新型自动站常见故障处理

陈忠

摘 要：采用当前国际先进的CAN总线技术设计的新型自动气象站，可以根据各个台站的需要，自主的选择采集器，在技术上解决了之前的自动气象站无法扩展新的要素的难题，观测要素更加丰富。系统使用Linux嵌入操作系统，可以将不同的厂家生产的采集器和传感器集成到新型自动气象站中。新型自动站和之前自动站在设计构架上有很大的区别，因此故障检测方法也与以往有很大不同。为了使业务人员对新型站有更加全面的认识，本文介绍了新型站的技术构架，阐述了新型站的优势，着重介绍了新型站故障的排除方法，以此提高工作人员的工作效率。

关键词：新型自动气象站；技术介绍；故障处理

中图分类号：S163 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20180532064

引言

我国气象观测自动化运行业务已经开展了10a以上，气象设备的自动化对于气象观测和天气预报、服务工作发挥了巨大的作用。但是，近年来随着气象服务的需求的日益提高，地面观测的要素也越来越丰富。之前的自动站观测系统，由于不能自由添加新的观测要素，系统设计理念落后，已经逐渐无法满足现代气象观测业务发展的需求。2008年，新型自动站开始了业务研发，2015年开始，新型站在全国范围内推广使用，并逐渐替代了上一代自动站。新型站以提高地面观测业务的集约性和准确性为目标，在设计框架上与国际接轨，具有高稳定、高精度、易扩展、易维护和低功耗等特点，并具有实时远程监控功能。在软硬件上都采用了目前先进的技术和框架，采用CAN总线国际标准，比较全面的解决了上一代自动站在业务运行中的问题，特别是国内不同厂家的不同型号传感器、采集器无法通用的问题。

新型自动站的推广使用，提高了气象观测的密度，提升了观测数据的精确性。不过，由于运行时间较短，在实际使用中难免会出现各种故障。只有对新型站的各类较常见的故障进行归纳分析，加强维护和保障工作，才能保证新型站的健康运行，发挥实际效益。

1 新型自动气象站整体结构分析

新型自动站由四部分组成，分别为：主/分采集器，传感器，线路和供电单元。地温、能见度、辐射等扩展传感器都是利用分采集器通过CAN总线连接到主采集器，然后一并采集数据的。

新型站的核心部分是主采集器，它的主要功能有2个：完成各个基本气象要素传感器的数据采集和各个分采集器的数据采样，并对获取到的各类气象数据进行质量控制、数据存储和传输，实现与计算机终端或者远程数据库的数据传输；对新型站的各个分采集器进行管理，包括运行的管理、网络管理、时间的管理、配置的管理等。主采集器的自己配备的气象要素有气温、气压、湿度、风向、风速、降水、总辐射和蒸发。其配备要素基本可以满足我国气象观测的基本要求，同时，能见度等智能传感器也可以直接挂接在主采集器上。

分采集器是主采集器采集要素的补充，它按照预定的采样频率对接入的传感器进行数据扫描，获得该要素的观测值，然后将采集到的要素发送到主采集器。分采集器由硬件部分和嵌入式软件部分组成，通过CAN总线实现与主采集器的通讯和数据交换。

新型自动站由于结构负责，在任何一个采集和传输部分发生故障时，都会对系统的运行产生影响。因此，故障发生后，技术人员需要及时判断故障发生的部位和原因，及时排除故障，保障新型站第一时间恢复健康运行。

2 新型自动气象站常见故障问题處理

新型自动气象站的故障，简单的分可以分为气象要素的观测数据异常和自动站运行故障2类。

2.1 自动站观测数据异常

就是观测数据严重错误或者超差，但是自动站运行是正常的。这类故障一般比较容易排查，一般都是由于传感器故障或者传感器运行环境变化导致的。

2.2 自动站设备运行故障

比如自动站采集、存储、计算、显示或输出数据等功能故障。出现这类故障的原因一般比较多，故障排除比较困难。解决这类问题，首先需要找到故障发生的部位。一般是根据自动站设备的电气原理，找到故障发生的大致部位，然后利用替换法，用好的电气元件替代坏的元件。如果有些元件没有备份，可以使用万用表来测量疑似故障的电器元件的参数。

3 新型站的常用命令

有的情况下，故障比较复杂，这时候采用替换法会需要大量的时间，会影响气象数据的采集和上传。由于新型站是采用先进的软硬件构架设计，将系统的各个运行状态和参数保存在了日志文件中。因此在这种情况下，可以通过查阅系统日志来找出故障原因。同时系统也支持大量的命令来查找故障，以此来结合传统的替换法和测量法判断故障位置，可以大大提高维护人员工作效率，保证气象数据上传的及时率和准确率。

