唐明興 貢覺群培 次仁尼瑪

（山南市氣象局，西藏 山南 856000）

1 DZZ5 氣象自動(dòng)站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

實(shí)際上，對(duì)DZZ5 型號(hào)自動(dòng)氣象站來說，其主要由四部分組成：采集器、傳感器、供電單元和通信線路。主采集器的主要作用是控制系統(tǒng)流程，同時(shí)還處理相關(guān)數(shù)據(jù)信息，其是整個(gè)系統(tǒng)核心控制單元集；而當(dāng)前現(xiàn)代化水平較高的ARM9 架構(gòu)CPU 則是主采集器處理器的主要型號(hào)，將其與外部電路配合使用，共同構(gòu)成了核心處理單元，同時(shí)還包含數(shù)據(jù)采集器單元，采集常規(guī)性氣象要素?cái)?shù)據(jù)是其的主要作用。由于氣溫和相對(duì)濕度均屬于擴(kuò)充之后的氣象要素?cái)?shù)據(jù)，主要是在分采集器的作用下，將CAN 總線技術(shù)集成到主采集器，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。而Pt100 鉑電阻是溫度傳感器的主要感應(yīng)部位器件；濕敏電容是濕度傳感器的主要感應(yīng)部件，信號(hào)輸出過程中的電壓值在0～1V 之間。在借助于光纖轉(zhuǎn)換器、光纖之后，實(shí)現(xiàn)主采集器與終端計(jì)算機(jī)之間的通訊主要是借助于串口與串口服務(wù)器。[1]

1.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

同第一代自動(dòng)氣象站的結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，DZZ5 型自動(dòng)氣象站的特點(diǎn)有：（1）在設(shè)計(jì)的過程中，主要是對(duì)中國(guó)氣象局制定的數(shù)據(jù)協(xié)議、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)計(jì)算方法進(jìn)行統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)了不同氣象要素傳感器、采集器與不同廠家對(duì)應(yīng)設(shè)備之間的互調(diào)；（2）由于主要結(jié)構(gòu)是主采集器與分采集器進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同氣象要素的觀測(cè)，在處理觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)的性能較高，同時(shí)還能隨意擴(kuò)展；（3）支持多硬件、多進(jìn)程和多任務(wù)，配置時(shí)的靈活性水平較高，增強(qiáng)了新型自動(dòng)氣象站對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理能力；（4）在對(duì)采集系統(tǒng)進(jìn)行隨意裁減和擴(kuò)展的過程中需借助于外部總線；（5）主/分采集器利用了CAN 總線的通信功能；（6）部分氣象要素的采樣頻率得到了增強(qiáng)，提升了氣象要素?cái)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。

2 DZZ5 自動(dòng)氣象站常見故障及處理辦法

通過日常工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，為了在最短的時(shí)間內(nèi)找出故障部位，可以選用三種常見故障排除法。一是替換法，該法是最簡(jiǎn)單直接有效的方法，應(yīng)保證在部件完好的基礎(chǔ)上進(jìn)行，也就是使用新設(shè)備替換可能存在異常的故障器件，若故障排除，則判定是設(shè)備自身故障；二是排除法，若不能確定故障具體位置，可以注意判斷無(wú)故障的設(shè)備，逐個(gè)排除后，剩余的則為故障設(shè)備；三是測(cè)試法，主要利用萬(wàn)用表儀器測(cè)量問題設(shè)備的電阻、電壓值，結(jié)合檢測(cè)數(shù)據(jù)判斷設(shè)備是否出現(xiàn)故障問題。

2.1 采集系統(tǒng)故障

2.1.1 采集單元故障

在實(shí)際的地面氣象觀測(cè)工作中，若是發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)卸載異常、整點(diǎn)觀測(cè)到的氣象要素?cái)?shù)據(jù)缺失、監(jiān)控軟件不能正常運(yùn)行；部分氣象要素?cái)?shù)據(jù)缺測(cè)或亂碼。出現(xiàn)故障問題的原因可能有：雷雨天氣下，控制面板、采集器主板、采集單元因遭受雷擊而出現(xiàn)損壞；電磁干擾的出現(xiàn)也會(huì)使氣象要素?cái)?shù)據(jù)采集率增加。若是出現(xiàn)這種問題，需要工作人員對(duì)通信軟件參數(shù)設(shè)置狀況進(jìn)行查看，選擇手工方式卸載計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)采集器復(fù)位操作，若采集器指示燈閃爍間隔異常，需檢查交流燈與直流燈的顏色；若兩燈均正常，則說明采集單元故障，可對(duì)其直接維修或更換。

