自动气象站常见故障分析

李焱乾

摘要：当前，全国所有地面气象观测台站已更新为以新型自动气象站为核心，综合集成硬件控制器为手段的地面气象观测业务体系。新型站一般具备稳定的数据采集、处理、传输能力，由于需24h不间断采集、处理、储存和传输数据，硬件和软件故障也时有发生。因此当前全面提升台站业务人员的技术水平，使台站业务一线人员熟练掌握新型站硬件和软件的使用，具备故障判断及处理故障的能力至关重要。

关键词：自动气象站;常见故障;措施

区域气象观测站以气象要素的自动观测为手段，承担地面气象要素的时空加密观测任务，提供区域性高时空分辨率的中小尺度灾害性天气、局部环境和区域气候等观测数据。区域自动站在偏远地区可完成长期自动观测任务，并且在天气预报、自然灾害防御及气象专业服务等方面均可提供关键性的数据支撑。区域气象观测站数据是国家级气象观测站的重要补充，在为当地经济社会发展、增强气象监测手段和提高气象服务能力方面发挥着重要作用。区域站在业务运行过程中可以实现长期无人值守自动观测，其长期稳定观测需要良好的日常维护和及时维修，因此区域站维修问题成为了基层业务人员更为关注的问题，也直接影响观测数据的准确性和气象业务质量。本文将区域站长期业务运行过程中出现的设备故障进行了总结，并对故障处理方法进行了深入讨论，以期为区域站良好运行提供技术参考。

1区域站系统组成

DSD3型自动气象站主要由采集器、传感器、供电系统、无线通信部分组成，可以测量环境温度和雨量等气象要素，具有显示、自动记录、实时监测、数据存储和数据通讯等功能，通过太阳能电池板给蓄电池充电，为传感器、采集器、通信模块供电。电源采用双电池隔离分时供电技术，可有效地防止共模、差模干扰侵入。

2故障诊断及维修方法

2.1个别时次缺测

目前值班人员通过运行监控业务系统对区域站在线情况进行实时监控，数据来源于中心站，采集器与中心站每小时会自动对时1次，当设备运行过程中出现时钟错误的故障，当前时次数据就会缺测，而通信终端心跳包时间实时更新仍然在线，正常情况下中心站会自动校时，区域站下一时次数据传输恢复正常;若心跳包时间不再更新，则通信中断，需要现场维修。

2.2整站数据连续缺测

2.2.1供电故障

当供电系统出故障时，整站将停止工作，首先要检查外观，看太阳能板是否有污物、遮挡和损坏，连接线缆是否有损坏，电池是否有腐蚀、泄漏、凹瘪或是鼓胀现象，连接线缆是否有损伤，接线端子是否有松动现象。外观检查正常的情况下，采用测量法进行测量，测量采集器电源输入端子上的电压，如果电压读数大于11.5V，则供电正常;如果电压读数小于11V，则可能是供电出现问题。在太阳能充电控制器上测量负载的正负端的电压，如果在充电控制器上测量的电压超过11.5V，但在数据采集器上测量的电压明显低于11.5V，则需要检查它们之间的导线。在测量过程中，电池电压大于11.5V，而太阳能控制器负载端电压小于11.5V;或者太阳能板的电流输出正常，而太阳能控制器的负载端电压超过14.4V;或者采集器和太阳能充电控制器负载端的測量读数都小于11.5V，断开太阳能板的线缆来测量电池电压，电压读数大于11.5V，则电池正常，但是控制器可能存在问题。电池电压读数小于11.5V，断开电池，测量太阳能板上的电压，测量之前需要断开太阳能板与太阳能充电控制器之间的连接。在太阳能板能够正常接受太阳光直射时测量，测量太阳能板电源线的末端裸线电压，电压小于额定值，则太阳能板损坏需要更换;或将数字万用表设置在10A直流电流挡，测量太阳能电池板上的电流。为避免产生火花，在测试前临时覆盖太阳能电池板，连接好万用表表笔后从太阳能电池板上取下覆盖物，让太阳能电池板暴露在阳光下。如果来自太阳能电池板的电流测量结果不显示或明显偏低，则太阳能电池板或太阳能电池板与电源之间连接的导线可能被损坏。当连接电池时，电压低于11.5V，而断开电池时，电压升至14.4V，说明需要更换电池，更换下来的电池可以通过测量内阻检测，当内阻测试值高于初始值40%时，可以判定电池性能变差，不能再充电使用。

2.2.2通信故障

通信模块不工作或不能登录网络都会造成通信故障，正常运行时，通信模块电源指示灯和网络指示灯闪亮，有数据传输时数据灯闪亮。首先检查供电是否正常，供电正常的情况下电源指示灯不亮，说明通信模块故障需要更换。电源指示灯闪亮，网络指示不亮，说明通信模块未连接至网络，可能的原因有：（1）环境信号不好;（2）SIM卡没插好;（3）天线没插好或断开。在模块配置正确的前提下，通过手机设置查看当地信号强度能否满足工作要求、检查天线的接触是否良好、采集器串口到通信模块的数据线是否接好，用橡皮擦或用棉签沾点白醋把SIM卡金属面氧化层去除，检查完毕后给模块重新加电，电源指示灯开始闪烁。刚开始时，模块要寻找网络，基本1～2min的时间即可获得自己的IP并且附着到移动网上，等待数据的传输，此时绿色指示灯约2S闪烁1次，否则，更换模块或增加当地信号强度。

2.2.3传感器故障

采集器不采集雨量，检查传感器的接线是否良好、雨量翻斗放置是否正确、雨量传感器是否堵塞等。雨量数据线的测试：采集器正常工作情况下，用万用表20V直流挡测试采集器J2接线端子的1、2脚，电压应为12V，若无，拔下接线端子重新接线。若有，打开雨量传感器，测试雨量传感器的接线端子应为12V，若无，检查航空插头是否接好。雨量翻斗的检查：翻斗带平衡螺丝的一侧应放在外测，小心放在翻斗支撑点上，轻轻拨动使其可正常翻转。翻转1次采集器应记录0.1mm。如不记录，用万用表的20V直流挡测试雨量数据线的两端电压，在翻斗不动作时，电压为12V，翻斗动作时，电压值变小，如无变化，在确定数据线接触良好的情况下，可判断雨量传感器故障。如果堵塞，清洗维护雨量传感器。

2.3采集器不采集温度

DSD3型自动气象站采用DS18b20数字式温度传感器，利用温敏振荡器的频率随温度变化的关系，通过对振荡周期的计数来实现温度测量的。传感器的三根引线分别是电源、数据输出和传感器接地。温度不采集一般是接触不好，首先把温度端子拆下重新拧紧螺丝，同时注意接线顺序为电缆颜色红-黄-蓝，不可颠倒;其次将遮阳罩拆下，检查航空插头处是否连接良好，包括端子焊接处是否有脱焊等;否则更换温度传感器。采集器故障，显示屏显示错误或采集器显示屏不显示、界面的时间显示不变化，但通信模块在线、数据采集、传输正常，此现象为不刷新屏幕，即死屏，可关闭采集器，待1min后重启采集器，查看是否正常，若不正常则更换采集器。采集器显示屏显示的时间错误，此现象为时钟芯片故障，更换时钟芯片或采集器即可。

3结语

本文详细介绍DSD3型自动气象站的原理、功能和结构，分析各种故障发生的原因，总结诊断维修方法，帮助维修保障人员提高业务技能。在进行维修前，应充分分析监控软件数据信息，判断故障可能的成因，这样才能精准、快速、高效维修故障站点，减少故障时长，保障业务运行质量。

参考文献

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