譚光平，胡祖權(quán)，蘇慶紅，王永明，劉 熾

（來賓市氣象局，廣西壯族自治區(qū) 來賓 546100）

區(qū)域自動氣象站是我國地面自動觀測設(shè)備，在綜合氣象觀測系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，具有布局合理、分布廣泛、不需要人工值守、24 h 連續(xù)不間斷運行等特點。區(qū)域自動氣象站的建立可為氣象人員提供分辨率較強的觀測資料，增強天氣預(yù)報的精準(zhǔn)度，提升對天氣系統(tǒng)特別是中小尺度天氣系統(tǒng)和災(zāi)害性天氣監(jiān)測能力。區(qū)域自動氣象站有效地提高了氣象監(jiān)測整體水平，為防災(zāi)減災(zāi)以及生產(chǎn)生活提供了重要的氣象數(shù)據(jù)依據(jù)，是發(fā)揮氣象防災(zāi)減災(zāi)的第一道防線。

1 區(qū)域自動氣象站組成及工作原理

區(qū)域自動氣象站由氣象數(shù)據(jù)中心、室外采集器和GPRS網(wǎng)絡(luò)組成，其中采集器是區(qū)域自動氣象站的核心部件。區(qū)域自動氣象站硬件包括數(shù)據(jù)處理、電源、顯示單元、串行接口、采集通道等，其作用是采集、儲存和傳輸氣象要素數(shù)據(jù)信息。

區(qū)域自動氣象站的工作原理是借助傳感器將氣象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為電信號，因單片機(jī)控制整個數(shù)據(jù)采集器，可以對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行線性和定標(biāo)處理，在提升觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量的同時，實現(xiàn)工程量與要素量之間的轉(zhuǎn)換；隨后經(jīng)過預(yù)處理模塊轉(zhuǎn)換成實時氣象要素，再利用通訊模塊傳輸觀測數(shù)據(jù)。

2 來賓市區(qū)域自動氣象站的構(gòu)架

來賓市現(xiàn)有區(qū)域自動氣象站126 個（含移動自動氣象站），其中興賓區(qū)36 個、合山市6 個，這42 個區(qū)域自動氣象站由來賓市氣象信息與技術(shù)保障中心負(fù)責(zé)維保。來賓市現(xiàn)有區(qū)域自動氣象站有3 種型號，包括DSD14 型自動站、CAWS100型自動站、多要素區(qū)域自動站。采集器包含多要素自動站采集器QML201、CAWS100 型自動站采集器HY324、DSD14型自動站采集器、骨干站采集器HY1100。

3 區(qū)域站常見故障及解決方法分析

3.1 采集器故障及其解決方法

數(shù)據(jù)采集器右上角有工作狀態(tài)指示燈，若采集器正常，紅色指示燈會間隔3 s 閃爍1 次。若紅色指示燈閃爍間隔時間異常，標(biāo)志著出現(xiàn)故障，進(jìn)而會打破采集器的程序，降低氣象要素數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，重啟采集器即可解決；傳感器故障也會對采集器程序造成影響，可以拔掉采集器傳感器插頭，保留供電端，檢查采集器能否正常運行。若采集器可以正常工作，應(yīng)將傳感器插頭逐一連接，找出故障傳感器，直接更換即可。

3.2 濕度傳感器故障及解決方法

濕度數(shù)據(jù)異常是濕度傳感器故障主要表現(xiàn)形式之一，如天氣晴朗或中午，觀測的空氣濕度數(shù)值為100%，說明濕度傳感器故障，觀測人員應(yīng)及時找出故障原因并處理。濕度傳感器主要利用鉑金屬的電阻率對空氣中的溫度和濕度的變化進(jìn)行測量。在測量空氣中的相對濕度時，濕敏電容對濕度變化感知較為敏感，若空氣濕度發(fā)生變化，高分子濕敏電容介質(zhì)會上下波動，根據(jù)這種變化可以測量空氣濕度值。若濕度傳感器性能下降或使用年限較長，則需要更換濕度傳感器。

