黎錦雷，韋菊，楊玉靜

（1.梧州市氣象局，廣西 梧州，543000；2.武宣縣氣象局，廣西 武宣，545900；桂平市氣象局，廣西 桂平，537200）

新型自動(dòng)氣象站故障分析與排除

黎錦雷1，韋菊2，楊玉靜3

（1.梧州市氣象局，廣西 梧州，543000；2.武宣縣氣象局，廣西 武宣，545900；桂平市氣象局，廣西 桂平，537200）

為了使基層臺(tái)站人員對(duì)新型自動(dòng)站設(shè)備的故障易于處理。通過(guò)對(duì)新型自動(dòng)站硬件故障的分析，找出原因，提出排查的一些思路，以供借鑒。

新型自動(dòng)站；故障分析；排除

對(duì)自動(dòng)站的故障進(jìn)行分析與排除，需要必要的工具，遵循一定的原則，對(duì)整個(gè)自動(dòng)站的軟硬件有足夠的了解，并形成自己的思路與方法，才能快速解決故障。

1 維護(hù)維修必備工具

排查故障必備的工具主要有：筆記本電腦（帶有串口調(diào)試助手軟件）、萬(wàn)用表、USB轉(zhuǎn)串口線（DB9孔）、雙DB9連接線、采集器測(cè)試線、回形針以及螺絲刀等。這些工具是排查故障的得力助手，基層臺(tái)站應(yīng)配備齊全，才能更好開(kāi)展維護(hù)維修工作。

2 故障分析和判斷的原則

自動(dòng)站的維護(hù)維修工作要注意遵循以下幾個(gè)原則：安全原則、邏輯原則、分解原則、替代原則。

安全原則，即插拔電源時(shí)要注意用電安全。

邏輯原則，即分析自動(dòng)站系統(tǒng)的電路原理，從故障的表象出發(fā)，找出最符合邏輯的故障原因，從而判別故障部位。

分解原則，即將整個(gè)自動(dòng)站設(shè)備分解為幾個(gè)部分，各部分獨(dú)立進(jìn)行分析判斷。

替代原則，即根據(jù)電路原理進(jìn)行分析，大致分析出故障部位后，用好的組件替代壞的組件。

3 常見(jiàn)故障分析與排查

3.1 故障類型

從故障類型進(jìn)行劃分，新型自動(dòng)站常見(jiàn)故障可以分為硬件故障和軟件故障。硬件故障包括傳感器故障、通信故障和電源故障。軟件故障則主要是ISOS業(yè)務(wù)軟件的故障。

軟件故障，一般為設(shè)置不正確或者與硬件不匹配所造成，或者為軟件自身的缺陷造成。

傳感器故障，一般為傳感器損壞導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺測(cè)，或者傳感器漂移等造成數(shù)據(jù)測(cè)量值與實(shí)際值偏差較大。

通信故障，主要是通信線路的損壞造成數(shù)據(jù)的異?；蛘呷睖y(cè)，如通信線路的開(kāi)路、短路等。

電源故障，主要是給采集器或傳感器的供電異常而造成數(shù)據(jù)的異常。常見(jiàn)的故障有開(kāi)路、短路、供電電壓異常等情況。

除以上情況外，外界的磁場(chǎng)干擾、自動(dòng)站設(shè)備接地不良等也會(huì)造成測(cè)量數(shù)據(jù)的異常，需要在排除以上故障的影響后進(jìn)行排查。

3.2 故障排查思路

在日常工作中，對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障排查的一般思路是根據(jù)現(xiàn)象確定故障，首先查看相應(yīng)指示燈的狀態(tài)，然后檢查供電情況，最后進(jìn)行測(cè)量、診斷分析、排除故障。通常的故障狀況可以分為整站數(shù)據(jù)異常、某一類觀測(cè)數(shù)據(jù)異常、某一項(xiàng)觀測(cè)數(shù)據(jù)異常等。

