羅紹艷　楊　云　田盼盼　趙帥飛　豐麗娟（.越西縣氣象局，四川　越西　66650；.隆林縣氣象局，廣西　隆林　5500；

DZZ5型自動氣象站實(shí)際工作中常見故障及對策

羅紹艷1楊云1田盼盼2趙帥飛3豐麗娟4
（1.越西縣氣象局，四川越西616650；2.隆林縣氣象局，廣西隆林533500；

3.鄉(xiāng)城縣氣象局，四川鄉(xiāng)城627850；4.雷波縣氣象局，四川雷波616550）

隨著地面觀測自動化的發(fā)展，新型自動氣象站是地面氣象觀測的主要設(shè)備，2015年9月四川省越西縣啟用了DZZ5新型自動氣象站，在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了一些問題。為保證新型自動氣象站的正常運(yùn)行，需要采取有效的措施解決氣象站ISOS軟件在運(yùn)行過程中存在的問題。另外，還需要?dú)庀蠊ぷ魅藛T加強(qiáng)對該軟件的學(xué)習(xí)和研究，達(dá)到操作規(guī)范和運(yùn)用熟練的程度，能夠提高觀測質(zhì)量，進(jìn)而提高氣象業(yè)務(wù)質(zhì)量和氣象服務(wù)水平，從而更好地為氣象事業(yè)服務(wù)。

新型自動氣象站；ISOS-SS系統(tǒng)；常見故障；解決對策

新型自動氣象站屬于分布式結(jié)構(gòu)自動氣象站，是基于現(xiàn)代總線技術(shù)（CAN總線）和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)建，采用國際標(biāo)準(zhǔn)并遵循開放總線技術(shù)。其提高了數(shù)據(jù)采樣頻率，規(guī)范了數(shù)據(jù)處理算法，加大了數(shù)據(jù)質(zhì)量控制處理。日常工作中除了要加強(qiáng)氣象站的維護(hù)保養(yǎng)外，還要掌握各類故障現(xiàn)象，以便及時排除。越西縣自新型自動氣象站建設(shè)以來，使用過程中出現(xiàn)了一些問題，該文將依據(jù)實(shí)際工作中的經(jīng)驗(yàn)，對運(yùn)行中的常見問題進(jìn)行分析匯總，并提出相應(yīng)的解決對策，為新型自動氣象站在各氣象站中的運(yùn)行提供參考。

1　DZZ5自動氣象站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1硬件

采用主采集器、分采集器、傳感器、外部總線和外圍設(shè)備的組合結(jié)構(gòu)，其中主采集器系統(tǒng)為核心系統(tǒng)，主采集器采用嵌入式技術(shù)、Linux操作系統(tǒng)、FAT32文件系統(tǒng)［1］。配置基本觀測要素傳感器或分采集器擴(kuò)展配置傳感器。主采集器接口包括風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、相對濕度、氣壓、雨量、能見度、蒸發(fā)和一個保留的總輻射觀測。DZZ5型自動氣象采集器包括1個主采集器和1個地溫分采集器，采用CAN總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)各采集器之間的連接。

1.2軟件

DZZ5自動氣象站的系統(tǒng)軟件包括2大部分，即嵌入式系統(tǒng)軟件和業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件，其中前者的主要作用是對嵌入式系統(tǒng)和外部設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行控制；而業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件則安裝于系統(tǒng)中的各個終端，主要作用是對整個自動氣象站系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，并采集處理觀測數(shù)據(jù)，定時上傳各類觀測數(shù)據(jù)文件等。觀測業(yè)務(wù)軟件由采集軟件（SMO）、業(yè)務(wù)軟件（MOI）和通信軟件（MOIFTP）組成，三個軟件既相互獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)。這三個軟件以文件系統(tǒng)的形式完成數(shù)據(jù)交互過程。

SMO軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能，通信層采集輻射、天氣現(xiàn)象、能見度相關(guān)數(shù)據(jù)資料，通過SMO文件處理層解析、監(jiān)控、訂正和儲存，還要經(jīng)過數(shù)據(jù)流將數(shù)據(jù)資料儲存并上傳。

MOI負(fù)責(zé)完成業(yè)務(wù)的處理。數(shù)據(jù)源來自兩個方面，一方面是SMO自動化觀測數(shù)據(jù)，另一個是人工觀測數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)維護(hù)和質(zhì)量控制，實(shí)現(xiàn)氣象電報和數(shù)據(jù)文件的生成，并由MOIFTP軟件進(jìn)行發(fā)送。

