区域自动气象站故障排查及维修指南

姚　君，王怀泽，冯　亮（.宝清县气象局，黑龙江宝清55600；.集贤县气象局，黑龙江集贤55900）



区域自动气象站故障排查及维修指南

姚君1，王怀泽2，冯亮1
（1.宝清县气象局，黑龙江宝清155600；2.集贤县气象局，黑龙江集贤155900）

摘要：区域自动气象站是国家级气象观测站的重要补充，是弥补空间区域上气象探测数据空白的重要手段。在中小尺度天气预报中有着极其重要的作用，也是对国家气象观测网观测资料的补充累积，在实际工作中有着重要意义。及时、准确地处理突发故障，有效地保证区域站的正常运行极为重要。本文针对区域站硬件部分（供电系统、传感器、采集器、通讯设备和参数设置等）故障，总结提出了如何进行故障检查、故障排除，为技术人员在维修区域自动气象站提供维修维护指南，明确维修思路，也为国家级自动气象站维修维护遇到类似问题提供解决方法。

1　引言

判断自动气象站是否工作正常可以根据无线通讯模块传送回来的数据来判断。快速诊断和排除自动气象站的故障，是一项技术性、操作性很强的工作，掌握其结构和工作原理及工作参数是前提条件，懂得万用表的常规使用，还需掌握常用软件（串口调试软件和超级终端）的使用。

2　维修工具

现场维修维护，除了必须携带的五金工具箱和万用表之外，还需要携带手提笔记本电脑及专用数据转换连接线。手提电脑应装有超级终端或串口调试软件和必要的设置说明；两根数据线：USB转DB9 RS232串口（公头）、DB9 RS232串口（母头）转三口接线端子。手提电脑和数据线用于连接设备，现场查看和设置采集器和通信模块的参数以及查看采集器观测数据返回。

3　故障判别基本方法

⑴依据电原理分析方法。

⑵先近后远，分段检查测试，断开部分连接线，缩小范围检查方法。

⑶替换方法。

⑷维修过程记录备案方法。

要养成对每一次维修维护过程记录备案的好习惯，要对故障的发生现象、分析思路、排查过程、故障解除等作出细致的总结，积累经验，必将对日后的维修维护工作有着很大帮助。

4　故障排查

4.1供电系统

供电系统故障主要有蓄电池、太阳能板和充电保护器三类。

(1)蓄电池故障。它是依靠太阳能板对两节12 V18 Ah的蓄电池进行充电来维持蓄电池电量进行工作的。蓄电池故障主要有电池电量耗尽、蓄电池漏液、不能充电、蓄电池报废等。

排查方法：断开充电部分，使用万用表直流电压20 V档测量蓄电池电压，正常应为13 V左右。

(2)太阳能板故障。太阳能板是经过采集板中的充电模块来完成对蓄电池的充电。故障主要表现在：太阳能板安装朝向和高度以及是否有异物遮挡或覆盖、太阳能电池板线路老化、太阳能板到充电保护器端正负端子接反而致使太阳能板未能对蓄电池进行充电、太阳能板充电模块损坏无法对蓄电池进行充电等。

排查方法：检查太阳能板的朝向应向多阳光的南方，安装高度适宜无异物遮挡。测试太阳能板的好坏主要是看有无电压输出，好的太阳能板在晴朗的白天，输出电压一般可达到18-19 V，即使在有较薄云层的白天，一块正常的太阳能板的输出电压也可达到16 V左右。所以当太阳能板的功率无法达到以上数值，则表明其已不能满足维持自动气象站设备运行所需的电量，需要更换太阳能板。

(3)充电保护器故障。充电保护器是连接太阳能板、蓄电池和采集器的充电放电保护整流供电装置，由太阳能板给蓄电池整流充电，蓄电池给采集器供电从而进行设备工作的。充电保护器故障主要有：充电保护器端子接口脱焊或腐烂、充电模块损坏无法充电、整流模块损坏无法供给蓄电池正常的工作电压和电流、放电模块无法供给采集器正常工作电压等。

