基于ISOS软件判识自动气象站故障及处理方法

张玉 袁晨浩 许铭

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2021.09.029

摘  要：地面气象自动观测更能直观、准确、可靠地反映气象要素的实时变化，对气象预报和应急减灾起着重要的指导作用，因此对异常数据的监控显得尤为重要，当发现数据异常后，快速判断出故障点，及时解决故障才能确保气象数据的连续性。通过对实际工作中遇到的问题及解决故障的方法进行总结归纳，理清数据异常的原因，提高工作效率，从而保障数据的稳定传输。

关键词：ISOS;自动气象站;故障判识;分钟数据;小时数据

中图分类号：TP391;TH765    文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2021）09-0111-04

Fault Identification and Treatment Methods of Automatic Weather Station Based on ISOS Software

ZHANG Yu1，YUAN Chenhao2，XU Ming3

（1.Wusu Meteorological Bureau，Wusu  833000，China;2.Yumin Meteorological Bureau，Yumin  834800，China;

3.Tacheng Meteorological Bureau，Tacheng  834700，China）

Abstract：The surface meteorological automatic observation can more intuitively，accurately and reliably reflect the real-time changes of meteorological elements，and play an important guiding role in meteorological forecasting and emergency disaster reduction. Therefore，the monitoring of abnormal data is particularly important. When abnormal data is found，quickly judge the fault point and solve the fault in time to ensure the continuity of meteorological data. By summarizing the problems encountered in the actual work and the methods to solve the faults，we can clarify the causes of abnormal data and improve work efficiency，so as to ensure the stable transmission of data.

Keywords：ISOS;automatic weather station;fault identification;minute data;hour data

0  引  言

地面综合观测业务软件（简称ISOS）是新型自动气象站应用的观测数据软件，能够实现自动气象观测数据采集、业务处理、数据传输等功能。业务人员可通过软件的数据采集界面、省级自定与应急观测界面、常规要素每日逐分钟质控数据表（以下简称分钟数据）、常规要素全月每日逐小时数据表（以下简称小时数据）查看数据采集是否正常，并通过疑误数据判断故障原因。本文主要通过ISOS软件采集数据情况判断自动站故障并提出解决方法。董宝磊^[1]等分析了ISOS新型测报业务软件的功能及作用，通过对ISOS软件文件内容与样板文件进行比对，报警提示观测仪器可能出现的故障;魏宽^[2]分析ISOS-HC综合集成硬件的组成结构和运行原理，对使用过程中遇到的问题进行解决，从而提高管理人员的维护水平;凌莉^[3]等总结分析了新型自动站故障应急办法，并对整点数据异常该如何处理进行了总结归纳;张志龙^[4]等研究新型自动气象站数据备份的方法设计和应用，理清工作中数据备份的方法，提高台站工作人员储存数据的能力;郭航^[5，6]等通过对新型自动站ISOS日数据、正点观测异常数据进行分析，并提出数据异常处理方法。但就ISOS软件中根据数据异常如何排除仪器故障的方法相关研究甚少，本文以此为契机，总结归纳工作中疑难故障，以提高值班人员应急处理的能力。

1  ISOS软件中各要素分钟数据均为横线字符

在ISOS数据采集过程中，当值班人员发现ISOS软件数据采集界面新型自動站采集成功率低于100%且最后更新时间非当前时间，状态指示显示为红色（正常情况蓝色），且查看分钟数据所有采集要素均为缺测字符“-”时，此种情况可以判断主采供电异常，维护人员可前去观测场检查主采集器供电情况，并用万用表电压档测量采集器电压是否在工作范围内（正常电压一般在DC 12～14 V），若为正常电压重新上电可以排除故障，此种现象主要是由于仪器长时间运行连接插件松动所造成的;若用万用表测量时无电压，解决方法步骤为：用万用表测量采集箱内市电输入电压是否为220 V、检查刀片开关坏损情况、保险管是否熔断、测量蓄电池电压是否正常、检查接线是否松动或坏损，如有上述情况，修复即可。工作中会遇到重新上电后，在后续的不确定时间采集器会自动断电重启，分钟数据会整体缺测两分钟，这种情况一般是因为供电系统中有接触不良现象，比如保险管或电接线有松动，重新旋紧便可解决问题。