MOIFTP的主要功能是傳輸測報數(shù)據(jù)文件到省網(wǎng)絡(luò)中心的服務(wù)器。需要在使用之前對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。使用消息中間件和FTP傳輸，F(xiàn)TP傳輸時實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N方式，通過文件傳輸協(xié)議將測報業(yè)務(wù)計算機(jī)上的數(shù)據(jù)文件傳輸?shù)绞〖墯庀缶W(wǎng)絡(luò)中心的服務(wù)器上。該軟件還支持3G移動數(shù)據(jù)通信作為應(yīng)急傳輸?shù)膫浞萃ǖ?，保障業(yè)務(wù)資料的穩(wěn)定傳輸。

2　新型自動氣象站的故障分析

2.1SMO應(yīng)觀測次數(shù)與實(shí)際觀測次數(shù)不相等

SMO應(yīng)觀測次數(shù)和實(shí)際觀測次數(shù)不相等，觀測成功率達(dá)不到100%。出現(xiàn)這種情況的原因主要如下［2］。

2.1.1網(wǎng)絡(luò)校時不正常，需要自動授時。Windows系統(tǒng)默認(rèn)的時間同步時間間隔是7 d，可以通過注冊表的兼職更改自動同步間隔，以提高同步精度。第一步，進(jìn)入注冊表編輯器進(jìn)入“開始”在運(yùn)行欄輸入“regedit”運(yùn)行regedit.exe執(zhí)行程序；第二步，執(zhí)行如下操作，十進(jìn)制的3 600代表1 h，在工作中一般要求3 h自動校時一次，則應(yīng)輸入數(shù)字10 800。第二步如圖1所示。

全域旅游即在一個區(qū)域內(nèi)，高度整合旅游資源、政治、經(jīng)濟(jì)、文化、生態(tài)、服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施等所有要素，將整個區(qū)域作為完整的旅游目的地進(jìn)行規(guī)劃布局，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置、要素合理流動、產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，進(jìn)而統(tǒng)籌帶動區(qū)域發(fā)展的一種旅游發(fā)展理念和模式。因此，在全域旅游的背景下，針對導(dǎo)游專業(yè)學(xué)生的職業(yè)教育需要結(jié)合全域旅游的理念進(jìn)行培訓(xùn)。

2.1.2電源不穩(wěn)定或者電源故障。采集器工作不正常，可能導(dǎo)致某一分采或者傳感器工作不正常。檢查電源分為交流和直流兩個部分，檢查交流供電時要注意人身安全。交流電壓應(yīng)為220VAC，直流供電電壓為14VDC左右。

2.1.3GF卡容量不足。GF卡剩余容量不足，會導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)不正常。檢查GF卡剩余空間有2種方法，一種通過終端調(diào)試，運(yùn)用STAT命令就可以查看其剩余空間；另外一種就是斷電拔下GF卡，查看剩余空間。如果需要清理內(nèi)存，應(yīng)先對GF卡的資料進(jìn)行備份，然后進(jìn)行清理，最后再插會主采集器，上電，聽到采集器叫兩聲說明啟動正常。

圖1　自動校時設(shè)置

2.1.4串口設(shè)置錯誤。無法采集數(shù)據(jù)，通過參數(shù)設(shè)置-啟用通訊查看，確定在20 s內(nèi)是否有正常的數(shù)據(jù)流。

2.1.5串口隔離器可能故障。串口隔離器在自動站中起防雷和放大信號的作用，但在實(shí)際工作中經(jīng)常損壞。由于兩邊測針容易變形，導(dǎo)致接觸不良。所以，應(yīng)定期檢查采集器的RS232通訊口的通訊線接頭與串口隔離器的接頭是否牢固，以及與計算機(jī)接頭的串口是否有松動現(xiàn)象。取下成對的串口隔離器或者把筆記本拿到測場采集數(shù)據(jù)，看觀測成功率可否達(dá)到100%，如果可以采集到全部數(shù)據(jù)，則說明串口隔離器故障，需要更換新的串口隔離器。

2.1.6軟件沒有按照規(guī)定升級。升級相關(guān)軟件時應(yīng)先關(guān)閉軟件，升級SMO采集軟件時把補(bǔ)丁包中的臺站地面綜合觀測業(yè)務(wù)軟件-采集.exe替換到安裝目錄bin目錄下即可。重啟SMO軟件查看版本號是否升級成功，MOI是一鍵升級，先關(guān)閉MOI軟件，點(diǎn)擊運(yùn)行升級軟件，就可以升級成功。

