高毅超，林夢婕，陳 強

1.福州農(nóng)業(yè)氣象試驗站，福建福州 350000；2.福建省福清市氣象局，福建福清 350300；3.福州農(nóng)業(yè)氣象試驗站 350000

自動氣象站對我國工農(nóng)業(yè)發(fā)展發(fā)揮了重要作用，其可以準(zhǔn)確監(jiān)視氣象各要素變化。所以，在預(yù)防自然災(zāi)害方面，自動氣象站的穩(wěn)定運行具有十分關(guān)鍵的作用。為了保證自動氣象站的穩(wěn)定運行，必須保證其設(shè)備的穩(wěn)定運行，但在實際工作中，難免會出現(xiàn)特殊情況，影響檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)問題。因此，相關(guān)人員必須加大對自動氣象站的研究力度，通過探索其常見故障，采取針對性的處理方法，從而提升數(shù)據(jù)的可用性與準(zhǔn)確性，為各行各業(yè)提供更加精準(zhǔn)的氣象數(shù)據(jù)[1]。

1 DZZ5新型自動氣象站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

DZZ5新型自動氣象站采用了嵌入式系統(tǒng)技術(shù)和外部總線技術(shù)。結(jié)構(gòu)為“主采集器+外部總線+分采集器+傳感器+外圍設(shè)備”，按系統(tǒng)功能分可將氣象站分為四大部分，即采集系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)和供電系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用“主采集器+分采集器”的方式是為了實現(xiàn)多氣象要素實時監(jiān)測，提高數(shù)據(jù)處理能力，其中主采集器是自動氣象站核心，主采集器直接掛接溫度、濕度、氣壓、降水量、風(fēng)速、風(fēng)向、蒸發(fā)等傳感器。分采集器為氣候、地溫、輻射、土壤水分、其他觀測分采集器。分采集器均由硬件和嵌入式系統(tǒng)軟件組成，硬件系統(tǒng)可支持嵌入式系統(tǒng)正常運行。傳感系統(tǒng)包括溫濕度傳感器、氣壓傳感器、蒸發(fā)量測量傳感器、輻射傳感器等。氣象站電源系統(tǒng)分別為交流供電方式和太陽能供電方式。太陽能電源系統(tǒng)由電源控制器、免維護電池和太陽能電池板組成；交流供電電源系統(tǒng)由空氣開關(guān)、防雷器、電源控制器和免維護電池組成，其中太陽能電池板是自動站電源系統(tǒng)的關(guān)鍵部位[2]。無線通信系統(tǒng) 支 持TCP/IPOverGPRS或CDMA數(shù)據(jù)通信方式和GSM短消息數(shù)據(jù)通信方式，2種方式之間可互為備份，按照設(shè)定工作參數(shù)定時從采集器中下載實時氣象要素觀測數(shù)據(jù)，依照通信協(xié)議方式發(fā)送至中心服務(wù)器，同時可接受中心站特定指令完成相關(guān)操作。

2 DZZ5型自動氣象站的優(yōu)勢與重要性

2.1 DZZ5型自動氣象站優(yōu)勢

DZZ5型自動站是為了滿足中國氣象局對地面氣象探測業(yè)務(wù)的需求，而專門設(shè)計、研制的多功能綜合氣象觀測系統(tǒng)。新型自動站采用了最先進的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)和外部總線技術(shù)，采用的是“主采集器+外部總線+分采集器+傳感器+外圍設(shè)備”的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式。具備高性能、多功能的數(shù)據(jù)處理能力，具備較強的耐酸雨、防水防塵的能力，采集準(zhǔn)確度高、運行穩(wěn)定可靠，具備較強的防雷擊能力，具備遠程診斷的功能，低消耗，易擴展，便于安裝和維護。