2  ISOS软件中能见度分钟要素数据异常

2.1  分鐘数据夜间连续出现斜杠字符

如图1所示，能见度分钟数据夜间出现斜线字符（图1中并非夜间数据，仅展示有斜杠出现时的数据问题），但白天数据正常。若出现此种情况，故障点一般判断为能见度传感器故障。处理方法：将笔记本与能见度采集器调试口连接，运行串口调试软件，通信参数设置为9600 N 8 1，输入READDATA，若返回实时数据，可判断能见度采集器工作正常;若返回历史数据或无数据，在线路无破损松动的情况下，可判断传感器出现故障，需更换备件，及时将设备返厂维修，替换新传感器时，先将整个系统断电，保证传感器的发射端在北侧，接收端位于南侧。采样区安装高度距下垫面2.8米，检查传感器的电路连接是否正确，确定无误后给传感器供电。

2.2  分钟数据间断性出现星样字符

如图1所示能见度分钟数据间断性出现星样字符，出现此种情况，一般情况下为通讯线航空母头松动、接触不良、镜头污染所造成。处理方法：值班人员可前去观测场，将与传感器连接的航空母头重新拔插即可。在日常工作中对镜头的清洁不到位也会出现采集数据异常的情况，因此需要在每周的周维护工作中检查镜头，用异丙醇润湿无绒软布后擦拭镜头，确定保护罩内和镜头没有冷凝水、树叶、蜘蛛网等，遇有沙尘天气，天气结束后需及时擦拭镜头，便可确保能见度数据的正常采集。

2.3  分钟数据连续出现横线、斜杠字符

能见度分钟数据数小时连续出现横线、斜线字符，而后数据又恢复正常。此种情况的故障点多出现在能见度采集器上。处理方法：用万用表检查采集供电是否在DC 12～ 14 V;观察采集器指示灯闪烁状态（正常情况下为秒闪），若闪烁不正常，则判断采集器故障，需更换采集器;若闪烁正常，用笔记本电脑直连传感器读取数据，若数据正常，则可判断采集器故障。

3  ISOS软件中小时数据蒸发量异常

如图2所示，图中小时数据中，小时累计蒸发量长时间为0，计算值明显错误，分钟数据中主要表现为蒸发水位忽上忽下，且变化值非常小，差值一般在0.1～0.3。

此种情况可判断E-601B型蒸发筒内的溢流口与测量筒内的最大值刻度未处在同一水平，处理方法为：

（1）用直径0.8 cm的软管注满水，且需将软管内的气泡排空，否则会影响调平的准确度，一人将软管的一头固定在溢流口的一端，将管内的水位与溢流口水位保持水平，另一人则需在测量筒的一端调整百叶箱的高度，使测量筒的最大刻度值与管内的水位保持水平，这样就可以保证溢流口与测量筒最大刻度值处在同一高度。

（2）加水测试，在E-601B型蒸发筒内加水至溢流口处且处于溢流状态，测量筒内水位到达最大刻度线且保持不变，ISOS软件中分钟数据蒸发水位值为100，达到此种效果，说明调平完毕，故障解决，数据恢复正常。

在日常工作中，尤其是在春秋季，昼夜温差较大，会出现小时数据中夜间有蒸发量而白天没有，分钟数据中蒸发水位随着白天温度升高反而增加的情况，此种情况可判断为蒸发筒至测量筒连接管内壁上有气泡，因热胀冷缩的原理，造成白天水位增加而夜间减少，从而影响蒸发量的测量，将管壁清洗干净，即可解决问题。

4  ISOS软件中地温、草温数据异常

4.1  分钟数据全部显示斜杠字符

如图3所示，图中地温、草温分钟数据全部显示斜杠字符，故障点可判断为电源或通信故障。处理方法：前去观测场查看地温分采集器运行指示灯“SYS”是否秒闪，如果不亮或闪烁不正常，测量地温分采工作电压是否为DC 12 V，若不正常可判断为电源故障，此时需要检查主采集器箱内防雷板地温供电是否正常，检查主采供电箱内保险丝是否松动，刀片开关是否破损等造成的供电不稳定现象;检查主采箱面板下地温供电航空母头是否松动或破损，如有上述情况需修复，或者直接更换地温电缆。

