新型自动气象站运行中的关键问题及维修维护

2022-12-16

山西省朔州市朔城区气象局在厂家和市气象局保障中心技术人员的共同努力下, 经过挖置地沟、基础浇筑、设备安装等一系列工作, 顺利完成了新型自动气象站并投入运行使用[1]。新型自动气象站采纳电子信息技术最新发展成果, 运用现代总线技术路线和产品, 较传统自动气象站在硬件结构、处理存储能力和防雷性能等方面都有很大的提升, 具有高可靠性、准确性、易维护以及易扩展等优势;同时, 在原有自动观测要素基础上, 新增能见度观测仪等, 其应用结束了人工观测能进度的历史, 加快了综合气象观测全面自动化的进程[2]。笔者在工作实践过程中, 总结了新型自动气象站运行过程中常见的一些关键故障问题, 并根据工作经验提出维修维护措施, 供台站参考利用。

1 新型自动气象站的结构及特点

一是新型自动气象站采用现代总线技术和嵌入式系统技术, 采纳国家标准并遵循开放的技术路线进行设计, 以CAN总线、RS485和SDI-12方式连接主采集器和分采集器, 主采集器及分采集器均具备统一的物理、应用接口, 实现了兼容、互换的目的。

二是嵌入式系统软件使用Linux2.6.1为内核的Linux操作系统管理软件, 可以在数据采集器端实现高速、复杂的数据运算处理。

三是新型自动气象站将基本气象要素传感器直接挂接在主采集器上, 这就就可实现自动站的最小配置;同时, 还可对自动站作不同配置, 这样就能满足不同观测及不同类别的气象观测站需要, 便于日常开展维护并减小维护成本。已建自动气象站需要增加要素传感器或扩展新的业务时, 只要将新的分采集器或传感器加入系统中作简单的软件升级配置即可, 而不需要再改动系统已有的传感器连接和布线。

四是系统拥有RS232、RS485、RJ45、USB、模拟通道、数字通道和计数通道等可提供多种接入方式。系统配接GPS授时器能够确保系统时钟的准确性;系统以太网络RJ45的接口可以通过网口对采集系统进行访问;并支持Web访问、telnet、FTP等网络功能。大容量CF卡可以大量存储观测数据文件, 至少能够存储6个月全要素分钟数据和小时数据;数据文件采用标准的FAT结构方式, 与终端计算机的通讯采用串口直接连接方式或远程无线传输方式, 具有数据审核功能。

2 常见的故障及处理方法

2.1 采集系统故障

2.1.1 采集单元故障

当采集单元出现故障时, 数据无法正常卸载到计算机, 导致整点资料丢失, 无法监控。温湿度、雨量、风向及风速等数据缺测或者出现乱码现象。出现这些情况的原因一般是由于雷击或电磁干扰等原因造成的采集单元或采集器主板、控制面板损坏而导致数据采集失败。针对这种情况, 要检查采集通信软件参数的设置, 如果不正确应对采集器进行复位, 若采集单元指示灯闪烁不均匀, 则考虑检测或者更换。

2.1.2 通道防雷板故障

若是通道防雷设施出现了问题, 通常就是遭受雷击后导致的防雷板被击穿或者采集器通信板被烧坏, 表现在观测要素值异常。检修时, 用万用表的电阻档对各通道上下进行测量, 查看是否连接相通或是否串通, 如果发现上下不通而和别的串通, 则检修或更换防雷板。

2.2 采集器无数据显示

软件设备和通讯都在正常运行, 但采集器面板上数据指示灯没亮, 数据也不显示, 按要素钮无反应, 这时需要重启采集器。如果数据仍不显示, 需要清除芯片内存储的大量数据, 再重新启动采集器, 此时数据正常显示。

2.3 温湿度故障, 温湿度无数据或者数据不准确

测量温湿度出现故障时, 查看各处接线是否有虚焊现象。湿度如果不准确, 检查传感器所有的接地屏蔽是否接触良好。当出现无数据时, 要用命令查看原始数据, 对传感器自身进行检查, 用万用表测量传感器的输出端和地之间的电压值是否在测量范围内, 如果不在就需要更换。所有的地温同时都没有数据, 则是分采或总线及电源的问题。如果单个地温不正常或者无数据, 通常检查温度传感器, 做单个更换, 如果不能恢复正常, 则维修采通道故障。

2.4 风向、风速无数据

发生风向风速无数据时, 可根据命令查看采集器是否采集到了该数据, 若采集器也无风向风速数据, 则要用万用表对输出端和地之间的电压进行测量, 如果风杯转动的工作电压不到1/2, 需要更换新的传感器;若传感器电压正常, 应考虑采集器通道出现了故障或者其他。

2.5 气压数据异常

新型的自动气象站的气压传感器是数字输出型的, 通过串口查看无气压原始数据。气压值异常, 需先检查静压管连接是否完好, 传感器气嘴口是否畅通。如果正常, 需要更换气压传感器。如果数据仍然异常, 需要更换采集器。

2.6 雨量值异常

雨量值偏小, 小雨时候雨量值一直显示为“0”。此故障产生的原因一般是雨量传感器漏斗、翻斗定位螺钉松动或滤网被灰尘堵塞, 或者是由于雷击致使电路板故障, 干簧管或磁钢损坏。因此, 需要定期清理雨量传感器的雨量筒过滤网上的积存物, 检修通信线路是否破损, 电缆接头是否有松动接触不良, 翻斗是否导通。

3 软件运行过程中存在的问题

新型自动气象站测报软件在日常运行过程中, 可能会出现无数个正点长Z文件更正报现象,

如果主通道内设置出现了2个以上没用的节点时, 说明传输程序是从第2个节点开始传输, 上传的文件保存在了A文件中, 直接向第2节点依次传输, 在传输过程中, 上传的文件没有被删除, 而是在下次传输节点被再次复传输, 导致出现了多个同一文件无数个更正报现象。针对这一问题, 可在通讯组网接口软件的第2个和第3个节点的“通讯类型”处输入空格, 就能避免这种现象。出现文件的传输路径设置保留在A文件夹中, 却不能自动传输的现象是因为一些台站根据上级网络部门提供的参数设置文件传输路径, 而台站在对地面气象测报业务软件设置参数时, 仅更改了“文件传输路径”, 没有对“通讯组网接口软件”中的“自动站组网设置”进行更改, 导致数据不能正常传送。

4 结语

新型自动气象站在台站建成并投入使用后, 在实际运行工作中也不断产生各种故障问题, 而引起故障的原因也是各种各样的。因此, 在日常工作中, 气象观测员要注意对自动站的设备仪器定期进行维护, 充分掌握观测仪器原理, 严格按照仪器设备操作规范工作, 制定日常设备维护方案和故障应急措施, 建立完善的自动站维护制度, 加强软、硬件以及电源系统、通讯系统维护管理, 防患于未然, 减少自动站故障发生机率, 及时更换破损或到期的设备, 总结遇到故障的原因及处理方法, 提高自动站的维修效率, 确保自动气象站的正常运行。

摘要：总结分析新型自动气象站自使用以来常见的一些关键问题, 并针对这些故障提出相应维修处理及日常维护管理措施, 以供参考。

关键词：新型自动气象站,故障分析,维修维护