2.1.2 通道防雷板故障

在實(shí)際的觀測(cè)工作中，若是發(fā)布部分觀測(cè)到的氣象要素?cái)?shù)據(jù)出現(xiàn)異常，其主要原因可能是采集器通信板、防雷管因雷擊而受損或者被擊穿。工作人員可測(cè)量不同通道的電阻值情況，檢查上下通道及與其他通道的連通狀況，若出現(xiàn)上下不通或連通其他通道，說明防雷板遭到損壞，需重新更換或者是維修通道防雷板。[2]

2.2 溫度傳感器故障

溫度傳感器主要是通過鉑電阻來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量，若是臺(tái)站實(shí)際運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)異?；蛉睖y(cè)，需認(rèn)真查看溫度傳感器的工作狀況，判斷其是否出現(xiàn)故障問題，可從以下幾方面進(jìn)行排除：（1）將溫度傳感器感應(yīng)部分用雙手握緊，利用手上的余溫判斷溫度數(shù)據(jù)是否增加，進(jìn)而判斷感應(yīng)部位是否異常；（2）打開溫濕度傳感器接線盒，借助于萬(wàn)用表的電阻檔對(duì)1 與2或3 與4 接線柱間的電阻值進(jìn)行測(cè)量，該數(shù)值相對(duì)較小，幾乎接近0；之后則是分別測(cè)量1 與3 或2 與4 接線柱間的電阻值，若最終測(cè)出的電阻值在80～125Ω 之間，且電纜線正常，則說明溫度傳感器異常；（3）替代法，選擇地溫傳感器來代替溫度傳感器，之后則依次取出溫度傳感器防雷板接線端口，并將地溫傳感器一端與防雷板上的溫度端口相連，另一端則放置在百葉箱內(nèi)，并認(rèn)真檢查溫度數(shù)值，進(jìn)而判斷溫度數(shù)據(jù)是否異常，若正常，則可能溫度傳感器故障，重?fù)Q即可；反之，溫度通道出現(xiàn)故障，可逐一查看溫濕度接線盒、延長(zhǎng)線、采集器連接處；（4）若觀測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)出現(xiàn)跨越式跳變，則可能是屏蔽線異常，需全面檢查，若是判斷時(shí)屏蔽線異常，需重新更換。

2.3 風(fēng)向風(fēng)速傳感器故障

在日常地面氣象觀測(cè)工作中，若是風(fēng)向傳感器的指北針同正北方向不一致會(huì)導(dǎo)致觀測(cè)到的風(fēng)向數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，日常維護(hù)中需注意查看和糾正。若是風(fēng)向風(fēng)速傳感器運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間后，因軸承自身的磨損或塵埃進(jìn)入縫隙的影響，會(huì)增加軸承轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦阻力，使得啟動(dòng)風(fēng)速變大或者轉(zhuǎn)動(dòng)較為困難，進(jìn)而導(dǎo)致觀測(cè)到的風(fēng)速數(shù)據(jù)比實(shí)際值偏小，出現(xiàn)靜風(fēng)天氣的頻率較高；若是風(fēng)杯組件緊固件出現(xiàn)松脫不到位，也會(huì)對(duì)風(fēng)杯的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生影響，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題需要加強(qiáng)日常監(jiān)控，對(duì)傳感器單獨(dú)維護(hù)或重?fù)Q，就能使故障問題得到解決；由于冬季降雪期間的氣溫相對(duì)偏高，再加上溫度下降與風(fēng)速偏小的共同影響，會(huì)造成之前融化的雪水或者濕雪出現(xiàn)凍結(jié)，凍住了傳感器風(fēng)向標(biāo)與風(fēng)杯，最終觀測(cè)到的風(fēng)速數(shù)據(jù)為0，風(fēng)向始終維持不變，值班人員需對(duì)降雪天氣下的傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦受凍需第一時(shí)間找人處理，使其盡快恢復(fù)正常；若是在夏季出現(xiàn)強(qiáng)雷暴天氣，在結(jié)束之后會(huì)導(dǎo)致風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)異常，此時(shí)判定傳感器被雷電擊中，需對(duì)傳感器重新更換；氣象要素?cái)?shù)據(jù)異常也可能是連接線纜與采集器或傳感器的接口接觸不良或線纜受損，為了對(duì)風(fēng)傳感器本身的故障問題進(jìn)行判斷，此時(shí)可以選用替代法。[3]

