自动气象站中心站应用维护心得

谢 丹，林银杰，江彩英

（福建省南平市气象局，南平，353000）

进入新世纪后，人民生活水平越来越好，相应的整个社会对气象的关注度也越来越高，这也要求我们对气象的预报要越来越准确，越来越精细。探测资料作为气象预报和气象服务的基础数据支撑，为加强当地的气象监测手段、提高气象服务能力[1]，气象探测站点也随之越来越多。目前，我市已建设5个土壤水份站，近300多个的野外自动气象站，包括区域站、交通站、旅游站和农气站等各类型自动站，这些站点采集当地的各类气象要素信息，并将数据传输到各个数据中心站，生成基础气象数据，根据这些基础数据再生成各种气象产品，为气象服务。随着气象现代化建设的迅速推进，自动气象站数量的不断增加，对故障时效性的要求提高，从而对保障人员的维修能力也提出了更高的要求[2]。

1 华云自动气象中心站应用维护心得

华云自动气象站中心站是所有由中国华云科技有限公司生产的野外自动气象站数据接收软件。野 外自动气象站通过移动或联通通信卡将数据远程传送到华云中心站服务器，中心站软件接收自动站的温度、湿度、气压、风向、风速、雨量、能见度等气象要素，还能接收自动站的电池电压等信息。通过中心站软件查看分析各自动气象站数据，可判断自动气象站是否工作正常。

1.1 通信系统故障判别和处理

通信系统故障在中心站接收数据情况为以下二者之一：①数据时有时无，且在通信恢复正常时有补调近一日的正点数据和近几小时的加密数据；② 站点数据全要素缺报。当出现第一种情况时运营商通信问题的概率极大，当出现第二种情况时也可能是供电问题或采集器问题。

通信系统故障有通信卡故障、运营商设备故障、自动站通信模块故障3种常见故障，下面针对不同情况给出简要处理方法。

（1）通信卡故障又分为通信卡欠费停机、通信卡芯片氧化、通信卡损坏、因运营商通信机制（2G3G4G）改变需升级通信卡等。当出现中心站站点数据全要素缺报时，拨打该站点通信卡号码，回复“已停机”，可判断通信卡欠费停机，需及时缴付通信费或通过运营商大客户经理强行开通；通信卡芯片氧化可通过硬物（如硬币）刮擦氧化的芯片或补办通信卡，对通信卡损坏就只能及时补办或更换通信卡啦；因运营商通信机制引起的通信故障可联系运营商协同处理，如到现场检测信号情况，运营商对站点所在点进行信道加强，及更换升级通信卡等处理方法解决。

（2）运营商设备故障一般为通信基站故障。运营商通信设备调整或升级引起该时段通信故障，这种情况需及时联系运营商，要求尽快恢复通讯。当站点通信信号较弱或通信受干扰引起站点经常掉线时，可安装高增益的定向接收天线、更换不同运营商的通信卡以及搬迁站点到通信状况良好地点等方法解决。

（3）自动站通信模块故障分为通信模块设备故障和通信模块程序版本故障。前一种需更换新的通信模块，后一种需升级通信模块程序来解决通信故障问题。

1.2 电源系统故障判别和处理

电源系统故障主要包括太阳能板故障、电源控制器故障和电池故障。

当出现中心站站点数据全要素缺报时，我们首先判断该站点是否是通信故障或电池故障。通信故障在上一节以说明，电池故障方法如下：①拨打该站点通信卡号码，回复“已关机”，说明设备已停电关机；②查看该站点最后一次数据的电池电压信息，若电压值低于正常值，可判断该站点因电压低而无法正常工作，考虑更换电池；③表现在夜间电压低，自动站设备无法启动，白天有太阳充电，自动站运行正常。另，目前用的铅酸电池一般用两年后性能降低，内阻增大，电池容量减小也可通过查看站点最新更换电池记录时间进一步确认是否需更换电池。

除了电池故障外的电源故障就只能到现场测量排查了。太阳能板故障一般有两种表现形式：①是有输出电压无输出电流；②是无输出电压，一般都是更换太阳能板。电源控制器故障，检查控制器指示灯，若指示灯显示不正常或不显示，则需更换电源控制器。

1.3 采集系统故障判别和处理

当出现中心站站点数据全要素缺报时（缺报），我们在判断该站点是否是通信故障或电池故障后，就该重点考虑设备的采集器故障了。

采集系统故障主要是采集器故障，包括采集器死机、采集器设备故障和采集器程序故障。若查看中心站数据最后一份报电压值处于正常范围内，可判断该站点可能是采集器故障或运营商无线通信故障，采集器死机的情况一般重启设备后会恢复正常，但只能到现场重启采集器解决问题；通信故障可用手机发送短信远程重启采集器以重新连接网络，也可发送短信远程获取当前小时数据激活采集器连接网络。采集器设备老化或故障造成采集的数据有误或没有数据，可更换采集器。采集器因雷击或其它原因引起采集器程序错乱，需重写采集器程序。因采集器程序版本问题引起的故障需升级采集器程序到最新版本。

