劉　云，干兆江，張振魯

（1.肥城市氣象局，山東　肥城 271600；2. 沂源縣氣象局，山東　沂源 256100；3. 青島市氣象局，山東　青島 266003）

自動(dòng)氣象站技術(shù)保障競(jìng)賽應(yīng)試簡(jiǎn)析

劉云1，干兆江2，張振魯3

（1.肥城市氣象局，山東肥城 271600；2. 沂源縣氣象局，山東沂源 256100；3. 青島市氣象局，山東青島 266003）

為了提高業(yè)務(wù)水平，從近幾年參加的技術(shù)保障考試中積累的一些經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)出發(fā)，分別從基礎(chǔ)練習(xí)、心態(tài)調(diào)整、審題和思路、應(yīng)試要點(diǎn)等方面進(jìn)行總結(jié)，希望能對(duì)今后的考試和實(shí)際工作起到一定的借鑒作用。

自動(dòng)氣象站；技術(shù)裝備； 競(jìng)賽裝備

引言

自動(dòng)氣象站技術(shù)保障是各級(jí)氣象行業(yè)競(jìng)賽的科目之一，2012年首次列入，目前沒(méi)有針對(duì)該科目競(jìng)賽特點(diǎn)的分析文章。該科目競(jìng)賽時(shí)時(shí)間緊，題量大，考點(diǎn)多，易失分。此文從參加業(yè)務(wù)集訓(xùn)、省局競(jìng)賽過(guò)程中在自動(dòng)氣象站技術(shù)保障方面積累的點(diǎn)滴經(jīng)驗(yàn)和心得入手，淺析技術(shù)保障科目應(yīng)試中的基本應(yīng)試方法和注意事項(xiàng)。

1　練習(xí)階段

技術(shù)保障考試雖以動(dòng)手操作為主，但是實(shí)際操作離不開(kāi)理論基礎(chǔ)。其涉及到的理論知識(shí)包括各儀器的工作原理、線(xiàn)路圖的簡(jiǎn)單識(shí)別、萬(wàn)用表的正確使用以及其他工具的合理操作等。平時(shí)訓(xùn)練中要對(duì)基本原理和每條線(xiàn)路強(qiáng)加記憶，達(dá)到爛熟于心。在練習(xí)過(guò)程中，還要預(yù)想可能會(huì)出現(xiàn)的故障，用怎樣的思路去應(yīng)對(duì)，想得越多、越細(xì)，考試自會(huì)胸有成竹，得心應(yīng)手。在工具儀表的使用上要反復(fù)練習(xí)，做到熟能生巧。縱觀幾次保障考試，基礎(chǔ)題目一直占有較大比例的分值。若能把這些基礎(chǔ)的內(nèi)容掌握好，既能把握好考試的節(jié)奏，做到穩(wěn)中有序，又能為后面的故障排除部分預(yù)留較多的時(shí)間。

2　調(diào)整心態(tài)

面對(duì)任何考試，考生都應(yīng)保持良好的心態(tài)，特別是對(duì)于以動(dòng)手操作為主的保障考試，心態(tài)的調(diào)整尤為重要。由于考試時(shí)間很短，再加上受環(huán)境的影響，心理容易過(guò)度緊張，從而出現(xiàn)心慌手抖、思維混亂、大腦空白，甚至手拿不穩(wěn)工具的情況，這在很大程度上就影響到考試的正常發(fā)揮，導(dǎo)致成績(jī)不理想。所以，在平時(shí)的練習(xí)或模擬考試中，要多注重心態(tài)的調(diào)整。

臨上考場(chǎng)之前，對(duì)可能出現(xiàn)的考題進(jìn)行預(yù)想，并設(shè)想一下可能會(huì)遇到的突發(fā)情況，想好應(yīng)對(duì)措施，做到有備無(wú)患?？荚囈剡^(guò)程而輕結(jié)果，不能患得患失，這樣才能發(fā)揮出自己的正常水平。

在考場(chǎng)上，更要穩(wěn)定好情緒，保持稍有緊張且略有興奮的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確答題，注重得分效率。考試中，努力做到心無(wú)旁騖，專(zhuān)心致志，盡量不受外界的干擾。保障考試中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些突發(fā)狀況。比如，在2014年山東省競(jìng)賽中，考生在校準(zhǔn)雨量傳感器時(shí)，因底座螺絲問(wèn)題導(dǎo)致底座調(diào)整不平，當(dāng)即請(qǐng)裁判進(jìn)行檢查處理，在裁判處理過(guò)程中，考生繼續(xù)按部就班地做其它題目，并努力穩(wěn)定情緒，暗示會(huì)做得更好。問(wèn)題解決后，又進(jìn)行了雨量校準(zhǔn)的操作，情緒的穩(wěn)定使考生超常發(fā)揮，把校準(zhǔn)誤差調(diào)整到了0.0mm，并最終取得了不錯(cuò)的成績(jī)。

