黃宇霆 劉小龍 鐘金蓮

區(qū)域自動(dòng)氣象站的技術(shù)保障及維護(hù)探討

黃宇霆1劉小龍2鐘金蓮1

（1.長(zhǎng)沙市氣象局 湖南長(zhǎng)沙 410205 2.瀏陽(yáng)市氣象局 湖南長(zhǎng)沙 410300）

區(qū)域自動(dòng)氣象站作用日益突出，隨著多要素區(qū)域自動(dòng)氣象站的建成投入，后續(xù)的管理、維護(hù)及故障排除等成為熱點(diǎn)問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)長(zhǎng)沙市區(qū)域自動(dòng)氣象站運(yùn)行以來(lái)常見(jiàn)的故障維修進(jìn)行總結(jié)和分析，以為區(qū)域自動(dòng)氣象站的運(yùn)行維護(hù)管理提供參考。對(duì)此，本文首先介紹了自動(dòng)氣象站的結(jié)構(gòu)，然后對(duì)自動(dòng)氣象站的技術(shù)保障及維護(hù)進(jìn)行了分析，并對(duì)自動(dòng)氣象站日常檢修維護(hù)管理工作對(duì)策進(jìn)行了探討。

區(qū)域自動(dòng)氣象站；技術(shù)保障；維護(hù)

1 引言

區(qū)域自動(dòng)氣象站（以下簡(jiǎn)稱(chēng)自動(dòng)氣象站）是根據(jù)中小尺度災(zāi)害性天氣預(yù)警、大中城市、特殊地區(qū)和專(zhuān)屬經(jīng)濟(jì)區(qū)的氣象和環(huán)境預(yù)報(bào)服務(wù)需要，為提高全國(guó)中小尺度天氣監(jiān)測(cè)和臨近預(yù)報(bào)的水平和能力，并應(yīng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要而建設(shè)的地面氣象觀測(cè)站。2005年以來(lái)，在長(zhǎng)沙市人民政府的大力支持下，氣象局在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)、中小型水庫(kù)及地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)均建有自動(dòng)氣象站站點(diǎn)。到目前為止，已經(jīng)建了212個(gè)多要素自動(dòng)氣象站，經(jīng)過(guò)安裝調(diào)試已正式投入業(yè)務(wù)運(yùn)行。為了保障自動(dòng)站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)以及數(shù)據(jù)的正常傳輸，滿(mǎn)足汛期預(yù)報(bào)水平的需求，增強(qiáng)對(duì)中小尺度災(zāi)害性天氣的監(jiān)測(cè)預(yù)警能力，尤其在防汛抗旱、為新農(nóng)村建設(shè)服務(wù)等氣象服務(wù)中發(fā)揮的重要作用。與此同時(shí)，自動(dòng)氣象站的故障率也在不斷升高，維護(hù)保障難度越來(lái)越大，因此，對(duì)自動(dòng)氣象站的技術(shù)保障及維護(hù)措施進(jìn)行探討，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)于保障自動(dòng)氣象站正常運(yùn)行至關(guān)重要。

2 自動(dòng)氣象站的結(jié)構(gòu)

自動(dòng)氣象站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式如圖1所示，首先，由供電系統(tǒng)給采集器提供輸入電源，然后由氣壓、氣溫、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量等傳感器向采集器傳遞信號(hào)，采集器主要負(fù)責(zé)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，并且將信號(hào)進(jìn)行處理后傳遞到通訊單元中，由通訊單元上傳中心站。

圖1 自動(dòng)氣象站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3 自動(dòng)氣象站的技術(shù)保障及維護(hù)

