区域自动气象站管理及仪器设备故障维修

黄银财 林银杰

摘要 区域气象站可自动观测温湿度、光照、降雨、蒸发量、风速、风向等常见气象数据，且集收集和传输功能于一体，便于气象工作者精确处理数据。总结南平市延平区区域自动气象站常见的故障表现和维修措施，旨在为气象工作者提供有益借鉴。

关键词 自动气象站;管理维护;故障原因;设备维修

中图分类号：P415.12 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）06–0124–02

区域自动气象站的有效应用可以弥补地面气象观测数据空间上的空白，提高区域内观测数据的完整性、可代表性，提升天气预报和气象服务信息的准确性，有助于生产者科学完成工农业生产任务，提高农产品质量和工业生产效益，指导公众合理安排衣食住行，方便人们日常生活。目前，南平市延平区自动气象站观测的各气象要素实时数据传输正常，运行稳定，为提高气象灾害如强雷电、大风、短时强降水等强对流天气预报预警能力提供了可靠的参考依据，并用于精细气候区划，为全区智慧农业、智慧旅游、智慧城市建设提供气象保障，助力农业生产，提升气象服务能力[1]。

为提高气象观测数据的准确率，南平市延平区陆续升级改造已有自动气象站，广泛配有风向、风速、温度、雨量筒等气象观测仪器，能够为全区提供实时气象观测数据。区气象数据信息链接到省气象信息中心，全部气象数据都可实现自动调取[2]。然而，受各种因素的影响，区域自动气象站仪器设备会出现各种各样的故障问题，再加上一些偏远地区日常维护工作难度大，影响区域自动气象站观测数据的精准性和及时性。此外，自动气象站不断升级换代和增建，而基层台站技术水平却跟不上。随着仪器设备升级，后续管理、维护及故障排除任务的增多，必须总结归纳常见故障问题，提高故障判断维修技术，加强区域自动气象站仪器设备日常管理和维护[3]。

1 常见故障及维修

1.1 电源系统故障及维修

当由电源系统引起运行不正常时，先以繁用表检查充放电控制器的蓄电池端、太阳能端、输出负载端的电压，正常状态下三者电压值相差不大，在13 V左右，若差距过大则会导致主控制器无法运转，检查PV充电控制器的状态，如果存在故障的话会无法为蓄电池充电且输出电压过低，更换充电控制器即可。当蓄电池电压小于10 V时，则充电功能失效，异常表现为白天天气晴朗时可以接收数据，夜间却无法接收数据，或连续几天无阳光，无法收到站点数据，则蓄电池功能性逐渐丧失，需要更换。也存在另外一种可能，连线接反导致站点数据断断续续，这时万用表检查三者电压值是正常的，但欧姆档检查接通和分断的预期电流值，会发现蓄电池端和负载输出端的负极接反。有一种不典型的状况是输出电压超过15 V会导致系统自动停止工作，因为充放电保护器出现故障导致输出端电压为0 V，进而采集器无法工作。此时更换充放电控制器后，使电压下降到正常值，则加密站系统可恢复运行。太阳能板的正常电压在17～20 V之间，会随着阳光强度不同有所波动，主要检查充放电保护器，重点观察连接线端是否牢固，若有松动会导致输出电压不足13 V。

1.2 通信系统故障及维修

通过观察采集器无法得出要素数据异常的结论，但数据迟迟无法传输且与网页监视数据大相径庭，则可判断为通信故障。进一步检查通信模块指示灯，可用正常的SIM卡换下当前卡，或将当前卡取下置入手机检查网络信号，若显示异常，则更换SIM卡或联系通信公司检测基站信号。若SIM卡和电源均为异常，则对模块重新设置或直接更换。

1.3 地温观测值异常

地温观测数据异常主要表现在以下3个方面：一是地温观测值断断续续出现不正常;二是地温观测值过高或过低;三是地温观测值稳定表现为-24.6℃。出现以上状况，工作人员应该先查看变送器内的信号连接有无不牢固的情形，然后查看芯片并更换，再看故障是否解决。若故障依然存在，则将采集箱内的18～21号地温端子与1～4号温度端子互换，检查温度值是否恢复正常。完成以上步骤后，地温观测数据仍偏高或偏低，则可能是传感器故障，将传感器与标准表对比，有较大差异说明是传感器故障，更换传感器即可。地温观测值统一为-24.6℃，则是未接通地温传感器[4]。