3　認(rèn)真審題

認(rèn)真審題是正確答題的關(guān)鍵所在。正式答題之前一般都會(huì)有5分鐘的閱卷審題時(shí)間。利用這5分鐘，可以先把試卷要求通讀一遍，對(duì)考試內(nèi)容有個(gè)初步印象，理順答題思路。審題時(shí)，務(wù)必逐字逐句地看清題意，不可利用慣性思維，想當(dāng)然盲目作答。差之毫厘，謬以千里，往往一個(gè)微小的字眼，就會(huì)導(dǎo)致答非所問(wèn)，結(jié)果將嚴(yán)重影響答題準(zhǔn)確性，在時(shí)間高度緊張的考場(chǎng)上根本來(lái)不及返工。另外，審題過(guò)程中還要注意提前查看一下設(shè)備、線(xiàn)纜、零件位置的擺放，大致分揀出可能要用到的各種工具。

4　應(yīng)試要點(diǎn)

4.1儀器安裝

考試中多少都會(huì)涉及到部分儀器的安裝與連接。安裝時(shí)要嚴(yán)格按照題目要求有順序、規(guī)范性的、力求美觀的安裝，一定注意安裝細(xì)節(jié)，務(wù)必保證接口連接正確、螺絲擰到位，杜絕因?yàn)榘惭b不當(dāng)引起額外故障的情況發(fā)生。例如連接傳感器或采集器的航空插頭時(shí)，如果前兩道螺絲對(duì)不準(zhǔn)的話(huà)，就容易造成接觸不良，引起通訊或硬件故障。所以在平時(shí)的練習(xí)中，應(yīng)注重培養(yǎng)手感，這樣就能有效降低操作失誤的概率。

安裝過(guò)程中的其他注意事項(xiàng)，概括以下幾點(diǎn)：

（1）電源部分。遵循“安全第一”的原則，嚴(yán)格按照題目要求，進(jìn)行規(guī)范性操作，特別是對(duì)于市電部分。注意用電安全，防止因操作不當(dāng)對(duì)設(shè)備乃至人身造成的不必要的傷害。

若有接地線(xiàn)，也應(yīng)正確連接。

（2）溫濕傳感器。溫度傳感器在左，濕度傳感器在右，兩者感應(yīng)部分高度大體一致，濕度傳感器的黃色保護(hù)帽記得取下。

（3）雨量傳感器。信號(hào)線(xiàn)從雨量傳感器底座穿出后要注意打結(jié)，調(diào)整底座水平，擰緊底座固定螺絲，紅黑信號(hào)線(xiàn)分別接入對(duì)應(yīng)接線(xiàn)柱。用萬(wàn)用表通斷檔測(cè)量干簧管是否工作正常。計(jì)量翻斗和計(jì)數(shù)翻斗保持在同一側(cè)。罩上外筒，擰緊螺絲，并用水平尺在互相垂直的兩個(gè)方向上分別調(diào)整外筒水平。

（4）風(fēng)傳感器。用指南針或羅盤(pán)儀找準(zhǔn)南北向，用水平尺調(diào)整風(fēng)橫臂水平，風(fēng)向傳感器在北，風(fēng)速傳感器在南。檢查風(fēng)向標(biāo)、風(fēng)杯轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活平穩(wěn)，操作過(guò)程中手應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸承部分，不能碰觸風(fēng)向標(biāo)、風(fēng)杯。

4.2測(cè)量調(diào)試

安裝完畢后就進(jìn)入測(cè)量調(diào)試階段。測(cè)量中最重要的是萬(wàn)用表的正確使用。每測(cè)一項(xiàng)要素前，要先把萬(wàn)用表調(diào)至正確的檔位和量程，然后再進(jìn)行相應(yīng)信號(hào)的測(cè)量。常用的檔位和量程有 0～750V交流電壓檔，0～20V直流電壓檔， 0～20A直流電流檔，0～200?電阻檔（電阻較高時(shí)選用0～2k?檔）以及通斷檔。不規(guī)范的操作及使用萬(wàn)用表不但會(huì)被扣分，而且不正確的測(cè)量結(jié)果會(huì)將人引入誤區(qū)，在故障排除時(shí)易做出錯(cuò)誤的結(jié)論。例如華云DZZ5型自動(dòng)站的溫濕分采上有一個(gè)220?左右的電阻，有時(shí)可以采用測(cè)量采集器防雷板上 CAN線(xiàn)高低信號(hào)間的電阻值來(lái)判斷CAN線(xiàn)的通斷，此時(shí)應(yīng)選0～2k?電阻量程，如果在線(xiàn)路完全正常的情況下錯(cuò)選了 0～200?量程，就會(huì)造成測(cè)量結(jié)果超量程的假象，從而使人誤以為CAN線(xiàn)斷路。