2.2 DZZ5自動氣象站的重要性

DZZ5自動氣象站儀器主要傳感器、采集器、通信系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、安裝附件、其他輔助件等部分組成，主要通過各個部分的傳感器和電源系統(tǒng)運行監(jiān)測與采集數(shù)據(jù)，通過穩(wěn)定的電源系統(tǒng)進行實時不間斷的監(jiān)測監(jiān)控。隨著科技的發(fā)展，新型自動氣象觀測儀器用高性能微處理器為主控CPU，大容量內(nèi)置存儲器，大屏幕漢字圖形液晶顯示屏，一屏顯示多路氣象要素數(shù)據(jù)和圖形，便于現(xiàn)場觀測，且具備停電保護功能，斷電后不會丟失已存儲的數(shù)據(jù)。同時，可以獲取觀察數(shù)據(jù)，使觀察內(nèi)容更加豐富，時效性和穩(wěn)定性更強，有助于氣象觀測人員管理歸類和分析數(shù)據(jù)，使觀測數(shù)據(jù)更加有效化和準(zhǔn)確化，同時預(yù)測天氣，對區(qū)域內(nèi)的抗災(zāi)害能力具有重大意義。由于新型的自動氣象站觀測儀器的電子元件較多，結(jié)構(gòu)很精密，雖然對天氣觀測具有穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，但是長時間受到天氣、地域、海拔、人為等因素的影響，難免出現(xiàn)故障，一旦出現(xiàn)問題，將會導(dǎo)致氣象數(shù)據(jù)異常，因此新型自動氣象觀測儀器的日常維護和故障排查是氣象站工作的重中之重[3]。

3 DZZ5新型自動氣象站的常用方法概述

3.1 溯源法

溯源法是根據(jù)自動氣象站的故障表現(xiàn)檢索運行中可能出現(xiàn)的差錯，逐步追溯至源頭。在出現(xiàn)故障時，根據(jù)自動氣象站配備的說明手冊說明和常態(tài)化運行機制，嚴謹推敲故障表現(xiàn)與系統(tǒng)原理的因果關(guān)系，清晰思考之后快速定位至問題可能出現(xiàn)的地方。比如，當(dāng)氣象要素值缺測或者數(shù)值明顯偏大或偏小，則表明大概率是傳感器或連接線路不正常，可依據(jù)從后至前逐個判斷的辦法回溯源頭，并采取相應(yīng)措施修復(fù)。

3.2 替換法

替換法是在排查出可疑故障部位后，以可疑部位原件相同型號的備替換之，替換后檢驗故障是否被修復(fù)，被修復(fù)則表明是該部位元件損壞所致的。替換法一般被用于溯源法之后。比如，氣溫要素的觀測數(shù)據(jù)有跳變現(xiàn)象，通過溯源法鎖定至故障點在傳感器，則可用溫度傳感器的備件替換原件，再觀察氣溫跳變現(xiàn)象是否消失，消失則表明原傳感器已壞掉，直接更換即可排除。替換時需切斷電源，禁止帶電操作，避免損壞整個觀測系統(tǒng)。

3.3 測量法

測量法主要被用于硬件故障判斷，可使用監(jiān)測儀器測量可能損壞的部位，根據(jù)所測結(jié)果判斷異常所在之處。在判斷線纜連接是否正常；傳感器或部件電阻、電壓、電流是否符合標(biāo)準(zhǔn)；輸入輸出電源電壓是否正常時，均可以測量結(jié)果為依據(jù)判斷故障部位和原因。無可用備件替換時，測量法為準(zhǔn)確定位故障的重要方法。比如，系統(tǒng)故障最終鎖定在終端計算機顯示觀測數(shù)據(jù)異?；蛉睖y，則其癥結(jié)可能在通信系統(tǒng)或觀測設(shè)備。通信系統(tǒng)故障的解決思路是先查看計算機與自動站之間的通信正常與否，若可正常反饋表明業(yè)務(wù)軟件無異常，當(dāng)沒有反饋時則表明計算機綜合集成硬件控制器之間有硬件故障。當(dāng)通信系統(tǒng)無異?；蚬收闲迯?fù)后仍有數(shù)據(jù)缺測或異常，則去排查自動站設(shè)備。

