侯江生，楊月英

(賀州市氣象局，賀州542899)

0 引言

自動(dòng)氣象站是中國(guó)氣象觀測(cè)網(wǎng)的重要組成部分，特別是在地面氣象觀測(cè)中發(fā)揮重要作用，為天氣預(yù)報(bào)和氣象防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)保障。2020-04-01起廣西國(guó)家級(jí)地面氣象觀測(cè)站正式開(kāi)展自動(dòng)化改革業(yè)務(wù)運(yùn)行工作，取消人工定時(shí)觀測(cè)和日常守班等工作，因此保障氣象觀測(cè)的連續(xù)性和穩(wěn)定性是目前氣象保障工作的重心[1]。為更好地保障國(guó)家自動(dòng)氣象站設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，吳明江[2]等、李建宇[3]等、孫百安[4]等、郭方[5]等、王淑蘭[6]、鄒哲馨[7]、賈錦龍[8]等對(duì)新型站的工作原理和故障診斷都做了相關(guān)研究和闡述。但是隨著氣象觀測(cè)自動(dòng)化觀測(cè)設(shè)備不斷增加，如降水天氣現(xiàn)象儀、天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀、光電式數(shù)字日照計(jì)、溫度和降水多要素融合等設(shè)備的投入使用，對(duì)氣象站設(shè)備抗雷擊和抗干擾能力產(chǎn)生了不利的影響。

文章對(duì)2021-05-14賀州國(guó)家基本氣象站遭遇1次強(qiáng)雷擊后的故障處理進(jìn)行分析，探討快速排除故障的方法和設(shè)備恢復(fù)正常觀測(cè)及數(shù)據(jù)處理方法，為氣象保障人員處理類(lèi)似故障提供參考，提高處理雷擊故障維修時(shí)效，確保國(guó)家氣象站觀測(cè)連續(xù)性和穩(wěn)定性。

1 DZZ5型國(guó)家自動(dòng)氣象站設(shè)備架構(gòu)

DZZ5型自動(dòng)氣象站按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、功能、結(jié)構(gòu)、方法和規(guī)范的設(shè)計(jì)思路，做到各部件或模塊互換，形成統(tǒng)一型號(hào)的第2代自動(dòng)氣象站。賀州國(guó)家氣象站硬件部分主要包括：主采集器(1個(gè)主采集器和數(shù)個(gè)分采集器)、外部總線(xiàn)、傳感器、外圍設(shè)備和外部設(shè)備。具體通信線(xiàn)路如圖1所示。

圖1 自動(dòng)氣象站通信線(xiàn)路圖

采用光纖傳輸方式可以提高傳輸信息的抗干擾能力，有效增加了傳輸距離(傳統(tǒng)銅芯信號(hào)線(xiàn)信號(hào)隨傳輸距離的增加而減弱)。但從通信線(xiàn)路圖可以看出，綜合硬件控制器成為數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖钪匾?jié)點(diǎn)，2020年后新增的觀測(cè)設(shè)備都是直接通過(guò)他傳輸數(shù)據(jù)到電腦端。綜合硬件控制器一旦出現(xiàn)故障，所有數(shù)據(jù)都會(huì)中斷，國(guó)家站還有1根備份的通信線(xiàn)路，以保證應(yīng)急情況下的觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸。

2 故障現(xiàn)象及處理

2.1 故障現(xiàn)象

2021-05-14T13：30左右賀州市城區(qū)有強(qiáng)雷暴天氣現(xiàn)象，13：37臺(tái)站收到區(qū)氣象局裝備中心下發(fā)的臺(tái)站13：36自動(dòng)氣象站各要素全部缺測(cè)的告警短信。保障人員13：52趕赴值班室，發(fā)現(xiàn)主站ISOS軟件中新型自動(dòng)氣象站、降水天氣現(xiàn)象、日照、視頻智能觀測(cè)儀采集均失敗，無(wú)任何數(shù)據(jù)。保障人員重啟觀測(cè)場(chǎng)采集器、值班室電腦和采集軟件后，故障仍存在。查看備份自動(dòng)氣象站(CAWS600型號(hào))數(shù)據(jù)正常。因臨近正點(diǎn)，考慮故障一時(shí)無(wú)法排除，故退出ISOS軟件的傳輸客戶(hù)端，不上傳新型站數(shù)據(jù)，區(qū)氣象局信息中心自動(dòng)使用該時(shí)次的備份自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)代替。

