李萬友

摘 要 自動(dòng)氣象站安裝在野外，尤其是高山無人值守自動(dòng)氣象站，工作環(huán)境嚴(yán)酷，儀器的電子元器件易老化，隱性故障多，判斷故障難度大，本文通過對(duì)自動(dòng)氣象站儀器的幾起故障判斷及采取的防止措施進(jìn)行總結(jié)，供相關(guān)技術(shù)人員維護(hù)、維修時(shí)借鑒。

關(guān)鍵詞 自動(dòng)氣象站;儀器故障;分析;措施

雪峰山無人值守自動(dòng)氣象站，站點(diǎn)海拔高度1405米，氣溫低，全年多雨多霧，年最低氣溫-10.1℃，霧罩期252天，相對(duì)濕度79%以上。運(yùn)行至今，前期較為穩(wěn)定，由于嚴(yán)酷的氣象環(huán)境影響，后期故障率增加，主要為隱性故障。

1雪峰山無人值守自動(dòng)氣象站儀器故障及其判斷處理經(jīng)過

1.1 開關(guān)電源火線對(duì)零線跳火

2016年12月26日， 雪峰山無人值守自動(dòng)氣象站從夜間12時(shí)起無資料上傳，到站點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)電源箱開關(guān)電源沒有直流輸出，換上備用開關(guān)電源后恢復(fù)正常供電，拆開開關(guān)電源后發(fā)現(xiàn)電路板上火線輸入端銅箔己燒斷。

1.2 接線插片與導(dǎo)線連接處焊錫氧化斷路

2018年2月6日， 雪峰山無人值守自動(dòng)氣象站無資料上傳，到現(xiàn)場(chǎng)檢查，太陽能控制器負(fù)載端無電壓輸出，其電池接線端也無電壓， 進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)連接蓄電瓶蓄負(fù)極的接線插片與導(dǎo)線連接處的焊錫嚴(yán)重氧化，導(dǎo)致斷路，剪斷插片直接用導(dǎo)線連接蓄電瓶蓄負(fù)極后，太陽能控制器負(fù)載端有電壓輸出，自動(dòng)氣象站正常上傳資料。

1.3 數(shù)據(jù)采集器COM0口供電不穩(wěn)定

2019年5月20日上午，通過監(jiān)控發(fā)現(xiàn)，雪峰山無人值守自動(dòng)氣象站從19日夜間21時(shí)45分起無數(shù)據(jù)上傳，到白天數(shù)據(jù)又恢復(fù)正常傳輸，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，先從移動(dòng)基站方面找原因，同移動(dòng)公司聯(lián)系后，得到的答復(fù)是：移動(dòng)基站沒問題。于是，我們于05月23日抵達(dá)站點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)用替換法對(duì)自動(dòng)站通訊模塊和SIM卡進(jìn)行檢查，故障依舊，判斷通訊模塊和SIM卡沒有問題。我們把故障原因繼續(xù)鎖定在移動(dòng)基站方面，經(jīng)過同移動(dòng)公司協(xié)調(diào)，5月29日，移動(dòng)公司派出網(wǎng)優(yōu)部陳工、袁工和我們一道連夜趕往雪峰山無人值守自動(dòng)氣象站，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，進(jìn)一步確定移動(dòng)基站沒有問題，接著，把無人值守自動(dòng)氣象站2G通訊模塊替換為4G通信模塊，還是無數(shù)據(jù)上傳，回住地后分別拿備用的2G和4G通信模塊連接電腦進(jìn)行脫機(jī)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)通信模塊都能連通中心站服務(wù)器，所發(fā)送的數(shù)據(jù)包能接收、能處理，把脫機(jī)測(cè)試能上線的2G和4G通信模塊分別連接到自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)釆集器上后還是不能上線，我們把懷疑對(duì)象轉(zhuǎn)移到自動(dòng)氣象站的儀器上面，凌晨，我們又到站點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)觀察了在用的4G通訊模塊指示燈的變化情況，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、工作、數(shù)據(jù)三個(gè)狀態(tài)指示燈依次點(diǎn)亮后，又同時(shí)熄滅，周而復(fù)始，通信模塊指示燈的這種變化方式還是第一次遇到，同生產(chǎn)廠家技術(shù)專家聯(lián)系，分析可能是數(shù)據(jù)釆集器COM1口供電有問題，把通訊模塊通過數(shù)據(jù)線連接到COM0口，通電后，通訊模塊瞬間啟動(dòng)，指示燈正常閃爍，數(shù)據(jù)正常上傳[1]。