1.4 气象传感器故障判别和处理

中心站接收数据单要素缺测或要素值异常时基本可判别为传感器故障。站点气象数据要素缺测明显，可站点要素值异常除为明显的野值，有些不明显的要素值异常判别则需根据生活常识、经验或结合该站周边站点的数据进行分析后得出。

传感器故障的解决方法主要有：传感器维修维护、更换传感器和传感器数据线检查。

（1）传感器维修维护。主要是传感器运行一段时间后，由环境影响或设备老化造成传感器性能降低、反应迟钝，使得由传感器得出的数据不准确或没有数据，这种情况下，就需要对传感器进行清洁、加润滑油、换故障部件等维护维修工作。如风向风速数值差维修维护步骤：①首先用湿布对传感器外表擦拭干净；②检查轴承转动是否灵活，当轴承转动不灵活和有阻滞时需清除转动部件与静止部件缝隙间的污垢，加入润滑油；③更换轴承等。再如雨量桶维修维护步骤：①清洗雨量桶各漏斗、翻斗以及滤网，保证流水通畅；②检查翻斗翻转是否灵活，否则需调节或更换轴承；③测量干簧管通断是否正常，否则需更换干簧管；④用雨量校准设备校准雨量桶，雨量不准确需调整雨量桶计量翻斗两边的定位螺丝，确保数据准确。

（2）更换传感器。主要是传感器已无法维修时，直接更换掉故障传感器，保障数据准确。如温湿度传感器和气压传感器，出现故障时，若一般的维修维护已不能解决问题，只能更换新的传感器设备。

（3）传感器数据线检查。主要是检查数据线是否老化脱皮、动物虫咬等原因引起数据线短路、断路、进水等，使得传感器数据在传输到采集器时丢失或有误差，严重的可造成传感器和采集器烧坏，这就需要维修或更换数据线，确保数据线完好。

2 土壤水分中心站应用维护心得

土壤水分自动站监测采集、存储不同深度土壤的体积含水率、相对湿度、重量含水率和水分存储量等土壤水分数据，并通过GPRS 传输到中心站软件。中心站软件监测各土壤水分站数据的自动采集、存储、计算处理、通讯等功能，实时查看站点的实时运行状态和数据。实时运行状态包括网络状态、电压状态和数据缺测。

通过中心站监测到的运行状态可分析判断土壤水分自动站的部分运行情况，具体如下：

（1）数据到报时间显示最新数据的接收时间，可判断台站数据是否实时到报。

（2）“网络状态”表现站点连接情况，红灯表示站点通信已掉线，绿灯表示当前为在线状态。

（3）“电压状态”显示的是站点在线时的最新电压情况，站点正常工作电压为12 V 以上，当电压低于12.2 V 时则需通知台站保障人员做好更换电池的准备，低于12 V 时则需及时通知更换电池。“电压状态”在连阴雨天气时需特别关注的一项设备运行监控状态，该项监控信息能有效预防因站点电池过低而致停止工作的提前发现。

（4）数据缺测，只有在整点数据缺测的情况下，才显示红灯。

故障分析举例：有一次有一站在设备维护更换设备电池后，中心站软件上显示“数据缺测”（显示红灯），“网络状态”灯显示绿灯（表示通信连接正常），“电压状态”无电压数据。通过台站现场检查发现为采集器时间恢复到初始时间，虽然通信连接正常，但时间不匹配，不是当前时间的数据，故实时显示无数据。经过修改为正确时间后，数据恢复正常，中心站显示该站也恢复正常。

3 无锡自动气象中心站应用维护心得

无锡“自动气象站监控管理软件”中心站软件的主要功能是采集远程自动气象站的实时气象资料和定时气象资料（风向、风速、气温、湿度、地温、雨量、气压、辐射、蒸发、能见度等，要素可配置），将接收的资料加工处理成满足中国气象局规范要求的文件格式，并实现报文上传和报文入库功能。

无锡北斗中心站是接收来自无锡自动气象站的数据，支持GPRS 和北斗通信方式。北斗通信站主要建在高山、海岛等交通不便、移动通信差或没移动通信的地方，通过北斗卫星将数据传输到中心站。

我市的北斗自动站均是建在交通不便、GPRS 通信极弱的高山上，故尽量通过中心站远程解决出现的故障问题。目前所用北斗卫星通信卡服务频度为60 s，即每隔60 s 能够进行一次通信。所用北斗中心站远程调试功能有获取采集器当前时间、经纬度、采集器复位重启等，通过这些功能，能判断站点出现的大致故障，解决采集器死机进行复位重启等问题，还能读取采集器时间和对时，通过远程获取和核对配置参数等。同样，通过中心站软件查看分析各自动气象站数据，可判断自动气象站是否工作正常，并初步诊断定位故障点。

4 结束语

通过这些中心站软件及所接收的站点数据分析，我们能初步判断自动站故障的原因并给出维修意见，能通过不能现场能解决问题尽量不到现场，如联系通信运营商、设备远程重启、短信激活、远程修改参数等，即使必须到现场维修也尽量一次性解决问题，避免维修人员出现多次现场维修的情况。不同的自动气象站设备，有些故障现象相似，如电池电压低故障和通信故障，这就要求我们要仔细对比分析，快速定位，及时修护，做到既降低设备维修维护成本，又提高设备维修及时率。