3.1 通信模塊單元故障

當(dāng)自動(dòng)站監(jiān)控軟件上顯示所有數(shù)據(jù)缺測(cè)時(shí)，首先檢查通訊故障，一般出現(xiàn)在SIM卡上，可以往這個(gè)SIM卡上打電話(huà)或把SIM卡放到有GPRS上網(wǎng)的手機(jī)上往別的手機(jī)上發(fā)短信，看卡是否正常通訊，有沒(méi)有停機(jī)的現(xiàn)象。大部分站的SIM卡為了防止語(yǔ)音電話(huà)干擾，已申請(qǐng)關(guān)閉語(yǔ)音業(yè)務(wù)，可以通過(guò)回應(yīng)的提示音來(lái)判斷當(dāng)?shù)匦盘?hào)、是否欠費(fèi)和設(shè)備供電是否正常等情況。當(dāng)語(yǔ)音提示“您呼叫的用戶(hù)已關(guān)機(jī)”，說(shuō)明通信模塊供不上電，可能是太陽(yáng)能電池板、充電控制器故障，造成蓄電池電壓過(guò)低或損壞；通訊模塊和SIM卡損壞，也會(huì)出現(xiàn)這種情況。如果SIM卡是正常通訊的，供電系統(tǒng)也是正常的話(huà)，可能是通信模塊被關(guān)閉，通過(guò)打電話(huà)被激活，如果還是不行的話(huà)，重啟下采集器才能激活通信模塊。

3.2 氣壓傳感器保障與維護(hù)

真空膜盒指的是一種敏感性較高，且比較精細(xì)的部件，氣壓傳感器是自動(dòng)氣象站中十分重要的組成構(gòu)件，因此必須加強(qiáng)對(duì)于氣壓傳感器的日常維護(hù)和檢修。通常情況下，在對(duì)氣壓傳感器進(jìn)行保障和維護(hù)工作中，可以將周邊拔海高度接近站點(diǎn)所得數(shù)據(jù)與自動(dòng)氣象站氣壓傳感器所得測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，經(jīng)過(guò)對(duì)比后，如果差異較大，則說(shuō)明氣壓傳感器存在故障問(wèn)題。在對(duì)氣壓傳感器進(jìn)行維護(hù)管理工作中，必須在無(wú)電的情況下進(jìn)行，避免在維護(hù)過(guò)程中對(duì)氣壓傳感器構(gòu)成損傷，同時(shí)還需要對(duì)各個(gè)供電線路以及數(shù)據(jù)傳輸線路能否正常傳輸進(jìn)行檢查。

3.3 風(fēng)速風(fēng)向傳感器保障與維護(hù)

三杯感應(yīng)器是風(fēng)速風(fēng)向傳感器中十分重要的組成部分，其在日常使用中一般都暴露在室外環(huán)境下，隨風(fēng)搖擺，容易出現(xiàn)腐蝕、老化、磨損等問(wèn)題，在風(fēng)向方面的故障一般表現(xiàn)為測(cè)量結(jié)果與實(shí)際情況不符合，或者在測(cè)量結(jié)果中，缺少風(fēng)向方位的記錄；在風(fēng)速方面的故障一般表現(xiàn)為測(cè)量值為零，或者與實(shí)際情況不符。在對(duì)風(fēng)速風(fēng)向傳感器進(jìn)行日常檢測(cè)過(guò)程中，不僅需要檢查供電線路是否出現(xiàn)接觸不良或者斷線故障，而且還需要采集各個(gè)部件的實(shí)際工況。如果在日常檢修過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)線路老化問(wèn)題，則應(yīng)該及時(shí)更換供電線路以及傳感器部件。

3.4 雨量傳感器保障與維護(hù)

在自動(dòng)氣象站中，雨量傳感器的故障發(fā)生幾率最高，與此同時(shí)，雨量傳感器的故障問(wèn)題也最容易檢測(cè)得到。如果觀測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)際降水量偏差比較大，則就能夠說(shuō)明雨量傳感器具有故障問(wèn)題。常見(jiàn)雨量數(shù)據(jù)異常及故障排除：①雨量數(shù)據(jù)明顯和附近站點(diǎn)雨量數(shù)據(jù)不符；數(shù)據(jù)通訊正常，但雨量數(shù)據(jù)明顯偏大或偏小，可能有以下原因造成：a.雨量筒或漏斗堵塞，導(dǎo)致雨量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。b.采集器雨量通訊問(wèn)題，導(dǎo)致采集器計(jì)數(shù)不準(zhǔn)確。c.電容損壞，導(dǎo)致雨量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。②沒(méi)有雨量數(shù)據(jù)，要檢查以下幾個(gè)方面：a.檢查線路連接是否正常。b.用萬(wàn)用表測(cè)量雨量筒的干簧管是否正常。c.采集器雨量通訊問(wèn)題，導(dǎo)致采集器無(wú)法計(jì)數(shù)。