2.2SMO能正常采集數(shù)據(jù)，MOI無數(shù)據(jù)

可能原因是MOI參數(shù)設(shè)置下SMO數(shù)據(jù)源沒有選擇正確的路徑。應(yīng)選擇在SMO安裝路徑數(shù)據(jù)目錄，路徑設(shè)置到子目錄dataset區(qū)站號目錄級別。

2.3正點(diǎn)觀測補(bǔ)調(diào)數(shù)據(jù)失敗和分鐘數(shù)據(jù)是亂碼

軟件安裝在Windows XP、Windows Server 2003、Windows Server 2008操作系統(tǒng)上之前，需要先給計算機(jī)操作系統(tǒng)安裝.Net Framework 4.0和2007 Office system驅(qū)動程序。如果沒有安裝.Net Framework 4.0，則可能無法運(yùn)行或者識別業(yè)務(wù)軟件。因?yàn)镾MO和MOI里面的數(shù)據(jù)庫采用Office軟件的工具條。如果沒有安裝2007 Office system，則會出現(xiàn)正點(diǎn)觀測補(bǔ)調(diào)數(shù)據(jù)失敗和分鐘數(shù)據(jù)出現(xiàn)亂碼的現(xiàn)象。

2.4.1可能是通訊線路、采集器、供電系統(tǒng)、或者串口壞了。這種情況下，需要認(rèn)真檢查通訊線路、供電系統(tǒng)。如果串口、軟件和線路都正常，則就說明采集器出現(xiàn)了問題，需要沿著通訊線路進(jìn)行測量。如果出現(xiàn)一串口通訊線有問題，原來相通的兩引腳線斷開的情況，只需要把一腳的焊線虛焊處接好，就能夠保證數(shù)據(jù)正常顯示。

2.4.2傳感器故障。從傳感器著手需要檢查三部分，即傳感器、信號鏈路、采集器輸入通道。在吹初次安裝傳感器或人為改動過采集器設(shè)置的，就該利用SMO的采集器參數(shù)檢查功能查看該氣象要素的運(yùn)行狀態(tài)信息。處于開啟狀態(tài)，排查就從傳感器到采集器，中間每個環(huán)節(jié)出問題都可能引起數(shù)據(jù)缺測或者異常的故障。

傳感器檢查輸入的電壓或者電流，以及輸出信號是否符合正常的范圍，如果輸入正常、輸出不正常，可以判定為傳感器故障，則應(yīng)該更換傳感器。

信號鏈路發(fā)生故障的概率比較大，可以用萬用表測量各個節(jié)點(diǎn)的電壓或電阻。如果以上兩步都正常，應(yīng)檢查主采集器。用裝有串口調(diào)試工具軟件的筆記本電腦用USB串口轉(zhuǎn)換線路將9芯插頭接入采集器的信號輸出的串口。再檢查輸出的觀測數(shù)據(jù)，在串口調(diào)試工具軟件中設(shè)置連接的串口通信參數(shù)，打開對應(yīng)串口，發(fā)送DMGD命令，觀察分鐘數(shù)據(jù)是否正常。如果有數(shù)據(jù)，但是數(shù)據(jù)不正常，則有可能接地、線纜接頭部位接觸不良。

2.5傳感器故障檢查

2.5.1溫溫度傳感器。測溫是采用Pt100鉑電阻阻值隨溫度升高而成線性增加的特性測溫的，濕度元件是濕敏電容經(jīng)轉(zhuǎn)換電路輸出電壓，電壓與濕度輸出成線性正比關(guān)系。溫濕度傳感器使用萬用表直接測量傳感器的電阻值（溫度）或電壓（濕度），測量通道故障?？梢园褬?biāo)準(zhǔn)電阻按照四線制方式，接入采集器測量通道（溫度）；標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器接入采集器測量通道（濕度）。

