区域自动气象观测站出现故障情况简要剖析

摘 要：对区域自动气象站各要素传感器可能出现的故障原因做出总结并提出了相应的解决办法，为广大基层地面气象观测业务人员和装备保障技术人员熟练掌握区域自动气象站仪器的使用、故障排查和解决方法提供有益参考，以保证区域自动气象站正常运行。

关键词：区域自动气象站;故障;解决办法

1 区域站要素分类

区域自动气象站根据要素分类可分为两要素站、四要素站和六要素站。两要素站主要采用WUSH-RG型采集器，采集要素有气温和降水;四要素站主要采用的HY361/364和WUSH-BH4型采集器，采集要素有风向、风速、气温和降水;六要素站采用的WUSH-BH6型采集器，采集要素有风向、风速、气温、降水、湿度和气压。

2 区域自动气象站组成

区域自动气象站主要由采集器、传感器、通讯系统和供电系统四部分组成。采集器配备存储器，采用动态存储方式;通讯系统采用GPRS无线传输;温度采用铂电阻式温度传感器;雨量采用翻斗式雨量传感器;风传感器通常可选配EL15?1A（风速）和EL15?2D （风向）型的传感器;系统配备蓄电池，太阳能电池板、充电控制模块，充分保障系统的电能供应。

3 故障分析及解决办法

3.1采集器故障分析及解决办法

主采集器故障可根据观察主采集器的指示灯来判断。正常情况下，WUSH-RG、WUSH-BH4/6运行指示灯秒闪（一秒亮、一秒灭），HY361/4网络指示灯、状态灯正常约三秒一闪，如网络指示灯秒闪则表明无线通信模块正在连接到无线通信网络。除观察主采集器指示灯状态外，还可通过排除法判断主采集器是否正常，在排除供电、通讯模块、传感器故障的情况下，可以尝试更换主采集器来解决问题，如果更换主采集器仍不能解决问题，可排查主采集器上的接线端子是有否短路或断路情况，如果是接线端子故障，则需要更换接线端子以解决问题。

3.2温度传感器故障判别方法及解决办法

判断温度传感器故障时，首先检查温度传感器的外观是否损坏，如无损坏再检查业务软件和采集器的相关参数设置是否正确，确认主采集器中是否启用了温湿度分采，之后检查各线缆插头是否牢固，有无脱落或松动，再依次测量气温传感器到温湿度分采再到主采集器的线路，排除断接、短接、错接、破损等故障。以上参数和线缆故障排除后，就要检查温度传感器是否故障，而目前，区域自动气象站中测量温度的传感器主要使用的是铂电阻式温度传感器，利用金属铂在温度变化时自身电阻随之变化的特性来测量温度。通常使用的铂电阻式温度传感器采用Pt100电阻，其采用的是四线制测温原理，以减少导线电阻引起的测量误差。铂电阻温度传感器是通过测量同端和异端电阻值计算温度。用万用表电阻档测量异端之间的电阻值，异端电阻两两不通，电阻值在80～120Ω之间，同端电阻两两相通，电阻值在1～8Ω之间。分别测得异端电阻值R1和同端电阻值R2，用R1减去R2算出铂电阻的电阻大小R，就可根据温度计算公式T=（R-100）/0.385计算出测量时的温度，如果与前实际温度值差值较大，说明传感器故障。如果在误差允许范围内，表示传感器正常。若参数设置、线缆、传感器均正常，应重点检查主采集器CAN总线和温湿度分采是否正常。

3.3雨量传感器故障判别方法及解决办法

雨量传感器常见故障为数据的异常或缺测，首先应检查业务软件和采集器的相关参数设置是否正确，确认主采集器是否启用了雨量传感器，之后检查各线缆插头是否牢固，有无脱落或松动。故障原因之一为干簧管故障，可用万用表的通断档测量雨量传感器的红、黑接线柱的输出信号，计数翻斗每翻转一次应发出一声短路提示音。如干簧管没问题，再将主采集器断电，用万用表测量信号线和端子的短路或断路情况，在主采集器与雨量传感器正常连接的情况下，

