DZZ5型自动气象站常见故障诊断分析

高毅超，林梦婕，陈 强

1.福州农业气象试验站，福建福州 350000；2.福建省福清市气象局，福建福清 350300；3.福州农业气象试验站 350000

自动气象站对我国工农业发展发挥了重要作用，其可以准确监视气象各要素变化。所以，在预防自然灾害方面，自动气象站的稳定运行具有十分关键的作用。为了保证自动气象站的稳定运行，必须保证其设备的稳定运行，但在实际工作中，难免会出现特殊情况，影响检测数据的准确性，导致设备出现问题。因此，相关人员必须加大对自动气象站的研究力度，通过探索其常见故障，采取针对性的处理方法，从而提升数据的可用性与准确性，为各行各业提供更加精准的气象数据[1]。

1 DZZ5新型自动气象站系统结构

DZZ5新型自动气象站采用了嵌入式系统技术和外部总线技术。结构为“主采集器+外部总线+分采集器+传感器+外围设备”，按系统功能分可将气象站分为四大部分，即采集系统、传感系统、通讯系统和供电系统。数据采集系统采用“主采集器+分采集器”的方式是为了实现多气象要素实时监测，提高数据处理能力，其中主采集器是自动气象站核心，主采集器直接挂接温度、湿度、气压、降水量、风速、风向、蒸发等传感器。分采集器为气候、地温、辐射、土壤水分、其他观测分采集器。分采集器均由硬件和嵌入式系统软件组成，硬件系统可支持嵌入式系统正常运行。传感系统包括温湿度传感器、气压传感器、蒸发量测量传感器、辐射传感器等。气象站电源系统分别为交流供电方式和太阳能供电方式。太阳能电源系统由电源控制器、免维护电池和太阳能电池板组成；交流供电电源系统由空气开关、防雷器、电源控制器和免维护电池组成，其中太阳能电池板是自动站电源系统的关键部位[2]。无线通信系统 支 持TCP/IPOverGPRS或CDMA数据通信方式和GSM短消息数据通信方式，2种方式之间可互为备份，按照设定工作参数定时从采集器中下载实时气象要素观测数据，依照通信协议方式发送至中心服务器，同时可接受中心站特定指令完成相关操作。

2 DZZ5型自动气象站的优势与重要性

2.1 DZZ5型自动气象站优势

DZZ5型自动站是为了满足中国气象局对地面气象探测业务的需求，而专门设计、研制的多功能综合气象观测系统。新型自动站采用了最先进的嵌入式系统技术和外部总线技术，采用的是“主采集器+外部总线+分采集器+传感器+外围设备”的结构设计方式。具备高性能、多功能的数据处理能力，具备较强的耐酸雨、防水防尘的能力，采集准确度高、运行稳定可靠，具备较强的防雷击能力，具备远程诊断的功能，低消耗，易扩展，便于安装和维护。

2.2 DZZ5自动气象站的重要性

DZZ5自动气象站仪器主要传感器、采集器、通信系统、供电系统、安装附件、其他辅助件等部分组成，主要通过各个部分的传感器和电源系统运行监测与采集数据，通过稳定的电源系统进行实时不间断的监测监控。随着科技的发展，新型自动气象观测仪器用高性能微处理器为主控CPU，大容量内置存储器，大屏幕汉字图形液晶显示屏，一屏显示多路气象要素数据和图形，便于现场观测，且具备停电保护功能，断电后不会丢失已存储的数据。同时，可以获取观察数据，使观察内容更加丰富，时效性和稳定性更强，有助于气象观测人员管理归类和分析数据，使观测数据更加有效化和准确化，同时预测天气，对区域内的抗灾害能力具有重大意义。由于新型的自动气象站观测仪器的电子元件较多，结构很精密，虽然对天气观测具有稳定性和准确性，但是长时间受到天气、地域、海拔、人为等因素的影响，难免出现故障，一旦出现问题，将会导致气象数据异常，因此新型自动气象观测仪器的日常维护和故障排查是气象站工作的重中之重[3]。