4.3故障排除

故障排除按照先易后難的原則，采用分解和替代的方法，逐步確定故障點(diǎn)到最小可更換單元。故障類(lèi)型一般分為通訊連接、參數(shù)設(shè)置、硬件設(shè)備三方面。

4.3.1通訊連接故障排除

微機(jī)與采集器間的通訊故障點(diǎn)主要包括通訊線(xiàn)、光纖模塊。通訊測(cè)試及命令交互可采用串口調(diào)試工具，注意串口工具不能和業(yè)務(wù)采集軟件同時(shí)打開(kāi)，否則會(huì)造成串口沖突。調(diào)試前要先確保通訊線(xiàn)已正常連接，采集器、光纖模塊供電正常（注意觀察采集器的RUN燈和光纖模塊的PWR燈），串口工具的波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)位和流控制分別選為“9600/8/1/None/None”，選擇正確的串口號(hào)，點(diǎn)擊“打開(kāi)串口”，并勾選“發(fā)送新行”。其示意圖見(jiàn)圖1。

圖1　 SSCOM串口調(diào)試工具設(shè)置界面

若發(fā)送命令后，采集器端沒(méi)有指令返回，首先查看光纖模塊的DIP開(kāi)關(guān)設(shè)置，正確設(shè)置應(yīng)為1 在ON，2、3、4在OFF。在確保DIP開(kāi)關(guān)設(shè)置無(wú)誤之后，可以進(jìn)一步通過(guò)觀察微機(jī)近端和微機(jī)遠(yuǎn)端光纖模塊（以下簡(jiǎn)稱(chēng)近端、遠(yuǎn)端）的指示燈來(lái)分析判斷故障點(diǎn)，正常情況下有命令交互時(shí)近端、遠(yuǎn)端的 4個(gè)燈應(yīng)該都會(huì)秒閃。一個(gè)燈都不閃的情況多為DIP開(kāi)關(guān)設(shè)置錯(cuò)誤所致。

（1）若只有近端的Tx一個(gè)燈閃，說(shuō)明近端發(fā)出的光纖信號(hào)未傳至遠(yuǎn)端Rx。可能原因一是兩根光纖未交叉連接，二是近端發(fā)至遠(yuǎn)端收的光纖斷路。以上情況可通過(guò)交叉或更換光纖解決。

（2）若只有近端的Tx和遠(yuǎn)端的Rx兩個(gè)燈閃，說(shuō)明遠(yuǎn)端的RS232與采集器之間中斷?？梢苑謩e測(cè)量RS232 Tx（Rx）與采集器終端R（T）間的通斷，看是否為端子故障導(dǎo)致的信號(hào)不通，或者是兩個(gè)信號(hào)線(xiàn)交叉錯(cuò)連所導(dǎo)致。

Alice (Bob)需要耗費(fèi)4比特的經(jīng)典信息將測(cè)量結(jié)果告知Bob(Alice)和Charlie,而Charlie需耗費(fèi)2比特經(jīng)典信息將測(cè)量結(jié)果告知Alice 和Bob,故本協(xié)議總的經(jīng)典信息耗費(fèi)為10比特。

（3）若只有近端的Tx和遠(yuǎn)端的Tx、Rx三個(gè)燈閃，說(shuō)明遠(yuǎn)端發(fā)出的光纖信號(hào)未傳至近端Rx。應(yīng)檢查遠(yuǎn)端發(fā)至近端收的光纖是否斷路。

4.3.2要素故障排查

通訊正常后，可用samples命令（DZZ4）或OBSAMPLE MAIN命令（DZZ5）進(jìn)行交互，讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

DZZ4和DZZ5讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的界面分別見(jiàn)圖2a、圖2b。

圖2　DZZ4（a）和DZZ5（b）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)讀取界面

采用DMGD命令可以順序顯示讀取2分鐘風(fēng)向、2分鐘風(fēng)速、10分鐘風(fēng)向、10分鐘風(fēng)速、瞬時(shí)風(fēng)向、瞬時(shí)風(fēng)速、分鐘雨量、小時(shí)雨量、氣溫、濕度、水汽壓、露點(diǎn)、本站氣壓。

