陳 寧，蔡 明，彭 軍，陳 城，李中華

（湖北省氣象信息與技術(shù)保障中心，湖北武漢 430074）

0 引言

新型自動(dòng)氣象站是為了滿足地面氣象探測(cè)業(yè)務(wù)要求而設(shè)計(jì)的多功能綜合觀測(cè)系統(tǒng)，是依據(jù)中國(guó)氣象局監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)司《第二代自動(dòng)氣象站功能規(guī)格需求書》要求，按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一功能、統(tǒng)一結(jié)構(gòu)、統(tǒng)一方法、統(tǒng)一規(guī)范的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)生產(chǎn)的一種高精度、高穩(wěn)定、易維護(hù)、低功耗、易擴(kuò)展和具有實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的新型自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)?？梢詽M足現(xiàn)有氣象觀測(cè)站的氣候觀測(cè)、天氣觀測(cè)和區(qū)域觀測(cè)業(yè)務(wù)的需要。同時(shí)，可以廣泛地應(yīng)用到各種相關(guān)的行業(yè)，諸如農(nóng)業(yè)、環(huán)保、水文、交通、能源等領(lǐng)域。在應(yīng)對(duì)氣候變化的研究、人民日常生活保障、防止自然災(zāi)害等，都具有非常廣泛的應(yīng)用。

1 新型自動(dòng)氣象站的基本構(gòu)造

新型自動(dòng)氣象站在湖北省從2012年開始安裝使用，到目前為止，湖北省全部更新為新型自動(dòng)氣象站，其中大部分是DZZ5型新型自動(dòng)氣象站。觀測(cè)員必須熟悉其基本構(gòu)造，日常維護(hù)和一些常見故障的簡(jiǎn)單維修。新型自動(dòng)氣象站觀測(cè)設(shè)備主要由采集器、傳感器、連接電纜、電源等組成，見圖1。由于實(shí)時(shí)性觀測(cè)，要求工作穩(wěn)定、性能可靠。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，需在較短的時(shí)間內(nèi)排除故障，使系統(tǒng)較快的恢復(fù)正常。從全省這幾年的使用情況看，故障原因一是雷擊，二是鼠害造成的短路，三是自然損壞。為此從這幾年維修的情況及一些特殊故障實(shí)例，分析如何確定、檢修和排除故障。

圖1 新型自動(dòng)氣象站結(jié)構(gòu)圖

2 新型自動(dòng)站故障診斷及維修

2.1 全部觀測(cè)數(shù)據(jù)采集不到

（1）故障檢測(cè)。首先檢查電源，正常。開機(jī)后主采集器無(wú)啟動(dòng)的蜂鳴“嘟-嘟”聲。考慮到主采集器自然損壞的可能性較小，檢修時(shí)，按圖2所示步驟進(jìn)行基本檢測(cè)，拔下與主采集器連接的所有傳感器后再開機(jī)，主采集器能開啟，說明沒壞，問題應(yīng)該是出在某一個(gè)傳感器上。將傳感器每個(gè)分別與主采集器連接，當(dāng)接到風(fēng)向風(fēng)速時(shí)，主采集器不能啟動(dòng)，說明該傳感器或連接電纜有問題。用萬(wàn)用表測(cè)其供電端，與線纜的屏蔽層短路了。從地溝的線槽中找到該電纜并檢查，發(fā)現(xiàn)有一處被老鼠咬壞，造成供電的線纜與屏蔽層短路。重新焊接并包扎好后，整個(gè)系統(tǒng)恢復(fù)正常。

圖2 自動(dòng)氣象站檢測(cè)基本步驟

（2）故障分析。由于是所有傳感器的觀測(cè)數(shù)據(jù)都采集不到，并且無(wú)正常的啟動(dòng)蜂鳴聲，此時(shí)很容易判斷是主采集器的故障。新型站主采集器的工作可靠性還是比較高的，在正常使用而非雷擊的情況下，采集器出現(xiàn)故障的情況很少。該故障是由于老鼠咬壞風(fēng)向風(fēng)速連接電纜，造成5 V供電對(duì)地短路而使得采集器保護(hù)系統(tǒng)啟動(dòng)后產(chǎn)生的現(xiàn)象。由于絕大多數(shù)臺(tái)站都沒有備份的主采集器，如果此時(shí)就認(rèn)定是采集器的故障，那么就只能等上一級(jí)保障部門來人檢修或郵寄采集器更換。這樣勢(shì)必需要一定的時(shí)間，造成很長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)資料的缺測(cè)。對(duì)于出現(xiàn)這種故障，臺(tái)站技術(shù)人員在檢測(cè)供電正常的情況下，可以按平時(shí)檢修的方法來壓縮并確定故障的部位，這樣會(huì)很快排除故障，使系統(tǒng)較快恢復(fù)正常。

