气象自动观测系统典型故障及系统维维护建议

达珍

摘 要：随着我国气象技术的不断发展，气象观测手段已经从以往的人工驻守、采样观测升级为全自动采样、分析与回传的自动观测系统，然而，野外气象观测环境恶劣，无人值守的自动气象观测点和观测站，当气象自动观测系统出现故障时，无疑会影响气象观测的准确度和及时性，因此需要针对气象自动观测系统中常见的故障进行分析，并提出一些系统维修的方法。

关键词：气象；自动观测；设备维护；典型故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.125

1 引言

随着我国电子技术和机械技术水平的不断提升，气象设备实现了完全的自动化，且随着气象技术和电子信息技术的不断发展，自动气象观测的质量有了极大的提升，大大降低了气象测报人员的工作量，满足了我国各行各业对气象服务的需求。2000年后，我国大力推广自动化的气象观测系统，这一系统具有集成化程度高、功耗低、功能全等突出优点，一般能够对风速、温湿度、气压、地温、降雨量、降雪量等进行准确的测量，并具备一定的数据分析和预报能力，初步实现了自主化的气象预报功能。然而，因气象自动观测系统的集成化程度较高，可靠性受到了一定的影响，系统任何一个部位的损伤或故障，都可能影响自动观测站的正常运行，为了确保观测站运行的可靠性，有必要针对常见的故障进行分析，以便在故障发生时能够第一时间进行排除。

2 常见故障及原因

结合气象工作经验，針对气象自动观测系统的常见原因，进行了以下的梳理，具体有以下几个方面。

2.1 一般机械故障

这一故障一般出现于自动观测系统中的机械结构中，因机构卡滞、损伤等造成自动化执行部件无法有效的运转，最终导致自动观测系统无法运作。一般机械故障的成因可以归纳为以下几个方面：第一、机械部件老化。机械运动部件作为需要经常发生位移运动的部件，时常收到交变应力的作用，易引发结构件疲劳现象的发生，且因野外作业环境较为恶劣，风雨侵蚀也会加速机械部件的老化。第二、环境外力破坏。野外气象自动观测系统一般可以承受约8级大风和长时间的降雨天气，但是因狂风夹杂的树枝、瓦片等杂物，可能会对气象自动观测系统造成破坏，出现因环境外力造成的损害。第三、人为破坏。气象自动观测系统中有大量高价值材料和设备，放置在野外，可能会受到人为破坏，造成系统故障。

2.2 信息系统故障

信息系统故障是一种发生频率仅次于机械故障的故障形式，这一故障一般表面无明显的损伤，因此无法从表面对故障本身进行断定，故障的发生一般由于地面数据中心无法接收气象自动观测系统发出的信号，或接收到错误代码，因此这一故障可以得到及时的反馈，危害程度相对较小，持续时间也一般较短。

随着电子电路技术的发展，大规模集成电路早已普及，但是随着电路密度的增大，各引线间的距离也随之缩小，使电路系统更易发生老化，一般气象自动观测系统电路系统老化的发生频率约为3年一次，是一种较为频发的故障。第二、野外辐射影响。气象自动观测系统多处于野外山区环境，因太阳辐射、放射性元素等的辐射，气象自动观测系统信息系统中电子元件会发生损害，当损伤达到一定水平后，会导致系统性失效。

2.3 测量设备故障

气象自动观测系统中集成了温度计、电子风速仪、电子地温计、雨量计等多种精密仪器，根据工作经验，在气象自动观测系统的常见故障中，测量设备故障是一种影响范围非常广，但一般难以察觉的故障，这类故障除非导致严重的数据偏差，一般难以被工作人员所注意，导致在较长的时间范围内，气象自动观测系统无法回馈准确的数据。

3 常见故障的维护方法与建议

3.1 定期巡检

气象自动观测系统虽可以达到自动运行、自动测量的能力，但并不意味着可以完全脱离人为协助，为了保证气象自动观测系统的可靠运行，一般需要组织定期的人工巡检，对于高精度测量站，巡检工作频率不应低于一月一次，对于一般精度测量站，巡检工作频率不应低于三月一次。巡检工作主要包含：（1）气象自动观测站外观检测，以确保机械设备、外壳保护层的完好。（2）电子系统的测试。在巡检时，需要对电子系统进行测试，目前一般在气象自动观测系统中都安装有自我诊断模块，测试的关键在于故障码的检测，若出现故障码，则应当进一步查看问题根源。（3）设备调试。为了确保高精度测量设备的准确运行，在巡检时需要对测量设备进行复位，以确保测量精度。

3.2 模块的定期更换

在气象自动观测系统中，目前已经实现全系统的模块化，为了应对气象自动观测系统故障失效问题的发生，一般在模块出厂时均规定了模块的使用年限，因此对于超限或即将超限的模块，即使还未暴露出故障，也应当进行及时的更换，以确保系统的正常工作。对于更换下的模块，一般需要通过检测，将无故障风险，可以继续使用的模块重新利用，以降低设备维护成本。

3.3 其他维护建议

为了降低维护工作量，参考欧美发达国家气象自动观测系统的使用经验，应当开发具有自主知识产权的自我诊断系统，系统除了包含现有的对严重故障的诊断能力，还应当能够对测量设备误差进行监测，当误差范围超过测量公差允许值后，自动向人工基站反馈情况，以保证气象自动观测系统的可靠运行。

4 结论

随着我国气象技术的发展，气象自动观测系统逐渐普及，而气象自动观测系统的维护水平直接关系到系统的可靠性，本文针对气象自动观测系统使用过程中常见的机械故障、电子信息系统故障、测量设备故障进行分析，探讨了故障发生的原因，并结合工作经验并参考欧美发达国家的维护经验，提出了定期巡检、模块定期更换、增加误差自我识别系统的设备维护策略和意见。

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