雨量傳感器在實(shí)際使用過(guò)程中長(zhǎng)期受到雨水侵蝕作用，因此，傳感器內(nèi)部接線容易發(fā)生故障問(wèn)題，對(duì)此，可以采用萬(wàn)用表進(jìn)行檢測(cè)。另外，傳感器線路問(wèn)題也較為常見(jiàn)，一旦發(fā)生傳感器線路問(wèn)題，就會(huì)造成較大測(cè)量偏差，對(duì)此，需要及時(shí)更換，在日常維護(hù)過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)于線路的檢查，并及時(shí)采取有效措施進(jìn)行處理。

3.5 溫度濕度傳感器的技術(shù)保障與維護(hù)

濕度傳感器是電容器，其介質(zhì)為一種特殊的有機(jī)材料，具有能夠透過(guò)水汽的特性，在溫度濕度傳感器的實(shí)際應(yīng)用中，其能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算透過(guò)的水汽量，從而反映出電容器的電容變化情況，據(jù)此就可以得出大氣濕度的實(shí)際變化情況。濕度傳感器的主要部件是電容器，因此，在對(duì)溫度濕度傳感器進(jìn)行故障排查時(shí)，必須在斷電情況下進(jìn)行，并且對(duì)供電線路以及數(shù)據(jù)傳輸線路進(jìn)行檢查，檢查是否有接觸不良或者斷路問(wèn)題，然后采取有效措施進(jìn)行解決，同時(shí)，還需要根據(jù)部件損壞情決定是否需要更新度傳感器件。

溫度傳感器在制作方面利用了金屬導(dǎo)電性的特性，由于鉑金屬的溫度與通電情況下的電阻值為正比關(guān)系，因此，在溫度傳感器的制作方面，一般可以采用鉑金屬進(jìn)行制作?，F(xiàn)如今，外界所測(cè)溫度越來(lái)越高，鉑金屬的導(dǎo)電性逐漸降低，電流降低能夠放映出溫度上升情況。通常情況下，氣象自動(dòng)站溫度傳感器的故障問(wèn)題一般為沒(méi)有測(cè)量值或者測(cè)量結(jié)果為負(fù)，在對(duì)故障問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以對(duì)線路的連接情況進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)，還需要對(duì)電線插頭的連接情況進(jìn)行檢查。

4 自動(dòng)站的日常維護(hù)管理及注意事項(xiàng)

4.1 自動(dòng)氣象設(shè)備檔案化

所謂檔案化是指把所建成的各自動(dòng)氣象站的使用年限、運(yùn)行情況、每個(gè)站故障出現(xiàn)的次數(shù)及日期，詳細(xì)進(jìn)行登記，包括每次的故障現(xiàn)象和處理情況都要一一進(jìn)行記載。

4.2 維護(hù)保障屬地化

對(duì)于各類(lèi)自動(dòng)氣象站，需要根據(jù)其安裝的地理位置，判斷其屬于哪個(gè)氣象局，然后由這一氣象局負(fù)責(zé)日常維護(hù)，并且對(duì)各自動(dòng)氣象站進(jìn)行月、年的巡檢和維護(hù)，定期擦洗，在巡檢過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)故障需要更換傳感器等配件的及時(shí)更換，不得超過(guò)24h，保證現(xiàn)用儀器技術(shù)裝備的安全正常運(yùn)行，杜絕使用帶病和超檢儀器。