3.1 SAMPLES命令

SAMPLES命令是新型站安装测试的第一个命令，用来以表格的方式显示出新型站采集器的采样数据和状态。该命令可以读取当前时刻采样到的各个要素的数据，并可显示主采集箱门状态、机箱温度、供电电压、GPS状态、CF卡状态等数据。

3.2 STAT命令

STAT命令用以显示新型站的状态信息，信息由命令标识、半角空格符、日期、空格、时间、空格、状态数据组成，所有的空格均为半角空格符。STAT命令是日志文件中各日志信息的消息来源，熟知STAT信息，可以快速获取新型站电压、采集器状态等重要信息。

3.3 DMGD命令

该命令可以输出新型站观测到的各气象要素。如果直接输入该命令，不带任何参数，则会显示出采集器最后一次观测的分钟气象数据；如果输入命令时，带入参数为开始时间和结束时间，则会显示指定时间段的气象观测分钟数据；如果输入命令时，带入参数为开始时间和数字N，则会显示指定开始时间开始的后N条气象观测分钟数据。参数中时间的格式为YYYY-MM-DD HH：MM。

3.4 SNEST XXX命令

SENST命令用来关闭某一个采集器接口。在实际工作中，如果某一个传感器发生故障，在故障排除期间，采集器会一直采集数据，并上传发送出去。但是，由于传感器已经发生故障，采集上传的数据必然是有误的，上传的异常数据会直接影响到数据的考核和应用。这种情况下，可以使用SENST xxx命令来关闭故障传感器，关闭后采集器采集的该要素数据为缺测，并非是异常数据了。

3.5 监控日志格式

新型站的日志系统较OSSMO系统有了很大程度的升级和完善。较OSSMO的报文发送日志和软件操作日志，新型站还增加了系统状态监控日志。不过日志并没有提供显示界面，需要维护人员打开LOG文件夹，用记事本打开查看。正常情况下，系统每分钟都在读取各采集部件的状态和数据，而这些发送和返回的指令都会保存在日志文件中。

4 新型自动气象站维护管理工作分析

4.1 做好新型站的网络监控和维护

通过对新型站的运行情况进行监控，并利用短信提醒功能，可以让维护人员第一时间发现故障，减少设备故障时间，提高地面测报的质量。

4.2 加强数据备份工作，确保数据完成

在日常的观测工作中要做好数据的备份工作，确保每天及时备份各类观测数据，做到异机备份，并每月将所有数据刻录光盘，避免原始气象要素观测数据的丢失，确保数据的完整性和可靠性。

4.3 新型站日常维护工作的落实

新型站结构复杂，系统包含设备多，因此保障人员需要加强设备的日常维护，定期检测系统的运行状态，技术找出运行设备中存在的故障隐患。需要定期检查采集器，查看接线情况，建立设备运行检查台帐。

4.4 新型站軟件维护

在新型站运行中，操作人员应尽量避免对于菜单和通信口的设置，避免对于一些重要参数的设置。观测员需要加强对新型站操作软件的熟悉，多翻阅软件使用手册，多学习沟通，做到操作熟悉。

4.5 对维护管理制度体系进行完善

加强对于新型站维护管理制度的完善，以制度强化维护，将日常维护工作落实到个人。新型站运行后，部分观测员人员新型站技术性强，学习难度大，新设备运行稳定，故障发生率小，所以日常维护工作中态度松懈。因此管理人员需要以制度约束测报人员的工作，做到工作开展专业科学。

5 结语

新型自动站的研发和业务使用，大大提升了我国气象观测数据的精确性。新型站的设计，可以满足我国当前和未来几年地面综合气象观测业务的需求，是我国地面观测业务的一次大升级，其使用解决了之前观测业务发展中所遇到的问题，提高了设备维护和监控能力。

但新型站在运行中难免会出现各类故障，出现数据异常等问题，影响气象观测质量。这要求观测人员加强学习，提升排查和处理故障的能力，确保台站观测数据的正常。另外，需要加强对于设备运行状态的监控和管理，做好数据文件的备份，确保数据的完整。要把握新型站在故障排查流程中异于上一代自动站的部分，加强新知识的学习，熟悉新型站的各项命令，可以调阅日志文件，做到在室内可以排除故障，缩短故障排除时间，提高了工作效率。

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