3 DZZ5新型自动气象站的常用方法概述

3.1 溯源法

溯源法是根据自动气象站的故障表现检索运行中可能出现的差错，逐步追溯至源头。在出现故障时，根据自动气象站配备的说明手册说明和常态化运行机制，严谨推敲故障表现与系统原理的因果关系，清晰思考之后快速定位至问题可能出现的地方。比如，当气象要素值缺测或者数值明显偏大或偏小，则表明大概率是传感器或连接线路不正常，可依据从后至前逐个判断的办法回溯源头，并采取相应措施修复。

3.2 替换法

替换法是在排查出可疑故障部位后，以可疑部位原件相同型号的备替换之，替换后检验故障是否被修复，被修复则表明是该部位元件损坏所致的。替换法一般被用于溯源法之后。比如，气温要素的观测数据有跳变现象，通过溯源法锁定至故障点在传感器，则可用温度传感器的备件替换原件，再观察气温跳变现象是否消失，消失则表明原传感器已坏掉，直接更换即可排除。替换时需切断电源，禁止带电操作，避免损坏整个观测系统。

3.3 测量法

测量法主要被用于硬件故障判断，可使用监测仪器测量可能损坏的部位，根据所测结果判断异常所在之处。在判断线缆连接是否正常；传感器或部件电阻、电压、电流是否符合标准；输入输出电源电压是否正常时，均可以测量结果为依据判断故障部位和原因。无可用备件替换时，测量法为准确定位故障的重要方法。比如，系统故障最终锁定在终端计算机显示观测数据异常或缺测，则其症结可能在通信系统或观测设备。通信系统故障的解决思路是先查看计算机与自动站之间的通信正常与否，若可正常反馈表明业务软件无异常，当没有反馈时则表明计算机综合集成硬件控制器之间有硬件故障。当通信系统无异常或故障修复后仍有数据缺测或异常，则去排查自动站设备。

4 常见故障与处理

4.1 电源故障

DZZ5型自动气象站的电源系统，分为交流供电、太阳能供电和交流加太阳能供电3种供电方式。当电源出现故障时，检查输入交流电（空开、电源模块输入），检查输出直流电（电源模块输出、各传感器供电输出），如果输出不正常时，可将所有负载去掉，检查此时电源模块输出情况。通过依次接入负载的方式，可以逐一排除故障部分。

4.2 通讯故障

DZZ5型自动气象站的数据通信系统，可以根据实际使用需求采用不同的数据通信方式。同时，采用串口通信方式、光纤通讯方式、串口服务器通信方式和无线数据通信方式4种通信方式中的一种。当计算机收不到数据、软件界面上显示空白、串口通信监视显示命令超时，用调试线接在采集器上，检查采集器是否正常。通过短路串口的2、3针的方法，检查计算机串口是否正常。或者用万用表检查通信线是否正常。检查光纤模块，或者减产串口隔离器是否正常。

4.3 对雨量检测器的维护和技术保障

我国南部沿海地区，雨季降水量偏多，自动气象站检测设备工作时很容易出现问题，从而导致设备测量的雨量与实际雨量不符或者没有数据显示，致使相关人员无法准确判断雨量信息，进而影响观测数据的质量。这种情况下，就需要气象站内工作人员立即维修故障设备，排查造成问题的原因。不同设备根据不同的情况采取不同的修理方法。注意事项，比如雨量数据出现问题时，这时候就需要维护雨量传感器，检查设备是否出现堵塞情况，若是设备堵塞，则进行全面、细致度检查，排除堵塞原因和物体，对传感器进行处理。另外，在日常设备维护中，若是遇到设备零件损坏的情况，需要及时更换零件，以延长设备的使用年限，此过程需要专业技术人员进行，防止更换零件过程中丢失观测数据。

4.4 温度传感器的维护和技术保障

仪器无法显示温度数据，或者出现不正常的温度数据时，表示温度传感器出现了问题。这时，相关人员需要全方位仔细地检查设备线路连接，以此判断是否因为线路问题而出现温度数据错误，若是，则需要立即改正线路，保证设备能够继续正常运行。

