浅析气象区域自动站落地改造相关技术问题

郑文君 罗 倩 朱世杰 纪嘉雯

(1.永安市气象局,福建 三明 365100;2.三明市气象局,福建 三明 365000;3.建宁县气象局,福建 三明 354500;4.尤溪县气象局,福建 三明 365100)

近年来，永安市进行了高密度的区域站网建设。在早期建设区域站时，受多种因素限制，大部分观测区域站修建在楼顶上，造成气象要素受楼顶的环境影响，出现气温偏高、雨量偏大、风速偏大等情况，影响到观测数据的准确性和有效性。为了更好地发挥区域站的作用，永安市近年来针对楼顶的区域站进行落地改造，现在部分区域站落地改造后已经运行了3年，但在运行过程中渐渐出现了各种新问题。本文探讨区域站落地改造的方法，并剖析各类故障问题，提出相应的解决方法。

1 区域站落地改造方法

永安市区域站落地改造的方法是将设备从楼顶上迁移至选定的新址，在迁移设备的过程中，由于气象设备非常精密、屋顶环境复杂、人员操作困难，为保证人员和设备的安全，有以下几个注意要点：必须关闭电源，首先要将太阳能供电切断，再切断电池电源，两处电源正负极接线端都用电工胶布进行包裹保护，防止因电源短路导致设备故障；注意电池要水平放置，避免运送过程中出现横放或倒置，导致电池损坏；将传感器拆卸下后，需使用海绵或泡沫箱进行保护，避免设备碰撞变形；所有接头线缆进行标记后，将其用电工胶布包裹接口处并捆扎固定在设备上。最后所有设备在拆卸完毕后，可以根据情况进行清洗、防锈、喷漆处理，再完成区域站设备安装工作。

2 故障原因分析及推断

随着智能制造和芯片制造技术的迭代，区域站的设备集成化程度逐步提高，气象观测设备作为高度敏感类设备，在使用过程中易遭受高低温、潮湿、盐分、微生物、虫蚁、机械冲击等因素的影响，降低设备的使用可靠性，当我们发现区域站出现故障时，应使用福建省区域站在线监控网站中的数据进行分析，使用排除法初步推断故障发生的位置，提早进行维修准备工作，提升维修工作质量与速度，避免影响数据的到报率和可用率。

如果区域站整点全要素数据缺失，需要保障人员先判断是否电源出现故障，可以查看设备故障之前数个小时的电压值，如在晴好天气的情况下，电池电压持续降低，当电压值低于某个阈值后设备关机(6V电池为5.7V、12V电池为11.7V)，可以判断故障原因为供电问题；如电源电压正常，就继续对通讯传输设备进行测试，若区域站使用2G网络信号，可先尝试联系通讯运营商重启当地基站的2G信号，如数据仍未恢复传输，保障人员可以拨打区域站SIM卡电话，根据提示语音进行判断，如提示“您拨打的电话已停机”，可以确认SIM号码已欠费；如提示的语音是“您拨打的用户已关机，请稍后再拨”，这时可以判断通信模块出现故障，需要检查通信模块的关机原因[1]；如拨打号码后听到“嘟嘟声”，就可以判断通讯模块正常，大概率是采集器出现故障导致数据无法正常采集。

图1

3 电源故障

根据福建省全年设备故障情况的资料统计，供电部分故障情况为：2015年102次，占总故障数的30.36%；2016年为207次，占总故障数的31.94%；2017年为151次，占总故障数的36.74%；2018年为128次，占总故障数的35.45%。从数据可以看出，在故障总数中，由电源引发的故障占了相当大比例，严重影响了区域站的正常运行，而笔者在工作中发现，区域站落地改造后电源故障主要有以下三种情况。

一是电池腐蚀漏液出现的损坏。此情况是处于高温、高湿的环境或超出可使用年限导致，如腐蚀情况较轻微，保障人员可使用WD40除锈剂清理电池正负端子以及接线端子，再使用砂纸或刀具打磨，将有电池粘液的地方清理干净，否则很容易出现再次腐蚀情况，清理干净后观察电池能正常充放电就可以再次正常使用；如电池漏液严重，会有可能导致腐蚀设备，严重的还会污染现场环境、引发爆炸起火等危险，必须尽快清理完漏液后立即更换新电池。

二是天气原因导致电池电量不足。福建地区在汛期容易出现连续阴雨天气，太阳能板无法给予电池充电，电池在长时间缺电的情况下，容易导致电池寿命降低，并有可能因过度放电而损坏，保障人员需要关注未来天气情况，及时对电压过低的区域站进行更换电池。

三是电池老化。如果太阳能正常供电的情况下，白天电压正常，夜间电压突然下降后设备关机，到次日日出后又恢复供电，如此反复，可以判断电池已经老化，需要进行更换新电池。有条件的台站，最好两年更换一次电池。

4 区域站探测环境变化的影响

气象数据对探测环境的要求非常高，目前永安市区域站落地改造后，周边环境变得更加复杂，而探测环境也是影响到设备故障的重要因素，我们需要有针对性地建立保护措施，分别是：

区域站选点在工厂以及居民区附近，容易出现人为损坏和周边厂房污染，需要保障人员做好气象宣传工作，在区域站围栏外侧设立防护告示牌，并和地方气象通讯员做好沟通联系，协助保障人员做好气象设备保护工作。

区域站选点在野外，主要遇到的问题有野外植物影响和虫蚁损坏设备。野外植物中，蔓生植物攀附导致风向风速传感器无法正常工作，以及树叶杂草繁盛堵塞雨量传感器，此问题需要保障人员加强巡视，及时进行人工除草，半年一次对区域站使用化学药剂除草。虫蚁损坏设备的问题，一般是蚂蚁在设备上进行筑巢，分泌蚁酸，导致设备发生故障，保障人员必须注意机箱密封性，使用泡沫胶加胶带进行封口，还可以在机箱内放置虫蚁药，但是需要定时进行清理并补放，避免虫蚁药在机箱内长时间发霉腐蚀。

5 结束语

区域站的落地改造实现了标准化运行，但是设备也更容易受到外部因素影响，导致设备出现故障的原因更加复杂、多样，本文介绍了日常运行过程中较为常见的几种故障，希望能给气象设备保障工作者提供参考，提高维修效率。