查看濕度傳感器連接線接頭處是否生銹，如嚴(yán)重銹蝕，則將連接線對接，同時做好防水和絕緣處理。

2.5.2翻斗雨量通過脈沖計數(shù)測量雨量。翻斗雨量傳感器在計數(shù)翻斗中裝有一塊小磁鐵，翻斗每翻動一次，干簧管閉合一次且輸出一個脈沖信號，記錄0.1 mm降水量。雨量脈沖信號通過防雷板輸入到采集器，由防雷板再連接到主采集器。主要故障現(xiàn)象是有降水但沒有降水量或者出現(xiàn)降水量亂跳。故障的主要原因有翻斗堵塞，翻斗不能正常翻動，干簧管損壞，雨量線斷路。首先，檢查計數(shù)翻斗有無輸出，若無雨量指，將雨量傳感器盛水桶取下，使用萬用表拔至蜂鳴檔，接雨量傳感器紅黑接線柱，翻動計數(shù)翻斗，未翻動至中間位置萬用表有導(dǎo)通響聲就正常，如果無則干簧管可能故障，應(yīng)更換。測量傳感器為正常，而采集器數(shù)據(jù)不正常，則檢查通道和主采集器。

2.5.3風(fēng)向風(fēng)速傳感器故障。風(fēng)向是輸出7為格雷碼經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路輸出風(fēng)向。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，應(yīng)檢查風(fēng)向傳感器上指北針與正北方向是否一致。檢查風(fēng)向傳感器應(yīng)先檢查供電傳感器供電系統(tǒng)，供電電壓為5 V直流，再分別檢查采集器端D0-D6端的電壓，得出高低電平對照格雷碼表查看角度與真實(shí)值是否符合。風(fēng)速通過對電脈沖進(jìn)行計數(shù)，并轉(zhuǎn)換為風(fēng)速。風(fēng)速越大，風(fēng)杯轉(zhuǎn)速越高，周期時間內(nèi)輸出的脈沖信號數(shù)越少。風(fēng)速轉(zhuǎn)動時，測試主采集器上輸出電壓應(yīng)為0.7～3.8 V，靜止時為0.7 V或3.8 V左右，則傳感器正常；否則不正常，需要更換傳感器。

2.5.4氣壓。在實(shí)際工作中氣壓傳感器的感應(yīng)元件是電容式硅膜盒，輸出是RS232信號，且接在RS232_ 5上，是采集器發(fā)送命令獲取數(shù)據(jù)。主要故障現(xiàn)象時氣壓值不穩(wěn)定，較長時間內(nèi)數(shù)據(jù)差值超出允許范圍，主要原因是靜壓管堵塞，導(dǎo)氣管堵塞和數(shù)據(jù)線插口是否插好。其次，檢查采集通信軟件中通訊設(shè)置是否正確，默認(rèn)為COM1實(shí)際工作中端口一般為9600N81，且接入的是PTB210采集器應(yīng)設(shè)置為AIRPTYPE4［3］。

2.5.5地溫分采。地溫值出現(xiàn)間歇性的不正常，偏低或偏高或者地溫值均為-24.6℃，先檢查信號接線是否緊固。地溫分采工作原理同氣溫傳感器，故障判斷類似與氣溫傳感器。不同的是地溫分采通過CAN總線連接到主采集器上。如果傳感器無故障，應(yīng)檢查通道。打開地溫分采，看分采的燈是否正常閃爍，斷開CAN總線插頭，取下地溫分采RS232插頭與接線插座的連接線，直接接入筆記本電腦，打開串口調(diào)試工具軟件，發(fā)送SAMPLES，查看地溫數(shù)據(jù)是否正常。

3　結(jié)語

DZZ5型新型自動站雖然功能齊全，但在實(shí)際工作中可能因某些技術(shù)因素限制，導(dǎo)致該系統(tǒng)出現(xiàn)不同程度的故障，影響氣象要素的準(zhǔn)確性和及時性。因此，在實(shí)際工作中要敢于實(shí)踐，在工作中學(xué)習(xí)，學(xué)以致用，掌握各種故障的判斷和處理，以便提高自動站設(shè)備性能，確保自動站正常運(yùn)行，為氣象現(xiàn)代化奠定基礎(chǔ)。

［1］黃思源，劉鈞.新型自動氣象站觀測業(yè)務(wù)技術(shù)［J］.氣象出版社，2014（12）：273-278.

［2］欒永衛(wèi).淺談DAWS600型自動氣象站日常維護(hù)及故障處理［J］.中國科技博覽，2010（33）：584-585.

［3］中國氣象局觀測司.氣象裝備技術(shù)保障手冊——自動氣象站［EB/OL］.（2011-06-09）［2016-03-15］.http∶// wenku.baidu.com/view/d15e7652ad02de80d4d84012.html.

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