3.2.1 整站數(shù)據(jù)異常

新型自動(dòng)站整站數(shù)據(jù)異?；蛘呷睖y(cè)，故障點(diǎn)主要集中在主采集器至計(jì)算機(jī)這一段設(shè)備。或是主采集器的供電故障，或是主采集器死機(jī)或者損壞，或是主采集器至計(jì)算機(jī)的通信線纜、串口出現(xiàn)故障。對(duì)于這一類型的故障問(wèn)題，排查的步驟如下：

（1）測(cè)量供電電壓。測(cè)量主采集器的供電電壓是否在12-14V之間，如電壓異常則為電源故障。

（2）檢查主采集器。查看主采集器的運(yùn)行指示燈閃爍是否正常，必要時(shí)重啟主采集器。如重啟采集器后仍未有數(shù)據(jù)，可使用串口調(diào)試線將筆記本電腦連接主采集器的通訊端口，通過(guò)ISOS軟件或串口調(diào)試工具查看自動(dòng)站數(shù)據(jù)是否正常。如不能正常，則應(yīng)為主采集器故障。如能正常讀取數(shù)據(jù)，則為通訊線路至計(jì)算機(jī)之間的故障。

（3）檢查通訊線路。通信線纜兩端同時(shí)去除串口隔離器后恢復(fù)正常，則為串口隔離器損壞；換用備用通信線纜后恢復(fù)正常，則原通信線纜出現(xiàn)故障；以上兩步均未恢復(fù)正常，則將通信線纜接至備用計(jì)算機(jī)，若恢復(fù)正常，則應(yīng)為計(jì)算機(jī)的串口出現(xiàn)故障。

（4）檢查其他部件。如經(jīng)過(guò)以上排查后，整站數(shù)據(jù)仍異常，則需考慮排查整個(gè)系統(tǒng)的接地情況、有無(wú)外界強(qiáng)磁場(chǎng)等干擾源的影響。

3.2.2 某一類觀測(cè)數(shù)據(jù)異常

某一類觀測(cè)數(shù)據(jù)異常，是指同一類的兩個(gè)或以上要素同時(shí)出現(xiàn)異常或缺測(cè)，如溫度、濕度同時(shí)異常，不同層次的地溫出現(xiàn)兩個(gè)或以上同時(shí)異常等。這一類的故障點(diǎn)一般存在于傳感器至主采集器之間，排查的一般步驟如下：

（1）檢查供電電壓。首先檢查分采集器的供電電壓是否正常（12-14V之間），如不正常，則需檢查分采集器的供電線路是否有開(kāi)路或短路的現(xiàn)象。

（2）主采與分采通訊。檢查分采與主采之間的通訊線纜是否有開(kāi)路、短路的現(xiàn)象。

（3）檢查分采是否正常工作。通過(guò)主采發(fā)命令讀取分采數(shù)據(jù)，或?qū)⒐P記本電腦通過(guò)調(diào)試線連接分采的調(diào)試端口發(fā)送命令，可檢查分采工作狀態(tài)是否正常。也可以直接通過(guò)更換分采的方式排除分采異常導(dǎo)致的故障。

（4）檢查相應(yīng)的傳感器是否正常，傳感器至分采的線路是否正常，接頭是否接好。

對(duì)于某一類要素異常或缺測(cè)的故障，多是由于主采至分采之間的線路（供電、通訊）或者分采的故障引起，而兩個(gè)或以上傳感器以及傳感器至分采的線路同時(shí)出現(xiàn)故障的概率較小。

3.2.3 某一項(xiàng)觀測(cè)數(shù)據(jù)異常

對(duì)于某一項(xiàng)要素異常的故障，排查方法比較簡(jiǎn)單，步驟一般如下：

（1）檢查供電電壓。對(duì)于一定電壓范圍才能正常工作的傳感器，首先測(cè)量傳感器的供電電壓是否正常。

（2）檢查傳感器。便于更換或不易測(cè)量的傳感器（氣壓、濕度等），可直接更換來(lái)判斷是否為傳感器的故障；不便更換或易于測(cè)量的傳感器（如地溫、雨量等），則先通過(guò)測(cè)量傳感器的輸出值判斷是否為傳感器故障再進(jìn)行更換。