經(jīng)過對(duì)政策實(shí)行的理論考察，并在相關(guān)學(xué)者研究的基礎(chǔ)上，計(jì)劃生育政策的實(shí)行模式可以概括為三種： 動(dòng)員模式、強(qiáng)制模式、交換模式。 需要說明的是，三種實(shí)行模式雖說都有自己發(fā)展的邏輯路徑，但是由于計(jì)劃生育政策的不變性，三種實(shí)行模式并不是完全相互獨(dú)立的，而是交叉重疊的。

2.4 濕度傳感器故障

在日常地面氣象觀測(cè)工作中，若是發(fā)現(xiàn)無(wú)濕度數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)異常，則可能是濕度傳感器出現(xiàn)故障。由于濕度傳感器的精確度水平較高，為了防止超出維護(hù)期范圍或接地屏蔽異常，需將日常保養(yǎng)和維護(hù)工作做好，否則會(huì)影響地面觀測(cè)工作的順利推進(jìn)。若是傳感器無(wú)濕度數(shù)據(jù)信息，可將對(duì)應(yīng)命令輸入后檢查原始的濕度數(shù)據(jù)信息是否存在，若存在，需查看濕度傳感器本身，濕度傳感器在對(duì)信號(hào)輸出時(shí)選擇的是模擬信號(hào)，電壓值的最大值為1V，最小值為0v。為測(cè)量大地與輸出端的電壓數(shù)值，需要借助于萬(wàn)用表的電壓檔，最將其與規(guī)定范圍內(nèi)的電壓值進(jìn)行比對(duì)，若是在測(cè)量范圍內(nèi)，說明濕度傳感器正常，說明采集器通道故障；反之，濕度傳感器故障，重新更換即可。

2.5 氣壓傳感器故障

氣壓傳感器屬于高精度傳感器，主要通過數(shù)字輸出，若是觀測(cè)工作中發(fā)現(xiàn)氣壓數(shù)據(jù)異常，此時(shí)需要工作人員選擇串口方式對(duì)傳感器內(nèi)的原始?xì)鈮簲?shù)據(jù)進(jìn)行檢查，若是原始?xì)鈮簲?shù)據(jù)不存在，需逐一查看臺(tái)站線纜、供電和屏蔽連接情況。其主要操作步驟是利用串口分別于計(jì)算機(jī)、氣壓傳感器進(jìn)行連接，或者是通過調(diào)試串口發(fā)送OPEN COM4 命令，保證計(jì)算機(jī)與氣壓傳感器間可以正常通訊，在打開串口調(diào)試助手之后，設(shè)置成對(duì)應(yīng)的9600、E、7、1 形式，在英文格式下發(fā)送“.P”；查看是否可以返回到對(duì)應(yīng)氣壓數(shù)據(jù)，若能，說明氣壓傳感器正常，反之需重新更換。

2.6 地溫傳感器故障

若是有以下表現(xiàn)形式，則說明地溫傳感器出現(xiàn)故障：（1）觀測(cè)到的地溫?cái)?shù)據(jù)偏高或偏低；（2）地溫?cái)?shù)據(jù)跳變或間歇性異常；（3）地溫?cái)?shù)據(jù)出現(xiàn)缺測(cè)；（4）地溫?cái)?shù)值始終在-24.6℃該數(shù)值停留；（5）0cm 處的地溫?cái)?shù)據(jù)異常。這些故障問題出現(xiàn)的原因可能有：（1）因強(qiáng)干擾信號(hào)的作用出現(xiàn)間歇性數(shù)據(jù)異常；（2）地溫轉(zhuǎn)接盒有進(jìn)水或接觸不良，進(jìn)而導(dǎo)致觀測(cè)到的地溫?cái)?shù)據(jù)出現(xiàn)缺測(cè)；（3）地溫探頭受損、老化等；（4）溫度采集器通道異常；（5）通信線纜遭受損壞或接觸不良。

針對(duì)故障的處理可以采取以下方法：（1）對(duì)異常設(shè)備接地重新操作；（2）針對(duì)松動(dòng)的地溫轉(zhuǎn)接盒接頭重新擰緊；（3）重新更換或檢修地溫傳感器；（4）確保地溫通道芯片的良好接觸；（5）利用萬(wàn)用表電阻檔對(duì)地溫傳感器進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)而判斷溫度傳感器是否出現(xiàn)異常，若是傳感器受損，需對(duì)其重新更換或維修；（6）在判斷地溫變送器故障問題時(shí)，可直接更換地溫傳感器相鄰傳感器，若是發(fā)現(xiàn)故障問題可重新對(duì)地溫變送器進(jìn)行更換或者是維修。

