臧海光等

摘要 簡(jiǎn)述了DZZ4新型自動(dòng)氣象站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，指出了該氣象站運(yùn)行過(guò)程中常見(jiàn)的故障診斷，包括主采集器故障診斷、通信故障診斷、溫濕分采集器故障和地溫分采集器故障診斷、雨量傳感器故障診斷、風(fēng)向風(fēng)速傳感器故障診斷、氣壓傳感器故障診斷等，并提出了處理故障的方法，以期為技術(shù)人員在維修工作中提供參考，從而提高故障排除準(zhǔn)確性，確保新型自動(dòng)氣象站的正常、安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞 DZZ4新型自動(dòng)氣象站；硬件結(jié)構(gòu)；故障診斷

中圖分類(lèi)號(hào) P415.1+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B 文章編號(hào) 1007-5739（2015）01-0246-02

1 DZZ4新型自動(dòng)氣象站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

DZZ4型自動(dòng)氣象站是江蘇省無(wú)線電科學(xué)研究所有限公司嚴(yán)格按照中國(guó)氣象局《新型自動(dòng)氣象（氣候）站功能規(guī)格書(shū)》的要求研制的新一代自動(dòng)氣象站。DZZ4型自動(dòng)氣象站結(jié)合國(guó)家氣象業(yè)務(wù)發(fā)展和當(dāng)前自動(dòng)化技術(shù)，基于多年的自動(dòng)氣象站專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，采用當(dāng)今成熟、穩(wěn)定、先進(jìn)的電子測(cè)量、數(shù)據(jù)傳輸和控制系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，能滿足現(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；該產(chǎn)品具有高可靠性、高準(zhǔn)確性、易維護(hù)、易擴(kuò)展和實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控等特點(diǎn)。自動(dòng)氣象站采用主采集器+外部總線+分采集器+傳感器+外圍設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式。其中主/分采集器核心是主采集器系統(tǒng)，根據(jù)觀測(cè)需要配置相應(yīng)的分采集器系統(tǒng)，采集系統(tǒng)設(shè)備在觀測(cè)場(chǎng)中采用分布式布局，根據(jù)傳感器放置要求布設(shè)各分采集器系統(tǒng)，主/分采集器各自獨(dú)立運(yùn)行，通過(guò)CAN總線連接主采集器和各分采集器，各分采集器通過(guò)CAN 總線傳送觀測(cè)數(shù)據(jù)給主采集器[1]。因此，基于客戶(hù)需求能夠在現(xiàn)場(chǎng)快速實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展，充分體現(xiàn)了靈活性的特點(diǎn)。

1.2 硬件結(jié)構(gòu)

DZZ4型自動(dòng)氣象采集器由1個(gè)主采集器和若干分采集器構(gòu)成，采集器之間采用 CAN 總線互連。DZZ4使用的采集器有WUSH-BH主采集器、WUSH-BTH溫濕分采集器、WUSH-BG2地溫分采集器等。在現(xiàn)場(chǎng)只需接入新的分采集器和傳感器，就可以快速部署從而實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)充，滿足監(jiān)測(cè)需求的變化。CAN總線式自動(dòng)氣象站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

DZZ4新型自動(dòng)氣象站使用的主要傳感器種類(lèi)有模擬傳感器、數(shù)字傳感器、智能傳感器。模擬傳感器包括ZQZ-TW型地溫傳感器、WUSH-TW100型高精度氣溫傳感器、DHC2型濕度傳感器、WUSH-TV2型蒸發(fā)傳感器等；數(shù)字傳感器包括SL3-1型翻斗式雨量計(jì)、ZQZ-TF型風(fēng)向風(fēng)速傳感器等；智能傳感器包括DNQ1型能見(jiàn)度傳感器、WUSH-BTH型溫濕度智能傳感器、DYC1型氣壓傳感器、DSC1型稱(chēng)重式降水傳感器、DSS1型激光雪深傳感器等。

外圍設(shè)備主要包括電源、計(jì)算機(jī)、通信接口、外存儲(chǔ)器。供電系統(tǒng)用以提供整個(gè)自動(dòng)氣象站系統(tǒng)運(yùn)行的電力供應(yīng)[2]。計(jì)算機(jī)常用作采集器的終端以實(shí)現(xiàn)對(duì)采集器的監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)，按照業(yè)務(wù)規(guī)范完成地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)。通信接口主要用于支持本地通信、以備接入本地局域網(wǎng)、掛接GPS授時(shí)模塊和通信模塊等。外存儲(chǔ)器主要用于擴(kuò)大本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)能力。