讀取數(shù)據(jù)后，參照考試提供的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要素值，確定異常要素，然后按照由簡(jiǎn)到繁的原則逐步分析。最好在一個(gè)分鐘時(shí)段（0～59s）內(nèi)進(jìn)行翻動(dòng)翻斗、轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)杯、定位風(fēng)標(biāo)的操作，保證在一個(gè)分鐘時(shí)段可查看全部六個(gè)要素，既節(jié)省時(shí)間，又可以更加準(zhǔn)確地判定。要素異常大致分為3種情況，一是顯示為缺測(cè)符，二是示值為 0，三是與實(shí)際值相差很大。

4.3.2.1雨量

（1）輸入命令SENSTRAT，查看返回值。返回值為1表示傳感器處于開(kāi)啟狀態(tài)；返回值為0表示傳感器處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)輸入SENST RAT 1進(jìn)行開(kāi)啟。

（2）輸入命令SENCO RAT，查看三次項(xiàng)系數(shù)返回值。目前使用的翻斗式雨量傳感器其返回值應(yīng)為“0 0.1 0 0”。

（3）排除參數(shù)問(wèn)題后，再按照干簧管、信號(hào)線(xiàn)和接線(xiàn)端子的順序進(jìn)行依次檢測(cè)，查看是干簧管已損壞，還是信號(hào)線(xiàn)和接線(xiàn)端子短路或斷路造成的。

4.3.2.2氣壓

（1）輸入命令SENST P，查看返回值。返回值為1表示傳感器處于開(kāi)啟狀態(tài)；返回值為0表示傳感器處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)輸入SENST P 1進(jìn)行開(kāi)啟。

（2）輸入命令QCPS P和QCPM P檢查測(cè)量范圍，默認(rèn)為500～1100百帕，超出這個(gè)范圍會(huì)顯示數(shù)據(jù)缺測(cè)。SCV P檢查測(cè)量修正值，默認(rèn)為無(wú)修正值。

（3）檢查供電是否正常。DZZ4的氣壓傳感器可以通過(guò)觀察運(yùn)行指示燈，如果運(yùn)行燈常亮，基本可以排除電源故障。DZZ5的氣壓傳感器沒(méi)有指示燈，只能測(cè)量RS232-5端子上的供電電壓是否為+12V左右。

（4）若以上均正常，再排查信號(hào)電纜的故障。DZZ4的氣壓傳感器2、3、5、7、9腳分別為信號(hào)收、信號(hào)發(fā)、信號(hào)地、電源地、電源正，信號(hào)線(xiàn)的 2、3、5（7）、9針腳分別對(duì)應(yīng)于采集器上氣壓端口的R、T、G和12V。DZZ5的氣壓傳感器信號(hào)線(xiàn)直連在傳感器上，具體線(xiàn)序以電纜上的標(biāo)注為準(zhǔn)。

4.3.2.3風(fēng)向、風(fēng)速

這兩個(gè)要素具有一定的相關(guān)性，可以同時(shí)進(jìn)行排除。

（1）輸入命令SENST WD和SENST WS，查看返回值。返回值為1表示傳感器處于開(kāi)啟狀態(tài)；返回值為0表示傳感器處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)輸入SENST WD 1和SENST WS 1進(jìn)行開(kāi)啟。

（2）輸入命令 SENCO WS，查看風(fēng)速傳感器的三次項(xiàng)系數(shù)。DZZ4為“0 0.1 0 0”，DZZ5為“0.3 0.0489 0 0”，這是由于兩者的風(fēng)速傳感器使用的計(jì)算公式不同造成的。

（3）檢查來(lái)自主采的5V直流供電是否正常。DZZ4風(fēng)向風(fēng)速分別供電，風(fēng)向?yàn)?5V脈沖供電（周期250ms，寬度10ms），風(fēng)速為持續(xù)5V供電。DZZ5風(fēng)向風(fēng)速共用一根供電線(xiàn)路，為持續(xù)5V供電。

（4）檢查輸出信號(hào)。

風(fēng)速為電壓信號(hào)輸出，DZZ4靜止時(shí)為 DC 0.8V或4.9V，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為 DC 3.0V左右。DZZ5靜止時(shí)為DC 0.0V或4.5V，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為DC 2.5V左右。電壓大小根據(jù)不同設(shè)備可能略有偏差，不能作為判斷依據(jù)，只要有明顯的電壓變化，即可認(rèn)為傳感器正常。