4.5 气压传感器的维护和技术保障

气压传感器是由真空膜盒气压传感装置组成的，当外界的气压发生变化时，设备会根据变化而发生不同的形变，检测员就可以根据形变读出相应的气压数值。气压传感器出现问题，很可能是因为异常供电导致的，需要注意的是，维护人员在解决此类问题时，必须先切断电源，再进行维护工作，否则会出现事故。

5 DZZ5自动气象站的维护和技术保障措施

5.1 确保自动气象站内供电系统运行不中断

自动气象站内的检测设备都是需要供电系统提供电力才可以运行的。若供电系统出现问题，检测设备就无法正常运行，严重会损坏设备。因此，要确保供电设备的正常运行。首先，需要专业人员在日常维护和技术保障的过程中24小时监测供电系统，并立即解决遇到的问题。其次，需要每天检查电路连接设备和耗电装置，不能有丝毫松懈。如果监测设备出现问题，需要及时向上级报告，并根据实际情况维修或者更换设备。

5.2 建立相关的自动气象站维修、技术保障制度

自动气象站的工作设备不但需要设定相应的功能，还需要在恶劣的环境下正常运行，因此需要气象站人员制定完善的制度来管理这些设备，以确保站内日常维护和技术保障工作的顺利开展。首先，针对那些暴露在外的设备，需要重点对待，提高检测、维护、保养的频率。同时在检测过程中，遇到任何问题都需要立即采取紧急措施，切断电源，进行维修工作。恶劣天气后，工作人员需要立即检查设备，并更换损坏的零件，确保不会影响日后的观测工作。

5.3 自动气象站软件需及时升级

需要在软件上处理自动气象站内的设备检测出的数据后，才能呈现出数据。软件能否正常运行也决定了检测数据的准确性，定期更新软件，因此需要定时检测软件。气象检测所用的软件，是由采集器系统、地面气象系统、自动监控系统组成的，这3个部分相辅相成、共同作用，完成气象观测工作，然而这3个系统的作用不同，因此维护方式也不同。采集系统采集数据，工作人员需要定期删除系统垃圾以确保软件能流畅运行；地面观测系统监测天气变化，工作人员需要随时更新软件，确保系统是最新的；自动监控系统是定期校准数据的，确保气象数据的准确性。

5.4 建立健全维护保障制度，提高工作人员素质

气象数据可以由设备自动检测，可是部分维护工作仍旧离不开技术人员。因此，在制定制度时，需要落实到具体技术人员，明确每个技术人员的工作和责任心。同时，站内需要完善奖惩制度和激励制度，让员工的付出得到回报，从而调动员工工作的积极性和主动性。另外，气象局也需要加大人才培养力度，定期开展培训、交流会等活动，为做工提供学习和交流的机会，提高员工自身的素质。气象站需要建立健全的维修保障体系，提高自动化维修和技术支持的规范化与效率化水平，从而发挥员工工作的作用。

5.5 对自动气象站的日常管理加强重视

观测业务工作人员要及时检查和校准观测仪器，保证自动气象站可以正常运行，注重对监测仪器的检修，适当备份重要监测仪器，以避免因仪器故障而造成气象站停止运行而导致数据丢失。气象站监测仪器的安全防护措施主要包括：维持采集器表面的整洁、气象站及其周围环境要保持清洁和平整、经常检查雨量桶是否安装牢固、清洁温湿传感器时使用软毛刷等柔软物、保证气压传感器的畅通、专用气象站计算机终端经常杀毒，并备份。

6 结束语

近些年来，各地自动气象站为当地的经济发展作出了卓越贡献，保障了农业顺利生产，给人们的出行带来了巨大便利。各地自动气象站有针对性地解决容易遇到的问题，及时解决遇到的突发性问题，同时提高工作人员维护和技术保障工作的能力，建立健全的设备管理、维护保障、维修和技术保障、员工奖惩制度，使自动气象站工作可以高效、有序地进行。