2.2 溫濕度數(shù)據(jù)采集不到

（1）故障檢測(cè)。臺(tái)站由于有備份的溫濕度傳感器、溫濕度分采和主采集器，首先更換了溫濕度傳感器和溫濕度分采，故障依舊。后懷疑是主采集器故障，換上后，仍然沒有溫濕度數(shù)據(jù)。拔下與主采集器連接的所有傳感器僅保留溫濕度分采與主采集器連接，后再開機(jī)，發(fā)現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)正常。再逐一連接其他傳感器和分采集器，連接到蒸發(fā)傳感器時(shí)，故障出現(xiàn)。說明蒸發(fā)系統(tǒng)有問題。檢查后，發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)傳感器和數(shù)據(jù)線的接頭松動(dòng)，給蒸發(fā)傳感器供電的線路有虛接現(xiàn)象。重新緊固連接件后，故障排除。

（2）故障原因分析。DZZ5型自動(dòng)站的主采集器中，溫濕度分采和蒸發(fā)傳感器應(yīng)該是共用的12 V供電，當(dāng)蒸發(fā)的供電線路短路時(shí)，導(dǎo)致溫濕度分采無(wú)供電而不工作。

2.3 雷擊后溫度、濕度、所有地溫都采集不到，其他正常

故障檢測(cè)。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)看，溫濕度分采和地溫分采都是分別通過各自的CAN（Controller Area Network，控制器局域網(wǎng)絡(luò)）線與主采集器CAN總線連接。在溫濕度分采和地溫分采供電正常的情況下，由于是2個(gè)分采的數(shù)據(jù)都采集不到，這種故障很容易判斷是主采集器的CAN總線接口電路出現(xiàn)問題，如果確實(shí)是這種故障，那么只有更換主采集器。接到故障報(bào)告后，為了判斷是不是主采集器的問題，沒有直接更換主采集器，而是分別斷開2個(gè)分采集器與主采集器的連接CAN線。當(dāng)斷開地溫分采集器的CAN線后，溫濕度觀測(cè)數(shù)據(jù)恢復(fù)正常了。說明主采集器沒有問題。是地溫分采集器出現(xiàn)故障造成主采集器CAN總線接口電路保護(hù)，從而使得溫濕度分采集器的數(shù)據(jù)也不能通過CAN線傳遞給主采集器。更換溫濕度分采集器后，整個(gè)系統(tǒng)恢復(fù)正常。

3 通信線路問題造成所有數(shù)據(jù)采集不到

（1）故障現(xiàn)象。全部觀測(cè)數(shù)據(jù)采集不到。

（2）接到故障報(bào)告來到出線故障的臺(tái)站后，首先檢查供電，正常。開機(jī)后主采集器有啟動(dòng)的蜂鳴“嘟-嘟”聲，說明主采集器自檢通過，損壞的可能性很小。用萬(wàn)用表通斷擋檢查主采集器與綜合硬件集成控制器的RS-232通信連接電纜，3根線纜都不通，說明線纜損壞。從地溝中找到該電纜，發(fā)現(xiàn)被老鼠咬斷，重新焊接并包扎好后，系統(tǒng)恢復(fù)正常。

4 故障的預(yù)防

從以上這些實(shí)例看，鼠害和雷擊是造成故障的主要原因，自然損壞的很少。所以一定要加強(qiáng)鼠害的防治。地溝中的電纜無(wú)論是放在線槽中還是放在線管中，接頭處和電纜出口處一定要堵死，不能留縫隙。觀測(cè)場(chǎng)的防雷工程一定要按要求做好，觀測(cè)設(shè)備和各種機(jī)箱要求接地的一定要接保護(hù)地。同時(shí)自動(dòng)站運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)后，各種接頭都可能出線松動(dòng)跡象，只有做好一切的防護(hù)措施，自動(dòng)氣象站才能可靠運(yùn)行，缺測(cè)率才能大大減少，觀測(cè)質(zhì)量才能大大提高。

5 小結(jié)

舉出幾例新型自動(dòng)氣象站的故障并分析故障原因和排除方法，這些故障有一定的代表性。如果是單一某個(gè)觀測(cè)要素采集不到，那么很可能是該傳感器故障或該連接電纜出現(xiàn)問題，這種情況臺(tái)站人員能較容易判斷并解決。但上述故障往往容易誤判為是主采集器的問題而耽誤解決故障的時(shí)間。所以在系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，應(yīng)及時(shí)判斷故障原因和排除。若不能排除故障或沒有備件的情況下，也能分析出故障的大致原因提供給上一級(jí)保障人員，以便及時(shí)維修。

［1］黃 杰，仲郭軍.新型自動(dòng)氣象站溫濕度傳感器的維修［J］.氣象水文海洋儀器，2016，33（4）：88-90.

［2］楊金玲，張娟.DZZ5型自動(dòng)氣象站常見故障及日常維護(hù)［J］.氣象水文海洋儀器，2017，34（1）：102-104.

［3］周青，梁海河，李雁，劉鈞，曹婷婷，賈樹澤，尹成海.自動(dòng)氣象站故障分析排除方法［J］.氣象科技，2012，40（4）：567-570.