排查方法：分段排查，查看各部分工作电压。

4.2传感器故障

传感器故障主要有温湿传感器、风向风速传感器、雨量传感器三类故障。

（1）温湿传感器故障。温湿传感器出现故障的几率是很小的，一般就是检查线路连接和测量工作参数。

（2）风向风速传感器故障。风向风速传感器出现故障的几率也是很小的，一般就是检查线路连接和插头是否松动，检查传感器内部脱焊现象，检查传感器转动轴承是否干磨卡滞等。

（3）雨量传感器故障。在实际维修维护过程中，雨量传感器经常出现问题或发生故障，主要有：承水器和漏斗以及集水盒堵塞、翻斗故障、干簧管故障、线路故障、防雷管故障和其他故障等。

排查方法：检查承水器上方是否有植物阻挡，承水器出口下水是否通畅；检查漏斗和集水盒是否堵塞；检查上翻斗、下翻斗、计数翻斗跳翻是否灵活，是否卡滞，调整固定翻斗的两端螺丝，计数翻斗下不要有异物阻碍翻斗回位跳翻；检查干簧管，用万用表通断档测试传感器接线桩部分，或翻动计数翻斗俯身近耳听干簧管是否有闭合的清脆声响；检查线路，用万用表通断档分段检查信号电缆是否开路，检测传感器接线桩部分，再检测采集器接线部分；检查主板防雷管，检测采集器主板上连接雨量的两个防雷二极管，根据二极管正向导通反向截止的原理，用万用表通断档测量；检查其他方面，由于区域自动站安装较偏僻，维护较差，周边环境杂草丛生，经常发生蜘蛛网缠死翻斗的状况，清除并放置除虫干片，也可喷洒除虫剂。

4.3采集器主板故障

采集器主板故障主要有采集器死机、采集器内部线路老化、供电等。排查方法一般是查看主板指示灯是否正常、测试供电、采集器重启、查看采集器数据返回和参数设置。

查看采集器数据返回和参数设置，用手提电脑、数据转换线连接设备，打开超级终端或串口调试软件，把光标移动到超级终端窗口中，一直按住空格键，然后给设备加电，直到窗口出现正常提示，选择正确的波特率和端口设置（波特率一般是4800 bps），即可查看数据返回和参数设置。

4.4通信模块故障

通讯模块故障主要体现在设备供电、SIM卡欠费停机、移动公司变更业务、该地区信号弱、天线放置、SIM卡槽接触不良、模块损坏、参数设置等。

排查方法：检查供电和查看指示灯。查看指示灯：当NET指示灯长亮，表明尚未找到GSM网络。对于终端是否登录上GPRS网络，用户可通过PWR指示灯的闪烁频率来判断。如果PWR指示灯闪烁频率较快(4次/s)，则尚未登录上GPRS网络；如果PWR指示灯闪烁频率较慢(1次/s)，则已登录上GPRS网络；检查SIM卡是否欠费停机；将天线外露与机箱；擦拭SIM卡和卡槽；检查参数设置。

查看通讯模块参数设置，用手提电脑、数据转换线连接设备，打开超级终端或串口调试软件，把光标移动到超级终端窗口中，一直按住空格键，然后给设备加电，直到窗口出现正常提示，选择正确的波特率和端口设置（波特率一般是57600 bps），即可查看参数设置。

4.5参数故障

按上述连接方法连接设备，检查和设置参数。

主要有采集器参数和通信模块参数，两个参数一般情况下不会变化，不用重新设置，只有在维修维护时造成的参数设置故障，或接收主机地址发生变化，有时设备死机也会造成参数变化，才能对参数进行设置和修改。

采集器参数设置主要查看几个观测要素是否勾选上，查看、设置和修改系统时间参数。

通信模块参数设置主要查看终端设置列表身份识别码（SIM卡号）和网络通道设置表中几个通道的DSC IP地址、DSC通讯端口等设置，可使用“？”命令查看设置命令进行参数修改和设置。

5　小结

同样的故障现象，可能由不同的原因造成，要灵活地进行分析。在实际工作中，要提高自动气象站的运行质量，必须加强自动气象站的运行状况的监控，加强自动气象站的备件库建设，加强自动站每年使用前的巡检工作，由于区域站没有上级检定部门的检定任务，所以台站自身的巡检维护尤为重要，重点检查太阳能电池板、蓄电池、数据采集器及传感器的性能和工作状态，并进行必要的清洗、擦拭、部件轴承上油和标校。

第一作者简介：姚君（1968-），男，黑龙江省宝清县人，南京信息工程大学，专科生，工程师.

收稿日期：2016－1－1

文章编号：1002－252X(2016)01－0031－02