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常见自动气象站仪器故障的分析处理

​林伟 胡文红

新疆和静县巴仑台气象站,841312

摘要: 通过对自动气象站采集器、温湿传感器、风传感器、地温传感器和雨量传感器出现故障时的情况进行分析,以便为气象站观测员的日常工作提供指导。
关键词: 自动气象站;仪器故障;分析处理
DOI:10.12721/ccn.2021.157052
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目前,我国各级气象台站大都使用双套自动气象站仪器采集数据,自动观测较人工观测获取数据更加便捷,气象要素观测的代表性、准确性和及时性都有所提高,减轻了测报工作人员的工作量,更能反映大气近地面层的真实状况。当自动站出现故障时,只要掌握故障分析和判断的基本原则,按照一定的步骤去排查,则可凭台站人员具备的基础知识和经验,而无需电子方面高深的专业知识和复杂的仪表,即能找到和排除故障。

一、故障分类:

1、气象要素测量性能下降

即一般所说的超差或测量数据严重错误,其特征是自动站正常。这类故障的判断和排除比较容易,故障原因多半是传感器性能下降引起的。

2、自动气象站工作不正常

即自动气象站无法正常完成采集、计算、存储、显示、输出数据等功能。这类故障原因较多,判断和排除比较困难。属于软件方面的,有计算机操作系统部分功能组件是否启动、软件之间的冲突以及计算机病毒或杀毒软件和安全卫士设置不当等引起的;属于硬件方面的,多半是电源系统故障引起的。有时,强雷电能损坏采集器,导致自动站不能正常工作。

3、业务测报软件遇到麻烦

即使用业务测报软件进行采集编报、数据维护、报表处理时会出现一些小的错误。

4、计算机等外设故障 

二、故障分析和判断的基本原则:

1、安全原则

插拔电源时,请牢记:采集器、后备电源、微机、UPS、打印机都与市电相接,插拔电源插头时,千万要注意安全。

 2、逻辑原则

逻辑原则指依据电原理分析的原则。当发生故障时,应依据电原理进行分析。

3、分解原则

新型自动气象站站的组件很多,有时,分析的结果可能有多个原因和多个组件产生故障,在这种情况下,就要脱开部份连接线,把新型站分成几个部分,缩小范围进一步检查分析。

4、替代原则

依据电原理进行分析,可大体上分析出故障部位,但没有得到证实。最简单而又可信的证实就是用好的组件“替代”坏的组件,此时,故障现象就会消失。事实上,若故障现象消失,显示“替代”成功,表明分析判断正确,与此同时,维修也就成功了。

5、记录原则

要把自动站的故障现象、故障判别和维修过程、维修结果记录在案,这对台站积累经验非常有用。同时,还应反馈给制造产商,制造厂商将据此而提高产品质量。 

三、在自动气象站的运行过程中故障判断和维护方法

故障分析和判断的基本步骤

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1、地面综合观测业务软件接收不到数据。遇到自动气象站所有数据未卸载时,首先应查看采集器数据是否正常,如果采集器正常,再检查采集器与硬件串口服务器连接是否正常,接下来检查采集软件是否正常,但在没有查明原因时不要长时间地关闭采集软件,更不要轻易的将采集器断电停止工作,否则将会造成气象数据无法挽回的损失。

2、采集器数据不能传入计算机,实时数据不能显示。此时应检查通讯口是否正常,电缆连接是否正常,串口服务器和光纤通讯转换器是否正常工作,计算机和通讯转换器连接是否正常,软件系统是否被破坏等等。

3、地温传感器故障。地温传感器分为地面地温传感器、浅层地温传感器和深层地温传感器,尤其是浅层地温传感器最容易出现故障。由于浅层地温传感器直接埋入土中,长期受土壤的腐蚀,难免会生锈,影响测量精度,有时出现地温逐渐偏高或偏低,而无野值出现,所以很难发现,只有经过一段时间的对比才能察觉。因此,在雨季应增加地温传感器的维护和巡视,并定期检查各处外露电缆有无破损,浅层支架是否与地面齐平,地面温度传感器是否半露半埋,特别是大风、雨后观察土壤是否出现板结,随时保证地温传感器符合规范要求。