4 常見故障與處理

4.1 電源故障

DZZ5型自動氣象站的電源系統(tǒng)，分為交流供電、太陽能供電和交流加太陽能供電3種供電方式。當(dāng)電源出現(xiàn)故障時，檢查輸入交流電（空開、電源模塊輸入），檢查輸出直流電（電源模塊輸出、各傳感器供電輸出），如果輸出不正常時，可將所有負載去掉，檢查此時電源模塊輸出情況。通過依次接入負載的方式，可以逐一排除故障部分。

4.2 通訊故障

DZZ5型自動氣象站的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，可以根據(jù)實際使用需求采用不同的數(shù)據(jù)通信方式。同時，采用串口通信方式、光纖通訊方式、串口服務(wù)器通信方式和無線數(shù)據(jù)通信方式4種通信方式中的一種。當(dāng)計算機收不到數(shù)據(jù)、軟件界面上顯示空白、串口通信監(jiān)視顯示命令超時，用調(diào)試線接在采集器上，檢查采集器是否正常。通過短路串口的2、3針的方法，檢查計算機串口是否正常。或者用萬用表檢查通信線是否正常。檢查光纖模塊，或者減產(chǎn)串口隔離器是否正常。

4.3 對雨量檢測器的維護和技術(shù)保障

我國南部沿海地區(qū)，雨季降水量偏多，自動氣象站檢測設(shè)備工作時很容易出現(xiàn)問題，從而導(dǎo)致設(shè)備測量的雨量與實際雨量不符或者沒有數(shù)據(jù)顯示，致使相關(guān)人員無法準(zhǔn)確判斷雨量信息，進而影響觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量。這種情況下，就需要氣象站內(nèi)工作人員立即維修故障設(shè)備，排查造成問題的原因。不同設(shè)備根據(jù)不同的情況采取不同的修理方法。注意事項，比如雨量數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題時，這時候就需要維護雨量傳感器，檢查設(shè)備是否出現(xiàn)堵塞情況，若是設(shè)備堵塞，則進行全面、細致度檢查，排除堵塞原因和物體，對傳感器進行處理。另外，在日常設(shè)備維護中，若是遇到設(shè)備零件損壞的情況，需要及時更換零件，以延長設(shè)備的使用年限，此過程需要專業(yè)技術(shù)人員進行，防止更換零件過程中丟失觀測數(shù)據(jù)。

4.4 溫度傳感器的維護和技術(shù)保障

儀器無法顯示溫度數(shù)據(jù)，或者出現(xiàn)不正常的溫度數(shù)據(jù)時，表示溫度傳感器出現(xiàn)了問題。這時，相關(guān)人員需要全方位仔細地檢查設(shè)備線路連接，以此判斷是否因為線路問題而出現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)錯誤，若是，則需要立即改正線路，保證設(shè)備能夠繼續(xù)正常運行。

4.5 氣壓傳感器的維護和技術(shù)保障

氣壓傳感器是由真空膜盒氣壓傳感裝置組成的，當(dāng)外界的氣壓發(fā)生變化時，設(shè)備會根據(jù)變化而發(fā)生不同的形變，檢測員就可以根據(jù)形變讀出相應(yīng)的氣壓數(shù)值。氣壓傳感器出現(xiàn)問題，很可能是因為異常供電導(dǎo)致的，需要注意的是，維護人員在解決此類問題時，必須先切斷電源，再進行維護工作，否則會出現(xiàn)事故。

5 DZZ5自動氣象站的維護和技術(shù)保障措施

5.1 確保自動氣象站內(nèi)供電系統(tǒng)運行不中斷

自動氣象站內(nèi)的檢測設(shè)備都是需要供電系統(tǒng)提供電力才可以運行的。若供電系統(tǒng)出現(xiàn)問題，檢測設(shè)備就無法正常運行，嚴重會損壞設(shè)備。因此，要確保供電設(shè)備的正常運行。首先，需要專業(yè)人員在日常維護和技術(shù)保障的過程中24小時監(jiān)測供電系統(tǒng)，并立即解決遇到的問題。其次，需要每天檢查電路連接設(shè)備和耗電裝置，不能有絲毫松懈。如果監(jiān)測設(shè)備出現(xiàn)問題，需要及時向上級報告，并根據(jù)實際情況維修或者更換設(shè)備。