4.3 制度和技術(shù)人員完善

為了有效提高自動(dòng)氣象站工作人員的技術(shù)水平，應(yīng)該定期組織運(yùn)行維護(hù)技術(shù)人員進(jìn)行專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，同時(shí)，還需要建立并完善自動(dòng)氣象站維護(hù)制度，確保責(zé)任到人，提高氣象監(jiān)視數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。另外，還需要不斷提升自動(dòng)氣象站維護(hù)人員的認(rèn)識(shí)，明確意識(shí)到對(duì)自動(dòng)化氣象站進(jìn)行維護(hù)管理的重要性，認(rèn)真對(duì)待日常維護(hù)管理工作，這樣才能夠保障氣象站系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4.4 日常維護(hù)

①檢查采集器。外觀箱體有無(wú)明顯損壞現(xiàn)象，打開(kāi)箱體，看主板和通訊模塊的指示燈亮情況和閃爍情況：采集器正常運(yùn)行時(shí)，主板上的運(yùn)行指示燈每秒閃爍一次。通訊模塊的指示燈一般是PWR常亮，NET燈在有手機(jī)信號(hào)時(shí)常亮，DATA在數(shù)據(jù)進(jìn)行通訊時(shí)會(huì)閃。②用萬(wàn)用表檢查電源箱電源電壓是否充足，檢查太陽(yáng)能電池板充電模塊的燈亮情況。③維護(hù)百葉箱及溫濕傳感器。維護(hù)時(shí)清掃百葉箱內(nèi)的灰塵。查看濕度傳感器頭部濾紙，若濾紙污染嚴(yán)重應(yīng)更換新的濾紙。④觀察風(fēng)向、風(fēng)速傳感器是否轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。例如：有一批風(fēng)速風(fēng)向傳感器啟動(dòng)風(fēng)速較大，在小風(fēng)速情況下幾乎不轉(zhuǎn)動(dòng)。因此要及時(shí)更換啟動(dòng)風(fēng)速過(guò)大的風(fēng)速風(fēng)向傳感器。在冰雹發(fā)生后，要及時(shí)前往站檢查冰雹有無(wú)打壞風(fēng)速風(fēng)向傳感器，若受損要及時(shí)更換。⑤每次維護(hù)時(shí)，要清理一下雨量筒，清除塵土、沙石、蟲(chóng)網(wǎng)等，還要檢查一下雨量器是否水平。⑥觀察探測(cè)環(huán)境有無(wú)改變，周?chē)袥](méi)有新增較大影響的干擾源。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在自動(dòng)氣象站的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于受到多種因素的影響，可能會(huì)出現(xiàn)各類(lèi)問(wèn)題，對(duì)此，為了保障自動(dòng)氣象站的正常運(yùn)行，必須將故障預(yù)防和故障處理相結(jié)合，對(duì)各類(lèi)問(wèn)題進(jìn)行初步判斷，加強(qiáng)故障排查和檢修，嚴(yán)格根據(jù)自動(dòng)氣象站維護(hù)維修基本程序和方法進(jìn)行故障處理，提高自動(dòng)氣象站的數(shù)據(jù)傳輸及時(shí)率和數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確率，確保氣象資料能夠發(fā)揮作用。

[1]王錫芳，李國(guó)晉.自動(dòng)氣象站技術(shù)保障體系的探討[J].氣象水文海洋儀器，2010（03）：70～72.

[2]劉潤(rùn)梅.自動(dòng)氣象站的技術(shù)保障及維護(hù)[J].北京農(nóng)業(yè)，2014（21）：36～37.

[3]李存千.自動(dòng)氣象站的技術(shù)保障及維護(hù)[J].科技風(fēng)，2014（11）：256.

P415.1+2

A

1004-7344（2016）27-0261-02

2016-9-10

黃宇霆（1982-），男，助理工程師，本科，大氣科學(xué)學(xué)士學(xué)位，主要從事氣象裝備保障工作。