張佳友

(南鄭區(qū)氣象局，陜西漢中 723100)

我國自主研發(fā)的北斗通信系統(tǒng)具有覆蓋范圍廣、不受地域影響、不受時(shí)間限制等特點(diǎn)[1]。利用北斗通信系統(tǒng)的短報(bào)文通信功能，將采集到的氣象數(shù)據(jù)發(fā)送給北斗衛(wèi)星，通過北斗衛(wèi)星完成數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)發(fā)送到地面中心站，這種通信方式特別適合一些位置偏遠(yuǎn)的高山氣象站或者移動(dòng)通信基站信號比較弱地方的氣象觀測站使用[2]。如安置在秦嶺、巴山的氣象觀測站中有一部分建于海拔較高、移動(dòng)通信信號較差的地方，這些設(shè)備選用江蘇省無線電科學(xué)研究所有限公司生產(chǎn)的DCP(data collection platform，數(shù)據(jù)收集平臺)自動(dòng)氣象站，即基于北斗衛(wèi)星通信的氣象觀測站。這些設(shè)備始建于2013年，經(jīng)過數(shù)年運(yùn)行，目前已進(jìn)入故障多發(fā)期，本文從北斗通信氣象觀測站常見故障處理出發(fā)，總結(jié)相關(guān)的維護(hù)維修經(jīng)驗(yàn)，以期提高技術(shù)保障人員對北斗通信氣象觀測站的故障處理與維護(hù)能力。

1 DCP自動(dòng)氣象站的結(jié)構(gòu)

DCP自動(dòng)氣象站主要由供電系統(tǒng)、ZQZ-BH2型數(shù)據(jù)采集器及北斗通信組件構(gòu)成(圖1)。該類型自動(dòng)氣象站采取雙電源供電系統(tǒng)：一個(gè)供采集器使用，一個(gè)供DCP通信使用，兩個(gè)電源均為12 V供電系統(tǒng)。北斗通信組件由北斗通訊主機(jī)、北斗天線、北斗饋線和通信卡組成。

圖1 DCP自動(dòng)氣象站結(jié)構(gòu)圖

2 常見故障描述與分析

DCP自動(dòng)氣象觀測站常見故障主要有中心站完全收不到數(shù)據(jù)或中心站偶爾能收到數(shù)據(jù)但到報(bào)率很低。對于完全收不到數(shù)據(jù)一般是由于供電系統(tǒng)、北斗通信系統(tǒng)或者數(shù)據(jù)采集器出現(xiàn)了故障。中心站偶爾能收到數(shù)據(jù)但到報(bào)率很低一般是由于DCP自動(dòng)氣象站通信設(shè)備長時(shí)間運(yùn)行后出現(xiàn)了信號模塊老化性能下降等情況[3]。DCP自動(dòng)站通信模式為采集器主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)到中心站，除了設(shè)備本身問題外還與北斗衛(wèi)星、地面總站調(diào)整因素等有關(guān)。出現(xiàn)故障后一般應(yīng)到現(xiàn)場進(jìn)行排查處理，對于不穩(wěn)定的設(shè)備或部件需要及時(shí)更換。

3 故障的排除

3.1 檢查供電系統(tǒng)是否正常

DCP自動(dòng)站有兩個(gè)電壓為12 V的供電系統(tǒng)，分別供數(shù)據(jù)采集器和DCP通信主機(jī)使用。檢測步驟如下。

檢查PV控制器(控制太陽能電池板對蓄電池充電及蓄電池對設(shè)備供電)的工作指示燈，正常情況下亮綠燈。用萬用表測量PV控制器上的各端電壓，正常情況下，電池電壓為12～13 V，輸出電壓為12～13 V。如PV控制器指示燈紅燈亮，輸出端無電壓或電池電壓過低，則需要對PV控制器、電池、太陽能板依次排查，對不能正常工作的部件進(jìn)行更換。

