高海拔气象自动化观测最容易出现的故障和解决方法

高海拔气象自动化观测最容易出现的故障和解决方法

卡卓1,多布杰2

1.西藏那曲市气象局 852000；2.西藏那曲市嘉黎县气象局 852400

摘要：本文结合高海拔地区实际，在简要概述DZZ5新型自动站系统结构和工作原理的基础上，重点分析了高海拔气象自动化观测及易出现的故障，并给出了行之有效的解决办法，最后则提出了几点提升气象观测质量建议，仅供同行进行参考借鉴。

关键词：气象自动化观测   故障问题   解决方法   高海拔地区

引言

因气象事业现代化水平不断增强，新型自动气象站在气象观测中得到了广泛应用，有效提升了台站数据处理速度和数据质量。因现代化技术装备的应用，可借助于远程监控对全方位气象要素数据进行全面收集，在满足地方台站气候观测、天气观测和区域观测业务工作需求的同时，还节省了人力资源，且在研究气候变化、气象防灾减灾等方面发挥着十分重要的作用。高海拔地区因高寒缺氧，风大气温低，一些区域基站信号不太稳定的特征，使得自动气象站系统运行中极易出现故障问题，为了确保高海拔气象自动化观测工作可以顺利开展，需采取科学有效的解决方法来处理故障问题。

1、DZZ5新型自动气象站系统结构和工作原理

1.1系统结构

对于DZZ5新型自动气象站来说，其是根据统一标准、功能、结构、方法、规范的设计思路，通过各个部件或模块互换的自适应性，进而构建成新型的自动气象站，在气候观测、天气观测和区域观测业务需求方面的贡献较大。经过不断的更新完善，DZZ5新型自动气象站对现代化的嵌入式系统技术和外部总线技术进行了充分利用，而结构设计则选择的是“主采集器＋外部总线＋分采集器＋传感器＋外围设备”的方式。

1.2工作原理

对于DZZ5新型自动气象站来说，其主要有四部分组成，分别是采集器、传感器、供电系统和通信系统。采集器的主要作用是负责采集、储存、分析和运算自动气象站的所有气象要素数据信息；传感器则是结合不同观测需求，独立配置不同的传感器，进而对所需的气象要素数据进行测量；供电系统可为整个新型自动气象站的运行提供电力供应；通信系统则是向计算机传输采集核心处理后的气象要素数据信息。

因气象业务的快速发展，不断有新的自动观测项目增加，而DPZ1型的综合集成硬件控制器业务应用，有效解决了各个独立观测系统或设备集约通信方面的问题。由于DPZ1型综合集成硬件控制器包含有高度集成多串口通信、光电隔离、信号/数据/光电转换等的功能模块，可以选择不同通信方式上的设备借助于光纤来实现远距离数据信息的传输，且传输中的稳定性高、方便维护，同时还易于扩展，有效满足了地面观测业务改革和调整需求。

2、高海拔气象自动化观测最容易出现的故障及解决办法

2.1采集系统故障

采集器其作为新型自动站检测和处理数据的重要系统，能否正常运行将会对台站工作情况产生影响。采集器常见故障主要包括有：采集单元故障和通道防雷板故障。①采集单元故障的表现形式是数据卸载计算机异常、整点观测资料丢失；监控软件异常；部分气象要素数据缺测或乱码。这些故障出现的原因可能是雷击天气造成采集器主板、采集单元和控制面板受损，或者是电磁干扰造成数据采集失败。工作人员需对通信软件参数设置情况进行查看，并利用手工方式对数据进行卸载，确保采集器复位，若是采集器指示灯闪烁间隔异常，需对交流输入灯和直流输出灯进行查看，若两灯正常，则说明采集单元故障，可对其维系或更换。②通道防雷板故障的表现形式是部分气象要素数据异常，可能是雷击损坏了采集器通信板、防雷管等。工作人员可对各通道上下连通或与其他通道不通情况进行检查，若上下不通或与别的通道连通，则防雷板受损，对其维修或更换即可。