4.2  单支或多支地温分钟数据间断显示斜杠字符

如图4所示，图中单支或多支地温分钟数据间断显示斜杠字符，故障点可判断为传感器连接线路不良。

处理方法：首先检查地温分采面板上对应的故障地温连接插件是否有虚接的现象，如有则修复;其次检查地温接线盒接线是否有松动，如有则修复;如若采用上述方法之后，问题仍然未解决，则需用万用表电阻档（200 Ω）测量接线盒一端地温传感器的电阻，根据计算公式T= [（R₁-R₂）-100 Ω]/0.385，其中R₁为1脚与3脚之间的电阻，电阻值一般在100 Ω左右;R₂为1脚与2脚之间的电阻，电阻值一般在0～8 Ω左右，如果计算出的值与实际地温值相差很大，或者测量的电阻值为0，则可判断地温传感器故障，需更换传感器，否则可判断地温接线盒到地温分采连接线缆故障，需更换通信线缆。采集数据中会出现单支地温数据跳变的情况，常常超过气候极值，遇到此种情况，直接前去仪器室取备件更换即可。

5  结  论

地面气象观测自动化改革业务运行以来，对台站数据传输、数据存储入库的及时性有了更高的要求，发现数据异常，及时处理故障已成为值班人员最基本的工作能力，通过ISOS业务软件查看数据可直观、便捷的发现气象数据异常，初步判断故障点，为排除故障节省时间，从而保障设备的稳定运行。经过实际工作中遇到的问题及解决的方法，总结归纳以下几点：

（1）业务值班人员通过查看ISOS首页时，若发现状态栏为非绿色状态，可直接判断自动站数据异常。查看最后更新时间非当前时间时，可初步判断采集器断电或通信异常。

（2）新型自动站、能见度、天气现象、日照、视频智能观测仪、冻土等若有一项采集成功率达不到100%时，可判断相应分采或采集器出现故障。

（3）能见度仪在传感器发射端或接收端端子发生故障较频繁，当遇到白天有能见度而夜间无能见度数据时，一般可判断能见度传感器出现故障，需要返厂维修。

（4）大型蒸发传感器在日常工作中起初的调平工作非常重要，若溢流口与测量筒内最大刻度不在同一水平线上，会造成小时蒸发量计算异常，调平后方可解决问题。

（5）地温分采因涉及地表、浅层地温，深层地温、草温共计10支传感器，日常工作遇到的疑难问题较多。若出现单支数据缺测，一般可判断传感器接线虚接或传感器故障;若地温分采整体无数据，通常可判断分采电源故障或CAN线传输故障，通过观察分采指示灯和使用万用表测量电压便可解决问题。

参考文献：

[1] 董宝磊，李冰，孙秀恒，等.新型自动气象站ISOS数据异常报警及预处理 [J].电脑知识与技术，2016，12（34）：89-90.

[2] 魏宽.气象自动观测设备中的ISOS-HC/A故障诊断及排除 [J].内蒙古气象，2016（6）：32-34.

[3] 凌莉，农文军.新型自动站故障应急办法及正点数据异常处理 [J].气象研究与应用，2016，37（S1）：140-141.

[4] 张志龙，尹雪梅，成晓裕.新型自动气象站数据备份方法设计与应用 [J].安徽农业科学，2016，44（25）：152-155.

[5] 郭航.新型自动站ISOS日常数据处理方法 [J].青海气象，2016（2）：54-56.

[6] 葛庆云，夏志芬，袁学所，等.ISOS软件正点观测异常数据的处理方法 [J].安徽农学通报，2017，23（8）：160-162.

作者简介：张玉（1984—），女，汉族，河南项城人，工程师，本科，研究方向：气象预报服务和综合气象观测。

收稿日期：2021-04-09