2雪峰山無人值守自動(dòng)氣象站發(fā)生故障的原因分析

開關(guān)電源火線對(duì)零線跳火，表明輸入端火線與零線間阻值減小，引起短路，電路板上火線電流過大，銅箔被燒斷;接線插片與導(dǎo)線接處的焊錫嚴(yán)重氧化，電阻很大，導(dǎo)致斷路;數(shù)據(jù)采集器COM1串口供電不穩(wěn)定，白天溫度高，供電電路內(nèi)阻減小，COM1竄口供電能力增加，夜間溫度低，COM1竄口供電能力不足，說明電路內(nèi)部元器件接觸不良。

這些故障雖然發(fā)生在不同的部位，歸根結(jié)底與溫度和濕度等氣象條件密切相關(guān)，尤其是濕度影響最為明顯，儀器長期工作在惡劣環(huán)境下，加速內(nèi)部電子元器件性能衰減、電路和焊點(diǎn)的氧化，引發(fā)隱性問題，因此，儀器設(shè)備的防潮、防腐非常重要。

3雪峰山無人值守自動(dòng)氣象站儀器系統(tǒng)故障的防止措施

根據(jù)上述故障原因分析和儀器系統(tǒng)的現(xiàn)狀，為有效地防止或減少自動(dòng)氣象站儀器系統(tǒng)故障，我們采取以下措施：

3.1 更換舊設(shè)備

（1）更換采集器。原用的數(shù)據(jù)采集器型號(hào)是ZQZ﹣BH 、地溫分采集器型號(hào)是ZQZ﹣BA，廠家已停止生產(chǎn)，由于嚴(yán)重老化，而且數(shù)據(jù)采集器還帶病工作，隨時(shí)都有崩潰的危險(xiǎn)，因此，數(shù)據(jù)采集器、地溫分采集器分別更換為DZZ4型業(yè)務(wù)站用的WUSH-BH數(shù)據(jù)采集器和WUSH-RG地溫分采集器，可靠性、通用性更強(qiáng)。

（2）更換溫度和濕度傳感器。原用的溫濕度一體傳感器、地溫傳感器，長期在高濕、低溫環(huán)境下工作，性能衰減，更換新的溫濕度一體傳感器和地溫傳感器，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（3）更換機(jī)箱。原用的數(shù)據(jù)采集器機(jī)箱、地溫分采集器機(jī)箱、電源機(jī)箱老化，密封不嚴(yán)，導(dǎo)致機(jī)箱內(nèi)水汽重，上述機(jī)箱全部更換為新機(jī)箱。

（4）改造供電系統(tǒng)。原蓄電瓶容量偏小僅為38AH，更換容量為100AH的大蓄電瓶，原太陽能電板換為同型號(hào)的新太陽能電板，原開關(guān)電源更換為體積小、絕緣性好、電磁干擾小的進(jìn)口原裝開關(guān)電源。

3.2 強(qiáng)化防護(hù)

分別在電源箱、數(shù)據(jù)采集器機(jī)箱、地溫分采集器機(jī)箱、溫濕傳感器信號(hào)線與信號(hào)傳輸電纜轉(zhuǎn)接盒里放置干燥劑，密封機(jī)箱空置穿線孔;剪除電纜線被氧化的部分，接頭壓接管形接線端子。

4結(jié)束語

2019年8月，雪峰山無人值守自動(dòng)氣象站實(shí)施儀器故障系列防止措施后，運(yùn)行狀態(tài)良好，據(jù)統(tǒng)計(jì)自2019年9月至2020年4月，數(shù)據(jù)傳輸及時(shí)率為99.86%，數(shù)據(jù)可用性為98.80%，運(yùn)行質(zhì)量明顯提高。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國氣象局綜合觀測(cè)司.氣象裝備技術(shù)保障手冊(cè).自動(dòng)氣象站 [M].北京：氣象出版社，2011：117.