5.2 建立相關(guān)的自動氣象站維修、技術(shù)保障制度

自動氣象站的工作設(shè)備不但需要設(shè)定相應(yīng)的功能，還需要在惡劣的環(huán)境下正常運行，因此需要氣象站人員制定完善的制度來管理這些設(shè)備，以確保站內(nèi)日常維護和技術(shù)保障工作的順利開展。首先，針對那些暴露在外的設(shè)備，需要重點對待，提高檢測、維護、保養(yǎng)的頻率。同時在檢測過程中，遇到任何問題都需要立即采取緊急措施，切斷電源，進行維修工作。惡劣天氣后，工作人員需要立即檢查設(shè)備，并更換損壞的零件，確保不會影響日后的觀測工作。

5.3 自動氣象站軟件需及時升級

需要在軟件上處理自動氣象站內(nèi)的設(shè)備檢測出的數(shù)據(jù)后，才能呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)。軟件能否正常運行也決定了檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，定期更新軟件，因此需要定時檢測軟件。氣象檢測所用的軟件，是由采集器系統(tǒng)、地面氣象系統(tǒng)、自動監(jiān)控系統(tǒng)組成的，這3個部分相輔相成、共同作用，完成氣象觀測工作，然而這3個系統(tǒng)的作用不同，因此維護方式也不同。采集系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，工作人員需要定期刪除系統(tǒng)垃圾以確保軟件能流暢運行；地面觀測系統(tǒng)監(jiān)測天氣變化，工作人員需要隨時更新軟件，確保系統(tǒng)是最新的；自動監(jiān)控系統(tǒng)是定期校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的，確保氣象數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

5.4 建立健全維護保障制度，提高工作人員素質(zhì)

氣象數(shù)據(jù)可以由設(shè)備自動檢測，可是部分維護工作仍舊離不開技術(shù)人員。因此，在制定制度時，需要落實到具體技術(shù)人員，明確每個技術(shù)人員的工作和責(zé)任心。同時，站內(nèi)需要完善獎懲制度和激勵制度，讓員工的付出得到回報，從而調(diào)動員工工作的積極性和主動性。另外，氣象局也需要加大人才培養(yǎng)力度，定期開展培訓(xùn)、交流會等活動，為做工提供學(xué)習(xí)和交流的機會，提高員工自身的素質(zhì)。氣象站需要建立健全的維修保障體系，提高自動化維修和技術(shù)支持的規(guī)范化與效率化水平，從而發(fā)揮員工工作的作用。

5.5 對自動氣象站的日常管理加強重視

觀測業(yè)務(wù)工作人員要及時檢查和校準(zhǔn)觀測儀器，保證自動氣象站可以正常運行，注重對監(jiān)測儀器的檢修，適當(dāng)備份重要監(jiān)測儀器，以避免因儀器故障而造成氣象站停止運行而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。氣象站監(jiān)測儀器的安全防護措施主要包括：維持采集器表面的整潔、氣象站及其周圍環(huán)境要保持清潔和平整、經(jīng)常檢查雨量桶是否安裝牢固、清潔溫濕傳感器時使用軟毛刷等柔軟物、保證氣壓傳感器的暢通、專用氣象站計算機終端經(jīng)常殺毒，并備份。

6 結(jié)束語

近些年來，各地自動氣象站為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展作出了卓越貢獻，保障了農(nóng)業(yè)順利生產(chǎn)，給人們的出行帶來了巨大便利。各地自動氣象站有針對性地解決容易遇到的問題，及時解決遇到的突發(fā)性問題，同時提高工作人員維護和技術(shù)保障工作的能力，建立健全的設(shè)備管理、維護保障、維修和技術(shù)保障、員工獎懲制度，使自動氣象站工作可以高效、有序地進行。