3 DZZ5 自動(dòng)氣象站的日常維護(hù)

3.1 采集器的日常維護(hù)

針對(duì)采集器的日常維護(hù)，主要是對(duì)主采集器運(yùn)行指示燈秒閃狀況和CF 卡指示燈情況進(jìn)行檢查。另外，針對(duì)采集器接口與各個(gè)傳感器及業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)間的連接牢固情況進(jìn)行查看。為了避免采集器機(jī)箱內(nèi)出現(xiàn)灰塵、雜物，每月需將采集器打開對(duì)其進(jìn)行清理，并查看底部進(jìn)線孔的密封情況。每年春季到來之前需全面查看防雷設(shè)施，多次測(cè)量接地電阻值。

3.2 百葉箱和溫濕度分采集器維護(hù)

測(cè)報(bào)人員需每月對(duì)百葉箱內(nèi)的灰塵及時(shí)進(jìn)行清理，禁止用手或者不清潔的物體與溫濕度傳感器的保護(hù)罩直接進(jìn)行接觸?？梢赃x用干潔的毛刷刷拭或用濕抹布擦拭百葉，禁止選用濕抹布擦拭濾紙部分，需選用干凈的毛刷。

3.3 風(fēng)向風(fēng)速傳感器維護(hù)

每年需對(duì)風(fēng)向風(fēng)速傳感器進(jìn)行定期維護(hù)一次，對(duì)風(fēng)傳感器軸承進(jìn)行清洗，針對(duì)風(fēng)杯、風(fēng)向標(biāo)體轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活性和平穩(wěn)性水平經(jīng)常進(jìn)行查看；在降雹天氣結(jié)束之后，需要對(duì)風(fēng)傳感器表面進(jìn)行查看，避免出現(xiàn)損壞；同時(shí)還要做好風(fēng)標(biāo)指北方位的檢查和校準(zhǔn)。若是出現(xiàn)重度污染天氣，工作人員應(yīng)選擇對(duì)應(yīng)工具清除干凈轉(zhuǎn)動(dòng)與靜止部件縫隙中的污垢。在清洗風(fēng)傳感器滾動(dòng)軸承時(shí)可選擇在密封條件下。在清洗滾動(dòng)軸承時(shí)，因兩邊含有防塵蓋，可不用將其取下。為了清除干凈軸承表面的臟污，應(yīng)將其放置在汽油中，浸泡時(shí)間控制在30min～60min 之間，并多次進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

3.4 氣壓傳感器的日常維護(hù)

只有在斷開電源之后方能對(duì)氣壓傳感器進(jìn)行更換或安裝，并對(duì)供電電壓進(jìn)行測(cè)量，使其處于規(guī)定范圍內(nèi)，若電壓不穩(wěn)定觀測(cè)到的部分氣壓數(shù)據(jù)極易出現(xiàn)缺測(cè)。由于氣壓傳感器主要安裝在機(jī)箱內(nèi)，應(yīng)輕輕打開機(jī)箱門，避免出現(xiàn)較大氣流。為了確保氣壓的精準(zhǔn)度水平，在條件允許的情況下，可以每年對(duì)照良好的便攜標(biāo)準(zhǔn)儀器進(jìn)行一次檢查。[4]

3.5 地溫傳感器的維護(hù)

1.地面和淺層地溫傳感器維護(hù)。應(yīng)確保地面和淺層地溫傳感器周圍的土壤疏松、平整且沒有雜草，降雨天氣結(jié)束后需及時(shí)耙松板結(jié)的地表土；對(duì)其的傳感器的埋設(shè)情況進(jìn)行檢查，將傳感器上的雨露和雜物擦拭干凈。

2.深層地溫傳感器維護(hù)。在降雨和積雪融化后需對(duì)深層地溫傳感器進(jìn)行檢查，認(rèn)真查看橡膠套管內(nèi)是否存在積水，一旦發(fā)現(xiàn)積水，可以將海綿或棉花綁在竹竿上，將其放入到管內(nèi)吸干積水，若套管內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)積水，需查找原因，及時(shí)維修或者是對(duì)橡膠套管進(jìn)行更換。