致轴承磨损，而影响仪器性能，此时可将仪器送回工厂进行检修。

3.7 数据采集器及电源的硬件维修

区域站的硬件维修重点是在数据采集器系统和电源系统上，从维修角度出发应该了解其设备的工作原理、流程、元器件的功能等。

3.8 供电电源的维修

开关电源是广泛应用于自动站电源系统的核心部件，其电路设计和实际应用都比较成熟，分析其损坏的原因主要由雷电和供电质量差等因素造成的。基本工作原理是：220V交流市电流经过流、过压保护电路，通过滤波器滤除各种高频干扰后，经桥式整流及滤波得到约300V左右的纯净直流电压，由开关模块及开关变压器共同作用完成电压高低转换，并由开关变压器对高低压隔离， 开关变压器低压策分成2路电压输出，一组输出12V 5A工作电压；一组为13.8V0.5A的电池充电电压等。

3.9 DZZ2采集器的维修

在对采集器的维修过程中如下资料有很好的实用性，整理出的关键资料有流程图和各类电子元器件的功能用途，這对进行实际维修操作有比较好指导作用。

在多年自动站维护维修保障工作中深刻的体会到对采集器的维修是一项最具挑战性的工作，因从外界很难获取规范的维修资料，和无可借见的经验，只能依靠和通过自身从实际工作中来提升业务技能，扩展相关的知识面来完成和胜任这份工作。

4 总结

以上所述由于受各种因素的限制还有很多问题没有条件去涉及和实现，但也是因为现代的电子信息技术发展和更新的太快，这就需要重视电子信息专业的学习和积累，因为现代电子信息技术发展，也是气象科技的发展，它更是气象业务工作的支撑。因此需要保障人员从每个环节去努力，来真正发挥和体现这些气象装备的价值和应用潜力。