3.3 雨量傳感器故障及解決方法

當(dāng)站點與鄰近站點相比，降水明顯出現(xiàn)異常時，先查看雨量筒的出水口是否堆積雜物，雨量傳感器漏斗是否堵塞。若有堵塞，則需除去污物并清潔過濾網(wǎng)。清洗后，嚴(yán)禁用手觸摸雨量傳感器的翻斗內(nèi)部。

4 2020年來賓市區(qū)域氣象站故障實例分析

2020 年1 月—9 月，來賓保障與信息中心負(fù)責(zé)維保的42個區(qū)域自動氣象站共出現(xiàn)故障30 余次，其中雨量故障20 多次，占比80%以上；風(fēng)故障3 次，占比10%。下文對這2 類故障進(jìn)行分析并討論解決方法。

4.1 雨量故障表現(xiàn)及解決方法探討

2020 年1 月—9 月，來賓市興賓區(qū)和合山市區(qū)域自動氣象站雨量故障20多次，其中因雨量傳感器翻斗失靈或漏斗出水口堵塞有16次，約為雨量故障的80%。7月29日南泗氣象觀測站雨量故障，見圖1。

圖1 雨量傳感器故障Fig.1 The rain sensor fault

監(jiān)測發(fā)現(xiàn)該站周邊站點均有雨量，但該站雨量為0，通過現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，造成該故障的原因為螞蟻在傳感器內(nèi)駐窩，堵住了傳感器排水口，計數(shù)翻斗無法翻轉(zhuǎn)，見圖2。

圖2 雨量傳感器結(jié)網(wǎng)Fig.2 The rain sensor networking

封好雨量傳感器導(dǎo)線口可大大降低此類故障。來賓縣主要作法：用電工膠纏繞雨量線致雨量線剛好能通過進(jìn)線孔，把雨量傳感器導(dǎo)線口堵封好。

4.2 來賓風(fēng)故障表現(xiàn)及解決方法探討

2020年以來，來賓市興賓區(qū)和合山市區(qū)域自動氣象站風(fēng)故障3 次，占區(qū)域站自動氣象站年故障數(shù)的10%。其中儀器老化故障1次，因老鼠咬斷風(fēng)線導(dǎo)致風(fēng)故障2次，見圖3。8月10 日興賓大灣國家氣象觀測站故障，表現(xiàn)為風(fēng)向長時間不變，風(fēng)速時有時無，氣溫為0；8 月13 日合山北泗氣象觀測站故障，表現(xiàn)為風(fēng)向長時間不變，風(fēng)速為0，氣溫為0?，F(xiàn)場檢查均為風(fēng)線被老鼠咬壞，以致風(fēng)線短路造成故障。

通過現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，老鼠是從風(fēng)桿底部，順著風(fēng)線住上爬，把風(fēng)線咬壞。因此，只要封堵好風(fēng)桿底部就可以避免此類故障發(fā)現(xiàn)。

圖3 風(fēng)故障Fig.3 The wind fault

5 常見故障的快速解決方法

區(qū)域自動氣象站的維護(hù)，要遵守預(yù)防為主、搶修為輔的原則。技術(shù)人員應(yīng)了解區(qū)域自動站的基本結(jié)構(gòu)和工作原理,進(jìn)而可以快速判斷出故障的部位。一般可以通過以下3種方法快速解決區(qū)域自動氣象站故障。

5.1 直觀法

通過看、摸、聽等直觀方法判斷設(shè)備是否有電，接線是否脫落，元件是否開焊、銹蝕，是否出現(xiàn)受雷擊等現(xiàn)象，判斷故障部位，為下一步檢修服務(wù)。

5.2 測量法

電路測量方法是用萬用表電壓、電阻、電流、二極管蜂鳴等檔位測量電路元件、線路通斷，依照設(shè)備參數(shù)快速準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)故障。

5.3 代替法

代替法是在萬用表不能準(zhǔn)確判斷的情況下，懷疑某元件有問題，就要用好的元件替換所懷疑的元件，看故障現(xiàn)象是否消除。如果儀器正常，就說明所替換下來的元件已損壞。