2.2 故障處理過(guò)程和分析

2.2.1 值班室電腦端處理

因重啟計(jì)算機(jī)和采集軟件后發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)還是無(wú)法采集，測(cè)試使用SMOPORT軟件嘗試連接綜合硬件控制器，結(jié)果反饋連接失敗，判斷原因可能是通信、綜合硬件控制器和主采集器發(fā)生故障。

2.2.2 綜合硬件控制器故障處理

保障人員到觀測(cè)場(chǎng)檢查綜合硬件，用萬(wàn)用表檢查供電電壓正常，其余端口未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，于是重啟綜合硬件控制器，發(fā)現(xiàn)值班室電腦能夠連通綜合硬件控制器，但仍無(wú)法獲取任何數(shù)據(jù)。判斷主采集器與綜合硬件控制器通信或者其他3個(gè)掛接儀器可能存在故障。

2.2.3 主采集器故障排查

首先為保證盡快獲取最多的氣象觀測(cè)要素?cái)?shù)據(jù)，保障人員使用備份通信線(xiàn)直連電腦和主采集器方式讀取數(shù)據(jù)，調(diào)試助手顯示數(shù)據(jù)只有發(fā)送無(wú)返回?cái)?shù)據(jù)，大概率為采集器HY3000被雷擊損壞，立即連接備份主采集器的RS-232-1、供電電源和氣壓測(cè)試。將通信線(xiàn)路改回主采集器-綜合硬件控制器-值班室電腦的連接方式，值班員發(fā)現(xiàn)電腦還是無(wú)法獲取主采集器的觀測(cè)數(shù)據(jù)。由此推斷主采集器與綜合硬件控制器通信故障概率較大。

2.2.4 通信故障處理

保障人員先測(cè)試綜合硬件控制器到主采集器之間的信號(hào)線(xiàn)通斷情況，處理方法如下：將主采集器上RS-232-1端子上通信線(xiàn)拔出，將3根線(xiàn)任意短接，在綜合硬件控制器端對(duì)應(yīng)3個(gè)線(xiàn)芯測(cè)試導(dǎo)通情況，經(jīng)測(cè)試，3根線(xiàn)纜信號(hào)線(xiàn)正常，判斷綜合硬件控制器PORT1口(接主采集器的)雷擊后損壞，將其插入PORT2口(對(duì)應(yīng)SMOPORT的COM12口)。值班員打開(kāi)SMOPORT軟件，檢查COM12串口的串口設(shè)置參數(shù)是否正確，正確后將ISOS軟件新型自動(dòng)氣象站串口號(hào)調(diào)整為COM12，此時(shí)電腦端正常獲取主采集器傳輸?shù)臍庀笥^測(cè)數(shù)據(jù)。啟動(dòng)ISOS軟件傳輸客戶(hù)端，讓軟件自動(dòng)上傳新型站分鐘和小時(shí)數(shù)據(jù)。

2.2.5 天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀故障處理

天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀沒(méi)有數(shù)據(jù)傳回，先打開(kāi)觀測(cè)儀機(jī)箱，仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)空氣開(kāi)關(guān)跳閘，合上空氣開(kāi)關(guān)后，立刻聽(tīng)見(jiàn)觀測(cè)儀清潔魚(yú)眼攝像頭的噴氣聲音，說(shuō)明儀器正常啟動(dòng)，故障應(yīng)該是強(qiáng)雷暴時(shí)空開(kāi)保護(hù)器自動(dòng)斷開(kāi)電源，導(dǎo)致觀測(cè)儀斷電無(wú)法采集和傳輸數(shù)據(jù)。