先将主采集器断电，通过测量主采集器上的雨量接线端子的通断来判断接线端子是否有故障，用万用表测量时，如出现提示音说明接线端子短路故障，同理，将两根信号线连接至同端时，测量端子处如果没有出现短路提示音，则可判断为线缆或雨量端子处出现断路故障可能。如果出现上述情况，就是信号线和接线端子有问题，需及时更换。

另外，还需考虑漏斗堵塞的情况，如堵塞，用干净毛刷和清水冲洗漏斗即可。而数据偏差也是经常出现的故障之一，如果校准结果出现偏差，需调节容量螺钉，容量螺钉每向内旋转一周，测量误差相应减少3%左右，同理向外旋转一圈，测量误差相应增加3%左右。当校准结果为有规律的正偏差，可将容量调节螺钉向外调节，使翻斗内盛水量增加，计数值减少;如果校准结果为有规律的负偏差，可将容量调节螺钉向内调节，使翻斗内盛水量减少，计数值增大。

3.4風向传感器故障判别方法及解决办法

风向感应器为1个低惯性的单翼风向标。当风向标旋转时，会同时带动格雷码盘旋转，当格雷码盘旋转2.8°时，随之光电管组中就会输出一组7位并行格雷码，然后将7位格雷码盘进行光电扫描后，将数字信号转换为模拟信号输出。

当风向数据明显异常或缺测时，可先观察风向传感器的外观有无损坏，如果发现风向标出现明显变形或转动不灵活的情况，就应更换传感器。如无外观损坏再检查业务软件和采集器的相关参数设置是否正确，确认主采集器中是否启用了风向传感器，之后检查供电系统和各线路中电缆是否有脱落或松动等故障。

当参数设置、供电、线缆均正常时，可通过测量的方法判断传感器是否处于正常状态，在确保电源正常的情况下，可依次测量格雷码信号中各点的电压值，顺序可为D0-D6，将测得的电压值分为高电平为1，低电平为0，测量的电压值在4.5～5V之间输出为高电平，在0～0.7V之间则输出为低电平，然后按从D6到D0的顺序记录下7位格雷码，经转换后算出此格雷码对应的方位。通过与实际方位对比，确定传感器是否故障。如出现故障需及时更换传感器。当风向传感器也正常时，应重点检查主采集器的风向信号测量通道是否正常。

3.5风速传感器故障判别方法及解决办法

当风速数据明显异常或缺测时，首先检查风速传感器的外观是否损坏，若风杯明显变形或转动不灵活，应先更换传感器。如无外观损坏再检查业务软件和采集器的相关参数设置是否正确，确认主采集器是否启用了风速传感器，之后检查供电和各线缆插头是否牢固，有无脱落或松动。可利用万用表依次测量风速传感器到主采集器的各电压节点是否为5V左右，再依次排除接地、风速传感器到主采集器风速信号各节点是否有短路或断路故障，除此之外，如电源供电正常，还可通过测量风速输出信号的电压值，当风杯静止时电压值应为0.7V或4.5V左右;风杯转动时，电压值应在2.5V左右。如果输出的电压值与转动情况不符，说明传感器故障，需及时更换传感器。若参数设置、线缆、传感器均正常，应重点检查主采集器的风速信号测量通道是否正常。

参考文献：

[1] 姜冬梅，薛亮美.区域气象观测站常见故障分析及解决办法[J].山东气象，2010（1）：69-71.

[2] 中国气象局气象探测中心.新型自动气象站实用手册[M].北京：气象出版社，2016：5.

[3] 中国气象局.地面气象自动观测规范（第一版）[M].北京：气象出版社，2020.3.

作者简介：

张琦（1992.11—），女，黑龙江齐齐哈尔，本科，助理工程师，综合气象观测业务方向。