風(fēng)向?yàn)?位格雷碼輸出，格雷碼盤(pán)的內(nèi)圈至外圈分別對(duì)應(yīng)格雷碼的高位至低位（D6→D0），采集器的線(xiàn)序從左至右分別為 D0→D6，正好相反，應(yīng)注意區(qū)別。輸出高電位（電壓約為 5V）時(shí)為1，低電位（電壓約為0V）時(shí)為0，可以據(jù)此判斷是否為傳感器故障，再結(jié)合格雷碼與角度對(duì)應(yīng)表可以判定異常的格雷碼位。比較常用也容易記住的是D6和D5兩位。

D6標(biāo)識(shí)東西，風(fēng)向在0°～180°時(shí)D6為0，風(fēng)向在180°～360°時(shí)D6為1。

D5標(biāo)識(shí)南北，0°～90°或270°～ 360°時(shí)D5 為0，90°～270°時(shí)D5為1。其示意圖見(jiàn)圖3。

圖3　D5、D6標(biāo)識(shí)位與風(fēng)向關(guān)系示意圖

假設(shè)風(fēng)向傳感器旋轉(zhuǎn)一周，輸出的風(fēng)向一直維持在0°～180°的范圍，則說(shuō)明D6故障導(dǎo)致沒(méi)有高電位輸出。比如格雷碼1100111所對(duì)應(yīng)的角度為194°，如果D6只能輸出低電位，則風(fēng)標(biāo)停留在194°時(shí)顯示的風(fēng)向讀數(shù)就是格雷碼0100111所對(duì)應(yīng)的163°。也就是說(shuō)此時(shí)180°～360°度范圍的角度總是錯(cuò)誤地輸出為 0°～180°范圍內(nèi)與之呈左右對(duì)稱(chēng)的角度。

同理，如果輸出的風(fēng)向一直維持在 90°～270°的范圍，則說(shuō)明D5故障導(dǎo)致沒(méi)有低電位輸出。

4.3.2.4溫濕度

（1）輸入命令SENST T0和SENST U，查看返回值。返回值為1表示傳感器處于開(kāi)啟狀態(tài)；返回值為0表示傳感器處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)輸入SENST T0 1和SENST U 1進(jìn)行開(kāi)啟。

（2）輸入命令SCV T0和SCV U，查看溫濕傳感器測(cè)量修正值，輸入QCPS和QCPM檢查測(cè)量范圍和質(zhì)量控制參數(shù)。

（3）如果溫濕數(shù)據(jù)同時(shí)異常，應(yīng)首先考慮CAN線(xiàn)和分采供電故障。如果溫濕度有一種數(shù)據(jù)正常，就說(shuō)明CAN線(xiàn)通訊和供電正常。在排除CAN線(xiàn)通訊和供電故障之后，再去考慮溫度傳感器和濕度傳感器同時(shí)故障的情況。

（4）通過(guò)測(cè)量傳感器的電參數(shù)確定傳感器是否故障。

溫度為四線(xiàn)制鉑電阻，同端電阻R1為線(xiàn)阻，應(yīng)為一個(gè)很小的數(shù)值，異端電阻 R2為線(xiàn)阻 R1加上鉑電阻的阻值Rt，阻值范圍為80～120?，Rt與溫度t的關(guān)系式為Rt=100+0.385t。通過(guò)測(cè)量計(jì)算并與實(shí)際溫度比較可以大致判斷溫度傳感器是否正常。測(cè)量電阻時(shí)必須斷電測(cè)量。濕度輸出信號(hào)為DC 0～1V線(xiàn)性對(duì)應(yīng)濕度值0～100%，必須帶電測(cè)量。

4.4答卷注意事項(xiàng)

在考試過(guò)程中，故障維修過(guò)程要以文字的形式體現(xiàn)在答卷上，要把故障排除的詳細(xì)步驟、故障點(diǎn)的最終確定、維修操作的具體內(nèi)容進(jìn)行記錄，記錄過(guò)程中力求準(zhǔn)確明了、言簡(jiǎn)意賅。記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意保留V、℃等單位。

5　心得體會(huì)

細(xì)節(jié)決定成敗，保障考試一定要從大處著眼，小處著手，注重細(xì)節(jié)，不能眼高手低，因小失大。小小的失誤就容易造成大的影響，細(xì)節(jié)上的成功往往決定著最后的成功。裝備保障考試既檢驗(yàn)了考生的水平，也讓考生通過(guò)考試這個(gè)平臺(tái)不斷提高維修水平和能力。

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1005-0582（2016）02-0074-05

2015-12-11

劉云（1978—），女，山東肥城人，學(xué)士，工程師，主要從事綜合氣象業(yè)務(wù)、氣象裝備保障等工作。