需要注意北斗通信主機(jī)電源是由數(shù)據(jù)采集器通過繼電器控制開關(guān)的，正常情況下只有在整點(diǎn)前發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)開始通電，數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后斷電，通電時(shí)間只有3 min。

3.2 北斗通信故障排除

3.2.1 通過北斗通信主機(jī)指示燈判斷 北斗通信主機(jī)上有電源指示燈和標(biāo)識為Ⅰ、Ⅱ的兩個(gè)信號通道指示燈。電源燈亮，說明供電正常。正常情況Ⅰ和Ⅱ燈常亮，如有閃爍或均不亮說明信號或主機(jī)有問題，可以通過軟件進(jìn)一步測試排查。

3.2.2 運(yùn)行狀態(tài)檢查 將筆記本電腦RS232串口與北斗通信主機(jī)的測試串口用公頭的數(shù)據(jù)線連接。打開神州天鴻終端測試軟件“terminal”，點(diǎn)擊“串口”按鈕，設(shè)置串口號為相應(yīng)計(jì)算機(jī)的通訊串口號，波特率設(shè)置為“9600”，數(shù)據(jù)位設(shè)置為“8”，奇偶校檢設(shè)置為“無”，停止位設(shè)置為“1”，然后點(diǎn)擊“確定”按鈕，點(diǎn)擊“終端狀態(tài)”按鈕查詢終端狀態(tài)信息，主要檢查通道1和通道2功率電平(一般至少保證1個(gè)通道達(dá)到“4”)。如果通道1和通道2功率電平都沒有達(dá)到“4”，需要檢查天線安裝位置是否有遮擋以及天線周圍是否有干擾，天線的饋線、插頭是否有松動(dòng)，解決方法為改變安裝位置或方位。

3.2.3 通信質(zhì)量檢查 運(yùn)行“terminal”軟件，點(diǎn)擊“通信測試”按鈕進(jìn)入測試窗口，測試北斗設(shè)備通信質(zhì)量。輸入通信地址(例如169156，北斗通信主機(jī)上的標(biāo)簽貼有本站號碼或者在終端狀態(tài)中顯示號碼)和通信次數(shù)(1次即可)，測試內(nèi)容可隨意填寫如“123456”，點(diǎn)擊“開始”按鈕。正常情況下，計(jì)算機(jī)界面會自動(dòng)彈出“收件箱”，顯示剛測試輸入的內(nèi)容，通信成功率為100%；如果不正常就不會返回?cái)?shù)據(jù)，通信成功率為0%，則需要分別更換北斗通信主機(jī)、天線、饋線和卡等，依次重復(fù)測試來判斷故障出現(xiàn)的環(huán)節(jié)。

由于北斗通信主機(jī)電源由數(shù)據(jù)采集器通過繼電器控制，正常情況下通電時(shí)間只有3 min，所以用“terminal”軟件測試時(shí)需要重啟采集器，采集器啟動(dòng)之后到第1個(gè)整點(diǎn)之間不對繼電器控制，北斗通信主機(jī)會在此期間保持供電。

3.2.4 更換通信卡方法 打開DCP主機(jī)通信卡蓋，按住頂針拔出通信卡座，更換通信卡。通信卡的芯片面朝外插入主機(jī)卡槽，注意避免插歪。

3.3 檢測數(shù)據(jù)采集器工作是否正常

在保證供電系統(tǒng)電壓正常情況下，檢查采集器工作指示燈狀態(tài)，正常情況下指示燈應(yīng)為“秒閃”，若指示燈常亮或不亮，說明采集器有故障需要更換。

將計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集器通過RS232串口線連接，利用“SSCOM32”工具軟件進(jìn)行調(diào)試檢測，設(shè)置通信協(xié)議為“9600 8 1 N”，通過終端命令進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)采集功能檢查。一般用TEST命令查看，如果返回?cái)?shù)據(jù)正常即可判斷采集器正常。