2.2温湿度传感器故障

当前，那曲市自动站采集系统的温度传感器型号是铂电阻，可对气温、草温、浅层和深层次地温进行采集。温度传感器主要选用的是四线制，在利用万用表的电阻档分别对同端和异端电阻进行测量后，可计算温度数值，并将其与实际温度数值进行比对，若是两者有较大差异，则说明温度传感器故障，在排查后数据仍旧没有恢复正常时，则可对温湿度分采集器重新更换。对于湿度传感器来说，其的组成部分分别是湿敏电容和转换电路，外围电路在将湿敏电容的电容量转化后将会有电压信号输出，因电压与湿度之间呈现出正相关关系，输出电压值在0~1V之间，对应的相对湿度则在0~100%之间，选择万用表电压端对供电电压进行测量，查看测出的电压值是否为12V，随后对输出电压值进行测量，将湿度数值计算出来，并与实际数值进行比对，若是两者误差较大，则说明湿度传感器故障，重新更换即可，反之，若是在逐一排查后数据仍旧没有恢复正常，需对温湿度分采集器进行更换。

2.3风向风速传感器故障

若是风向风速传感器的各项参数设置正常及传感器开启，首先需对供电电压进行检查，查看是否为5V。对于DZZ5新型自动气象站来说，在供电正常时，测出的格雷码信号D0~D6的气压值，若测出的电压值在4.5~5.0V之间则为高电平1；而在0~0.7V之间则为低电平0，将其转化为二进制后，可判断格雷码对应的方位情况，在转动风向后，检查高低电平变化情况能否反映出格雷码；因风速与脉冲频率之间呈现正相关关系，对频率输出情况进行测量，若是没有数据输出或者输出异常，说明风速传感器故障，直接更换即可。

2.4蒸发传感器故障

若是发现观测到的蒸发数据异常或缺测，则可能是蒸发传感器出现故障问题。工作人员可以输入对应命令检查主采集器中是否存在原始蒸发数据信息，若存在，则可能是参数设置异常，若不存在，需对蒸发传感器进行检查。可利用万用表对蒸发传感器的供电状况进行查看，正常供电电压为10~15V之间，若是测量出的供电电压正常，需对连接传感器和采集器间的线缆插头进行检查，避免出现松动。若是无松动，需对信号地与信号输出间的电流进行测量，判断测出的电流值是否正常。当蒸发传感器处于最低水位，此时的输出电流为20mA，最高水位对应的输出电流为4mA，且两者之间呈现线性关系，根据测出的电流值判断蒸发传感器是否出现故障问题。若是在排除蒸发传感器故障后，需对连接的各个接头的接触不良、接地情况进行检查，大多数情况下，蒸发传感器信号输出通道经过防雷板，在排查线路故障时，需对防雷板对应的通道故障问题进行检查。

3、提升气象观测质量建议

3.1加强气象质量管理体系建设

对于那曲气象部门来说，应始终以“观测精准、智能高效、科学管理、创新发展”为原则，加强质量管理体系建设，大力进行观测设备升级、提升自动化观测水平、标准化观测场建设等，进一步对标气象观测数据精密、预报精准、服务精细的要求，促进气象观测各项工作与质量管理体系深度融合，持续推进气象观测质量管理体系常态化运行并改进提升，全面提升高海拔地区气象观测水平。

3.2提升测报人员综合素质

①加强测报人员培训，严格落实持证上岗制度，以帮助新人尽快熟练掌握气象观测相关内容，对观测方法进行熟练掌握，确保自动化观测工作可以顺利推进；②增强测报人员业务素质。为了更快地适应不断变化的观测需求，测报人员应加强业务知识学习，以增强测报工作质量。同时还要对观测仪器设备进行熟练掌握，了解观测工作最新动态，不断丰富测报人员知识储备，进而提升观测工作质量。

结论：

综上所述，因高海拔地区具有高寒缺氧，风大气温低，基站信号又很不稳定的特征，使得自动站运行过程中很容易出现故障问题，选择有效的解决方法极其重要，同时还需要测报人员具备较强的责任意识。日常观测工作中及时发现故障问题，找出故障原因后采取有效的解决方法，确保台站可以正常运行，进而为社会大众和各个行业提供服务。

参考文献：

[1]聂云,周继先,秦畅畅，等.地面观测业务调整给气象观测工作带来的变化[J].贵州气象,2016 ,40(1):72 -75.

[2]李青建，罗红,闵怡.新型自动气象站异常数据快速诊断及处理方法[J].气象水文海洋仪器,2016 ,40(1):117 - 120.

作者简介：卡卓（1976.03），女，藏族，西藏那曲人，本科，工程师，从事综合气象观测工作。