（3）檢查線路。排除傳感器故障后，則應(yīng)檢查各個(gè)接頭處是否有接觸不良、接地狀況不佳等。大多數(shù)的傳感器信號(hào)傳輸通道經(jīng)過(guò)防雷板，進(jìn)行線路故障排查時(shí)也需要檢查防雷板對(duì)應(yīng)的通道是否有故障。

3.3 故障排查實(shí)例

3.3.1 整站數(shù)據(jù)缺測(cè)

2014年6月，A觀測(cè)站出現(xiàn)新型自動(dòng)站監(jiān)控軟件界面數(shù)據(jù)全部缺測(cè)的情況。

值班員發(fā)現(xiàn)異常情況后，關(guān)閉并重啟業(yè)務(wù)軟件，故障依舊。打開(kāi)采集箱后，觀察到主采集器指示燈不亮，使用萬(wàn)用表測(cè)量發(fā)現(xiàn)供電電壓遠(yuǎn)低于正常值，初步確定為電源供電故障。

值班員再次檢查發(fā)現(xiàn)采集箱內(nèi)的交流供電空氣開(kāi)關(guān)呈斷開(kāi)狀態(tài)，測(cè)量交流供電電壓正常，閉合空氣開(kāi)關(guān)后，采集器工作指示燈恢復(fù)正常。此時(shí)ISOS業(yè)務(wù)軟件正常接收到數(shù)據(jù)。故障排除完成。

分析此次故障，可以判斷為市電的空氣開(kāi)關(guān)異常斷開(kāi)，蓄電池長(zhǎng)時(shí)間放電電量耗盡而導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺測(cè)。這種情況跟值班員日常巡視儀器不夠細(xì)心有關(guān)。

3.5.2 某一要素異常

2015年3月，C站某日在一次降水后發(fā)現(xiàn)新型自動(dòng)站無(wú)雨量數(shù)據(jù)，而備用自動(dòng)站的雨量為4.8mm。值班員直接用萬(wàn)用表通斷檔檢測(cè)雨量傳感器兩個(gè)接線柱（未斷開(kāi)任何線纜）發(fā)現(xiàn)一直導(dǎo)通，于是認(rèn)為雨量傳感器故障，直接更換雨量傳感器后未做其他測(cè)試。

次日第二場(chǎng)降水過(guò)后備用站有雨量而新型站仍無(wú)雨量。第二天的值班員獲悉已更換過(guò)傳感器后，認(rèn)為是線纜出現(xiàn)了故障，于是更換了雨量傳感器通訊線纜，但是檢查發(fā)現(xiàn)問(wèn)題依然沒(méi)有解決，經(jīng)站內(nèi)裝備保障員再三測(cè)量后發(fā)現(xiàn)是連接在主采集器上雨量通道的濾波電容損壞，導(dǎo)致了雨量數(shù)據(jù)的異常。

此次故障的排查，思路應(yīng)該是從傳感器出發(fā)，斷開(kāi)線纜，檢查傳感器是否正常，然后斷開(kāi)線纜與采集箱的連接，檢查線纜是否有故障，最后檢查雨量航空頭至主采集器之間的線路 （包括防雷板、濾波電容等）是否正常。顯然，值班員尚未形成清晰的故障分段排查思路，導(dǎo)致故障無(wú)法第一時(shí)間排除。

4 故障排查思路歸納

通過(guò)以上的分析，可以得出故障排查的一般思路如下圖所示：

由圖中的分析流程，可以快速有序地排除新型自動(dòng)站常見(jiàn)的故障，恢復(fù)設(shè)備的正常運(yùn)行。除了以上的分析步驟以外，在日常的故障排查維修工作當(dāng)中，還需要注意以下幾方面的內(nèi)容：

（1）接地是否良好。接地不良或者線纜的屏蔽線斷開(kāi)，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)的測(cè)量值異常跳變或缺測(cè)，因此需要注意確保設(shè)備的接地良好。