4、温度或湿度数据缺失。温湿传感器过滤罩应每年更换2次,以保证温湿数据正确。温度或湿度缺失,应检查传输电缆是否被鼠咬, 自动气象站电缆一般通过走电缆沟引入观测值班室,时间一长难免有老鼠破坏,而自动站所用电缆比较细,很容易被咬断,如果发现数据异常或缺测时,应首先检查采集器和传感器等外露设备,若没有发现问题,应检查电缆线的情况。例如某站某时的湿度取值为4%,通过值班员分析并与前面的记录比较判断属不正常记录,立即查找原因,发现温湿电缆线被鼠咬,检查后发现电缆线未被咬断,只是一部分被咬,因此还有数据显示,通过对电缆进行修复,数据恢复正常。

5、风向风速传感器故障。我国北方冬季风沙较大,自动气象站的风向和风速传感器容易脏,如果再加上气温低和雨雪天气,风向和风速器容易冻结。某站2010年2月28日10∶25开始降雨,随着冷空气的到来,气温下降,天空开始飘雪,风速明显加大,值班员监视过程中发现风速显示0.0 m/s,跟踪监视发现风速一直保持0.0 m/s,与目测风向风速数据进行比较,发现两者存在明显的偏差,到观测场查看风杯转动情况,发现自动站风杯停转,确定为风速传感器冻结。值班员随即召集人员爬上风杆进行维修,经过半个多小时的维修,风速数据在下一个正点来临前恢复正常。北方台站冬季出现这种情况的台站不在少数,但是有的台站却没有及时发现而造成数据的大量丢失。因此,各站在做好仪器维护的同时,要加强仪器的巡视和采集数据的监视。
此异常数据时段的正点2min、10 min平均风向风速用人工补测数据代替或按缺测处理。
6、雨量传感器故障。雨量传感器故障主要分为漏斗堵塞和翻斗故障2种情况,某站某年6月8日10∶36有雷暴,10∶43开始降阵雨,10∶50巡视时发现备份站已经出现0.5 mm降水量,但自动站主站监控界面内雨量栏仍无显示,检查采集软件内其他气象要素数据均正常,随即返回观测场检查雨量传感器,发现漏斗堵塞,没有翻斗计数,经过几分钟的检查调试,很快使雨量传感器恢复正常。某站预审员发现月内几次降水过程自动站雨量传感器观测的总量值与备份站观测的总雨量差值较大,已经超出允许范围。因此,判断为自动站雨量传感器问题,分析发现降水缓和时两者差值较小,降水急时差值大,卸下雨量传感器外罩检查,发现固定翻斗的螺丝松动,雨势急时通过惯性带动翻斗多翻计数,从而造成自动站主站雨量传感器测值偏大。用雨量计量鉴定设备鉴定,倒入10mm水量,大雨量计数值89,小雨量计数值仅88,调整计量翻斗的两个定位螺钉,将两个容量调节螺钉逆时针旋转两圈,其测量误差变化12%左右,再次倒导入10mm水量,大小雨量计数值均为100。

自动气象站的故障原因虽然多种多样,但万变不离其宗,只要我们熟悉了整个系统,掌握了正确的维修方法,明确了维修思路,通过逐步分析故障现象,总能找到故障的根源。维修工作中一定要多向台站询问故障发生的前后经过,仔细分析每一个细节,大胆实践,就一定能顺利的排除各类自动站故障。

参考文献 

[1] 林宏建,王辉,李勇增,等.自动气象站温度异常分析与故障排除[J].广东气象,2010(1):64.
[2] 张立清,张洪卫,陈金光,等.自动气象站异常情况的分析和处理[J].山东气象,2010(1):72-73.