1.4 雨量传感器故障及维修

因为区域自动气象站的工作环境为露天野外，环境比较恶劣，在长时间连续运行后，难免有落叶、昆虫分泌物、灰尘等进入集水器，堵塞内部管道。观测人员需要定期到各站点进行清理维护。在非汛期要对雨量筒盛水器和汇集漏斗做加盖处理。实时雨量数据偏大可能是因翻斗磁钢距离干簧管过近或翻斗内积蓄污垢较多而自动翻产生计数。雨量偏小原因是传感器信号线的5 V直流电压不稳，解决办法是检查电缆有无铜丝外露的现象或接触不良，将线路重新接好并包扎，做防水处理。检查采集器雨量端电压和输入直流电压是否稳定，供电系统的直流5 V电压输出是否稳定，若不稳定则更换芯片。没有雨量计数可能有4个原因：一是过滤漏斗堵塞，二是干簧管无法发挥作用，三是翻斗磁钢距干簧管过远，四是信号线缆短路或断路。处理措施包括清除淤塞物品，切断防雷板和数据传输线的连接，将繁用表调节到蜂鸣档测试雨量计接线端，拨动漏斗听是否有蜂鸣声，若没有则表明干簧管已经损坏需要及时更换。将计数翻斗的刀口对准卡槽，不断调整磁钢与干簧管之间的距离直至异常消失，对线缆漏电位置重新包裹做防水措施。檢查供电系统有无12 V的直流输入采集器，若无直流5 V输出则更换相应芯片[5]。

1.5 风速风向传感器故障及维修

以20VDC档测试传感器电压值，当采集器收集到的数据与实际情况不一致时，可表现为数值一直显示为239和0，则传感器和采集器连接故障，风向数据长时稳定无变化，则需要先检查传感器有无空接情况，采集器端和供电系统之间有无接触不良情况。对于风向传感器而言，正常电压为5 V，输出信号电压在0～2.5 V之间，最后检查线缆有无不相连之处。以上均无异常，则需更换传感器。风速值明显增大，则需观察传感器外部有无破损情况，然后检查供电系统，正常供电电压为5 V，静风时输出信号电压为0 V或5 V，起风天气的输出信号电压为2.5 V，可在更换传感器后观察风速数据是否恢复正常。此外，要考虑风速风向传感器一般置于野外高处易遭雷击的可能性。

1.6 采集器故障及维修

在数据采集器的右上方有表征运行状态的指示灯，当红色指示灯一直以3 S的频率闪烁时，则采集器运行正常。若闪烁频率不符合标准，则采集到的数据精准度会下降，工作人员要及时重启采集器。当各要素传感器出现故障时，也会影响采集程序运行，这时需要断开所有传感器与采集器的连接，只保留供电端，再重启采集器观察运行是否恢复正常。若采集器可正常运行，则依次将各要素传感器插头插上，找出究竟是哪个要素传感器引起的故障。出现指示灯不亮的情况，则表示启动电压不足，需要测量充放电控制器输出端电压。

2 日常管理措施

日常检查要点包括观察雨量传感器的漏斗管道有无杂物堵塞，地温传感器掩埋位置是否准确，每日对比风向的准确性，检查线缆有无破损，风向杯和风向标的轴承灵活度。每个整点前10 min要检查终端数据是否正常。由于气象观测对时间的要求较高，因此需要正确设置采集器时钟，一般利用该软件进行校准，当整点时刻过后，要校对時间，然后在整点后1～2 min内采集气象数据。如果因为对时不准确，那么采集到的数据就会因时间原因而出现错误文件格式，无法进行处理和存储。需要注意的是，在校对时间时应避开雨量较大的时段，因为采集器的时间调整有一个有效范围，在有效范围内进行校对会耽误分钟雨量的采集。上传的气象数据由整点实时数据也有每10 min一次的加密观测，这就需要观测员随时注意自动站监控软件的刷新频率和通讯组网接口是否正常，争取做到多对比、早报告、早处理。

3 结语

区域自动站是一套集成化系统，观测设备繁多，难免会出现故障。同时，气象观测具有特殊性，对数据的连续性和精确性的要求较高。因此，要定期巡视和维护自动气象站仪器，避免因仪器故障导致缺测或漏测，给气象业务的正常进行带来损失。

参考文献

[1] 王飞.新型区域自动气象站的故障判断及处理[J].河南科技，2020（10）：145-147.

[2] 李燕.区域自动气象站故障排查及维修基本方法[J].科技经济导刊， 2020， 28（5）： 102.

[3] 符文雄，张凯涛，陈晓维.区域自动气象站4G通信系统升级过程故障分析[J]. 气象水文海洋仪器， 2020， 37（4）： 118-120.

[4] 刘勇.区域自动气象站维护与保障管理探讨[J]. 农业开发与装备， 2020（3）： 129， 132.

[5] 杜志国，张秀艳，刘婧婧，等.区域自动气象站常见故障的分析与排除[J].吉林农业， 2019（9）： 101.

责任编辑：黄艳飞

Management of Regional Automatic Weather Station and Maintenance of Instru-ment and Equipment

HUANG Yin-cai （Meteorological Bur-eau of Yanping District， Nanping City， Fujian Province， Nanping， Fujian 353000）

Abstract The regional meteorological sta-tion can automatically observe the common meteorological data， such as temperature and humidity， light， rainfall and evaporation， wind speed and direction， and has the function of collection and transmission， which is convenient for meteorological workers to accurately process the data. This paper summarizes the common fault performance and maintenance measures of regional automatic weather station in Yanping District of Nanping City， in order to provide useful reference for the majority of meteorological workers.

Key words Automatic weather station; Management and maintenance; Cause of failure; Equipment maintenance