圖2 常見(jiàn)故障排查思路流程圖

（2）外磁場(chǎng)的影響。外界強(qiáng)磁場(chǎng)的影響會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)站設(shè)備處于非正常的工作狀態(tài)，從而影響測(cè)量的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。

（3）市電電壓不穩(wěn)。市電電壓不穩(wěn)，會(huì)影響到電源模塊的正常工作，可能損壞電源模塊。出現(xiàn)異常時(shí)需注意測(cè)量市電電壓的穩(wěn)定性和電源模塊的可靠性。

（4）天氣原因造成的影響。雷擊期間有可能會(huì)造成儀器的短暫性故障，下雨天地溫傳感器泡水也會(huì)造成測(cè)量值的異常，這些情況均需要注意檢查相應(yīng)的儀器。

以上的故障排查思路，有利于臺(tái)站人員更有效地分析排查故障，恢復(fù)自動(dòng)站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保障設(shè)備的穩(wěn)定和數(shù)據(jù)的質(zhì)量。但是，新型自動(dòng)站的故障眾多，本文未能一一覆蓋，僅在于提供一種分析的思路，更多的需要臺(tái)站人員在日常工作中不斷多動(dòng)手，多積累，才能形成自己的分析排查故障的思路，遇到問(wèn)題才能得心應(yīng)手地解決。

［1］黃河，覃偉.SL3—1型雨量傳感器常見(jiàn)故障處理及標(biāo)校［J］.氣象研究與應(yīng)用，2012，33（2）：83-84，88.

［2］鄒哲馨，楊月英.一次自動(dòng)氣象站故障排除實(shí)例分析［J］.氣象研究與應(yīng)用，2012，33（2）：79-80.

［3］胡玉峰主編.自動(dòng)氣象站原理與測(cè)量方法 ［M］.北京：氣象出版社，2004.

［4］莫東偉，于濤，楊林等.談自動(dòng)站故障的檢查和維修方法 ［J］.內(nèi)蒙古氣象，2007，（6）：65.

［5］馬祖勝，鐘偉雄，李漢彬，等.應(yīng)對(duì)自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)缺測(cè)的措施 ［J］.廣東氣象，2007，29（3）：64-65.

［6］李靜鋒，趙艷玲.淺談自動(dòng)站數(shù)據(jù)異常處理方法 ［J］.廣西氣象，2006，27（S1）：145.

［7］廖銘超，韋春艷，覃剛等.新型自動(dòng)站使用方法技巧及注意事項(xiàng) ［J］.氣象研究與應(yīng)用，2014，35（4）：87-88，92.

［8］廖銘超，唐衛(wèi)環(huán)，韋繼忠，等.自動(dòng)氣象站常見(jiàn)故障及數(shù)據(jù)維護(hù)技巧 ［J］.氣象研究與應(yīng)用，2011，32（3）：79-80.

［9］韋信高.中尺度自動(dòng)氣象站故障維護(hù)與分析 ［J］.氣象研究與應(yīng)用，2008，29（2）：87-89.

［10］崔辰.DZZ5新型自動(dòng)氣象站常見(jiàn)故障及處理方法 ［J］.科技創(chuàng)業(yè)家，2014，（6）：156-156.

［11］王建凱等.地面氣象觀測(cè)自動(dòng)化技術(shù)手冊(cè) ［M］.北京：氣象出版社，2014：118-168.

Failures analysis and troubleshooting of new type automatic weather stations

Li Jin-lei，Wei Ju，Yang Yu-jing
（1.Wuzhou Municipal Meteorological Service，Wuzhou Guangxi 543000；Wuchang County Meteorological Service，Wuxuan Guangxi，545900；3.Guiping Municipal Meteorological Service，Guiping Guangxi，537200）

In order to make the failures of the new automatic station equipment fault easy to handle，hardware failures of automatic stations were analyzed to put forward some solutions for reference.

new automatic weather station；failure analysis；troubleshooting

P415.1+2

A

1673-8411（2015）04-0100-03

2015-01-25

黎錦雷（1987-），廣西梧州人，本科，助理工程師，從事地面測(cè)報(bào)工作。