2 DZZ4新型自動(dòng)氣象站故障診斷

2.1 主采集器故障診斷

當(dāng)所有氣象要素均顯示缺測(cè)、主采集器的運(yùn)行指示燈出現(xiàn)非正常閃爍時(shí)，首先應(yīng)判斷是否是主采集器通道參數(shù)配置錯(cuò)誤[3]。檢查主采集器的接口與計(jì)算機(jī)之間的通信連接是否牢固。在主采集器上用終端操作命令SENST檢查相應(yīng)的傳感器是否被禁用，確保各傳感器處于被開(kāi)啟狀態(tài)。檢查各傳感器是否鏈接正確，各傳感器通道的防雷組件是否已受沖擊失效。若排除以上問(wèn)題，主采集器仍不能正常工作，則可診斷為主采集器故障，需要更換主采集器。

2.2 通信故障診斷

當(dāng)計(jì)算機(jī)無(wú)法與現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)站完成實(shí)時(shí)通信時(shí)，可檢查計(jì)算機(jī)后的通信模塊和電纜是否正常，業(yè)務(wù)軟件通信串口配置是否正確。通過(guò)串口調(diào)試軟件直接給采集器發(fā)送命令，沒(méi)有任何返回信息時(shí)，檢查光纖通信盒中光纖轉(zhuǎn)換模塊收發(fā)燈閃爍是否正常，檢查光纖收、發(fā)連接順序。若溫濕度智能傳感器和地溫分采集器上CANE指示燈閃爍，可診斷為通信出現(xiàn)故障，需要檢查CAN線是否出現(xiàn)故障，主要方法是用萬(wàn)用表蜂鳴檔測(cè)CAN線的通斷；此外還需要檢查CAN通信防雷組件和CAN通信道是否失效。

2.3 溫濕分采集器故障和地溫分采集器故障診斷

分采集器的氣象要素缺測(cè)，在主采集器上用終端操作命令 SENST 檢查相應(yīng)的傳感器是否被禁用，如被禁用，將它們啟用即可。如果CAN指示燈閃爍，則檢查CAN總線連接與終端匹配電阻是否正確、各傳感器連接是否正確并正常工作、分采集器的CANopen指示燈是否正常[4]。如上述配置均正確，則可能是相應(yīng)的通道損壞，需要更換分采集器。

2.4 雨量傳感器故障診斷

雨量值異常主要表現(xiàn)為小雨時(shí)雨量值總為0或雨量值偏小[5-7]。首先應(yīng)該考慮雨量線是否斷路，干簧管或磁鋼是否損壞。排除這2種原因，還有可能是雨量傳感器漏斗、翻斗或?yàn)V網(wǎng)堵塞或被蜘蛛網(wǎng)掛住，翻斗定位螺釘松動(dòng)，雷擊導(dǎo)致電路板發(fā)生故障或周?chē)娖鞲蓴_。

2.5 風(fēng)向風(fēng)速傳感器故障診斷

ZQZ-TF型風(fēng)向風(fēng)速傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)首先檢查連接線纜是否有松動(dòng)。當(dāng)實(shí)際風(fēng)向與采集器采集到的風(fēng)向數(shù)據(jù)有偏差時(shí)，應(yīng)檢查風(fēng)向傳感器上指北針與正北方向是否一致[8]。風(fēng)速數(shù)據(jù)偏小或者出現(xiàn)靜風(fēng)的頻率增多，則應(yīng)考慮傳感器運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間后，軸承受磨損或塵埃進(jìn)入，造成啟動(dòng)風(fēng)速偏大或轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活；冬季降水或者出現(xiàn)霧凇、雨凇時(shí)，結(jié)冰將風(fēng)杯凍住時(shí)，常表現(xiàn)為風(fēng)向正常，風(fēng)速為0。夏季強(qiáng)雷暴天氣后風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)異常，可判斷為傳感器遭受雷擊，應(yīng)及時(shí)更換新的傳感器[3]。

2.6 氣壓傳感器故障診斷

DYC1型氣壓傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)首先檢查系統(tǒng)供電電壓和氣壓傳感器的數(shù)據(jù)線插口是否插好。然后用替換法更換氣壓傳感器，看故障是否排除，以診斷是否為氣壓傳感器故障。

3 參考文獻(xiàn)

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[2] 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.

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[4] DZZ4型自動(dòng)氣象站培訓(xùn)教材[EB/OL].[2014-11-10].http：//wenku.baidu.com/link？url=jYv5CNdPeUM3yPiRSm2-4KMtzCQGNHohhHetCn DBEUKyLAsW9Y2L0YYW986dTTBCvrckc7dl78kqjIoGy0gFeHH0k4dq TqsqLjzvi9tO4hu.

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[6] 崔辰，李京.DZZ5新型自動(dòng)氣象站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及日常維護(hù)[J].科技風(fēng)，2014（2）：58.

[7] 丁圣，王欣.新型自動(dòng)氣象站故障檢測(cè)方法[J].氣象水文海洋儀器，2014（2）：91-95.

[8] 曹興鋒.DZZ4型自動(dòng)氣象站常見(jiàn)故障及處理[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2014（15）：268，271.