2.2.6 降水現(xiàn)象儀故障處理

降水現(xiàn)象儀也有單獨(dú)的機(jī)箱，保障人員仔細(xì)檢查機(jī)箱內(nèi)部空開(kāi)、輸入輸出電壓、蓄電池和電源控制器，各個(gè)部件都正常，判斷綜合硬件控制器接入降水現(xiàn)象儀端口損壞。在綜合硬件控制器機(jī)箱下更換降水現(xiàn)象儀接入口改為PORT4，值班員將電腦ISOS軟件中降水天氣現(xiàn)象的通信端口更改為COM14，在電腦上連接串口服務(wù)器(SMOPORT)，修改COM14串口的工作方式為RS-485。上述設(shè)置完成1 min后ISOS軟件成功獲取到降水現(xiàn)象儀實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

2.2.7 光電式數(shù)字日照計(jì)故障處理

光電式數(shù)字日照計(jì)機(jī)箱內(nèi)部由3部分組件：防雷板、信號(hào)轉(zhuǎn)換器和電源控制開(kāi)關(guān)。保障人員測(cè)量輸入電壓為3.7 V，但正常輸入電壓應(yīng)為+12 V。在日照計(jì)電源控制箱內(nèi)檢查電源控制器，發(fā)現(xiàn)輸入為220 V，負(fù)載輸出卻為直流3.7 V，判斷電源控制器被雷擊損壞，更換一個(gè)備份電源控制器后，ISOS正常獲取日照計(jì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

2.3 數(shù)據(jù)處理

因在故障處理期間，關(guān)閉過(guò)ISOS軟件及傳輸客戶(hù)端，導(dǎo)致有些分鐘數(shù)據(jù)未下載和上傳、有些小時(shí)正點(diǎn)數(shù)據(jù)使用的是備份站數(shù)據(jù)，需要重新下載數(shù)據(jù)，補(bǔ)發(fā)分鐘數(shù)據(jù)和更正編發(fā)小時(shí)正點(diǎn)數(shù)據(jù)。下載完成歷史數(shù)據(jù)后，先進(jìn)行分鐘數(shù)據(jù)補(bǔ)發(fā)，再補(bǔ)發(fā)小時(shí)正點(diǎn)數(shù)據(jù)。補(bǔ)發(fā)小時(shí)正點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)，在自定義觀測(cè)界面，選擇時(shí)次，點(diǎn)擊自動(dòng)補(bǔ)調(diào)分鐘和自動(dòng)補(bǔ)調(diào)小時(shí)，核對(duì)正點(diǎn)數(shù)據(jù)是否正確(與備份站數(shù)據(jù)對(duì)比)，檢查小時(shí)極值是否正確(從分鐘數(shù)據(jù)查找)，修改為正確值后保存，直至在MDOS平臺(tái)查看到CCA或CCB標(biāo)志。數(shù)據(jù)處理需在MDOS平臺(tái)備注。

3 結(jié)束語(yǔ)

1)雷電是影響國(guó)家自動(dòng)氣象站穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素，對(duì)采集器、通信、地溫分采干擾較大，因此國(guó)家自動(dòng)氣象站需要做好日常的防雷防護(hù)檢查和防雷裝置定期檢測(cè)；

2)國(guó)家自動(dòng)氣象站遭遇雷擊產(chǎn)生故障時(shí)應(yīng)該按照故障產(chǎn)生的現(xiàn)象，結(jié)合國(guó)家自動(dòng)氣象站通信結(jié)構(gòu)逐一排查，理清排查故障思路能有效提供故障處理時(shí)效，保證氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸。