自动气象站常见故障分析及维修方法

发表时间:2020/7/22   来源:《科学与技术》2020年7期   作者:孟凡忠 洪林峰 赵森
[导读] 结合了自动气象站及区域自动站多年的应用现状
        摘要:本文结合了自动气象站及区域自动站多年的应用现状,利用了常年实际维护维修的工作经验和认识,整理总结了各类相关技术资料,论点主要着重针对自动站的 几个核心部分:常规维护、供电电源、传感器、采集器等方面深入的分析和研究,对所反映出来的一些常见的深层次的要点问题和故障,进行了比较全面的深入的论述、总结并提出了可行的对应的措施和维护维修方法。
        关键字:气象站;常见故障;故障分析;故障维修

1.雨量传感器的维护
        雨量可以说是自动站的 核心要素,从目前区域站运行质量来看雨量要素的质量是目前影响区域站应用质量滞后的关键问题,应给予相当重视,其原因分析如下。
        雨量传感器是气象装备采集和应用最为广泛最为关键和最具指标性的一个气象要素。而雨量要素的应用质量且完全取决于雨量传感器的运行质量。目前从全国范围来讲自动站和区域站较多使用的雨量传感器有单翻斗(SL2-1 天津)双翻斗(SL3-1 上海)2 种类型,从多年的实际应用情况看,虽说单翻斗传感器,传感器看似其设计结构比较简单,但相比于双翻斗在维护过程确要繁琐许多。虽说这 2 型传感器都是经国家局考核认证过的设备,但在实际应用性能上呈现出较大差别,在多年来的维护比较情况看,单翻斗的传感器存在极易堵塞、材料的选用,安装调试和标校难度大等等问题要远高于双翻斗(SL3-1 上海),长期以来面对它的应用质量问题。
2.气压传感器的维护及检测
        目前应用较多的气压传感器为进口器件 PTB200,其故障率低,精度高,但其价格昂贵,国内厂家和用户只做一些常规性的外围检测来判断该传感器是否故障。
        判断方法一般为:用万用表根据连线图来测量供电电压第 9 脚正极和第 7 脚负极间的电压是否正常应该在12V 左右;用万用表测第 8 脚输出信号地负极与输出信号正极间的信号输出电压值是否正常,信号输出电压值应该在 0 到 5V 间变化;检查接口RS232 是否接触正常, 线路是否正常;检查气压嘴的清洁情况;无气压值可检查采集器内的气压串口(RS232) 通讯芯片电路是否损坏; 如无气压数据上传,可通过设置软件,重新设置参数来判断该传感器的故障。
3.通讯模块的检修
        通讯模块故障后,会直接导致数据无法上传,台站状态为缺测。检查方法一般为:检查模块 12V 供电是否正常,模块接口和连接线插头是否有接触不良的现象; 掌握模块界面指示灯正常工作状态,来判断各种故障现象;检查通讯卡是否损坏;检查通讯卡槽簧片是否变形, 簧片与通讯卡接触是否良好,通讯卡接触面是否清洁; 更换通讯模块来判断故障部位(注意,在通讯模块正常的情况下采集器故障也可以造成通讯故障);了解通讯基站的信号强度是否正常,要考虑机箱对信号的屏蔽作用,将天线通过机箱的导线孔留出一部分在机箱外。
4.温度传感器的维护检修
        用手握住传感器 PT100 的金属探头,万用表用200Ω 档测量 4 芯线 2 组不同色的线头观察它的阻值变化每一度的变化相当于电阻变化约 0.7Ω 左右的变化。


        从日常的温度故障检修看传感器 PT100 很少有直接损坏的,如果温度值为 99℃或者为 0℃时,多数因为采集器内的温度模数转换芯片(AD7793)损坏或者时钟电路损坏,后备电池、时钟管理芯片等故障造成的。
         维护时观察其温度值是否正常,一般故障现象有 3 种(温度值 99℃、0℃、时好时坏)根据以上的故障情况来判断故障部位。测量温度传感器或者插拔温度传感器时,要切断采集器电源。
        采集器应该每 1分钟输出 1 次数据,如果无数据或者数据值不正常,应先检查传感器是否有短路、断线, 然后再考虑采集器是否有故障。
        插拔温度传感器的接线头时用手感也可以判断接口内是否有腐蚀或者有接触不良的现象。
5.风速风向传感器检修维护
        如果使用得当,风速风向传感器仪器无需维护,但严重的污垢,将导致仪器的转动部件与静止部件缝隙间阻塞,因此需要定期清除污垢(可应用清洁剂处理)。由于仪器长期使用导致轴承磨损,而影响仪器性能,此时可将仪器送回工厂进行检修。
6.数据采集器及电源的硬件维修
        区域站的硬件维修重点是在数据采集器系统和电源系统上,从维修角度出发应该了解其设备的工作原理、流程、元器件的功能等。
7.供电电源的维修
        开关电源是广泛应用于自动站电源系统的核心部件,其电路设计和实际应用都比较成熟,分析其损坏的原因主要由雷电和供电质量差等因素造成的。基本工作原理是:220V 交流市电流经过流、过压保护电路,通过滤波器滤除各种高频干扰后,经桥式整流及滤波得到约300V 左右的纯净直流电压,由开关模块及开关变压器共同作用完成电压高低转换,并由开关变压器对高低压隔离 , 开关变压器低压策分成 2 路电压输出,一组输出12V 5A 工作电压;一组为 13.8V0.5A 的电池充电电压等。
8.DZZ2 采集器的维修
        在对采集器的维修过程中如下资料有很好的实用性,整理出的关键资料有流程图和各类电子元器件的功能用途,这对进行实际维修操作有比较好指导作用。
        在多年自动站维护维修保障工作中深刻的体会到对采集器的维修是一项最具挑战性的工作,因从外界很难获取规范的维修资料,和无可借见的经验,只能依靠和通过自身从实际工作中来提升业务技能,扩展相关的知识面来完成和胜任这份工作。

9.总结
        以上所述由于受各种因素的限制还有很多问题没有条件去涉及和实现但也是因为现代的电子信息技术发展和更新的太快,这就需要重视电子信息专业的学习和积累,因为现代电子信息技术发展,也是气象科技的发展,它更是气象业务工作的支撑。因此需要保障人员从每个环节去努力,来真正发挥和体现这些气象装备的价值和应用潜力。
参考文献
[1]中国气象局综合观测司. 气象装备技术保障手册 [G]. 北京 :中国气象局综合观测司 ,2011.
[2]何健 . 广东省区域自动气象站资料的质量控制与评估 [J]. 广东气象 ,2011.
[3]刘岩 , 马辉 . 区域自动气象站常见故障分析及处理 [J]. 山东气象 ,2011(3).
[4]王会荣 . 自动气象站日常维护和故障处理原则与方法 [J]. 现代农业科技 ,2012(5)

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