4 冷壩埡DCP自動(dòng)氣象站維修實(shí)例

4.1 故障現(xiàn)象

中心站完全收不到數(shù)據(jù)。經(jīng)分析，中心站正常且參數(shù)配置沒有做過調(diào)整，初步判斷為DCP自動(dòng)氣象站終端故障，需到現(xiàn)場檢修。

4.2 維修過程

4.2.1 通過指示燈判斷 首先檢查了DCP自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)采集器的供電，PV指示燈亮綠燈正常，電池電壓及供設(shè)備電壓均為12 V，數(shù)據(jù)采集器指示燈正常。接著檢查北斗通信主機(jī)的供電，PV指示燈亮綠燈，電池電壓及供設(shè)備電壓均12 V，但北斗通信主機(jī)電源燈不亮。由于準(zhǔn)備工作不足，對北斗通信主機(jī)供電原理沒有掌握，誤判斷為北斗通信主機(jī)供電線路出了故障，于是將供電線路改為PV直接對通信主機(jī)供電，但問題沒有得到解決。

4.2.2 采集器檢測 利用“SSCOM32”串口調(diào)試工具對ZQZ-BH2采集器進(jìn)行檢查，運(yùn)行“test”命令顯示常規(guī)要素采樣數(shù)據(jù)，初步判斷采集器正常。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)再對采集器的COM1通信口進(jìn)行了檢查，COM1口通過RTG三根線實(shí)現(xiàn)與北斗主機(jī)間的信號傳輸，其中R為接收線、T為發(fā)送線、G為地線。經(jīng)過測量，串口工作電壓異常(正常為5 V左右工作電壓)，判斷采集器串口故障，更換了采集器。并先后用DCPCID命令檢查數(shù)據(jù)發(fā)送地址(中心站DCP卡號)，用DCPSID命令檢查本機(jī)通信地址(站點(diǎn)DCP卡號)(如果不正確就用命令帶參數(shù)模式進(jìn)行設(shè)置)，發(fā)現(xiàn)參數(shù)配置正確，但問題仍沒有解決。

4.2.3 北斗通信主機(jī)測試 用“terminal”軟件對北斗通信主機(jī)進(jìn)行測試，不能返回正常的狀態(tài)信息，判斷北斗通訊主機(jī)存在故障。將北斗通訊主機(jī)和天線進(jìn)行更換后，測試通訊正常，查詢中心站發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收也已正常。

4.2.4 故障分析 根據(jù)本次故障的兩個(gè)故障點(diǎn)判斷，認(rèn)為雷擊是造成北斗通信系統(tǒng)損壞和采集器串口損壞的主要原因。觀測站安裝時(shí)雖然做了可靠的接地避雷設(shè)施，但該站所處位置地勢較高且四周空曠，極易發(fā)生雷擊風(fēng)險(xiǎn)，雷擊時(shí)產(chǎn)生的電磁脈沖引起了設(shè)備的故障。

5 結(jié)語

北斗通信氣象觀測站是針對現(xiàn)有移動(dòng)通信信號覆蓋不到的區(qū)域獲取第一手直接的氣象觀測數(shù)據(jù)的一種非常實(shí)用和重要的觀測設(shè)備，具有穩(wěn)定性高，受自然災(zāi)害影響小，更能在極端天氣災(zāi)害發(fā)生時(shí)提供氣象保障服務(wù)觀測數(shù)據(jù)，未來應(yīng)用前景廣闊。文中對北斗通訊氣象觀測站常見故障的檢測維修進(jìn)行了分析，介紹了維修中需要注意的關(guān)鍵點(diǎn)和具體的檢測方法與步驟。在將來的工作中將結(jié)合實(shí)際進(jìn)一步積累更多的北斗通信氣象觀測站的維護(hù)維修保障經(jīng)驗(yàn)，發(fā)揮氣象觀測在氣象工作中的基礎(chǔ)性作用，為氣象防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)和生態(tài)文明建設(shè)提供氣象保障服務(wù)。