新型自动气象站（DZZ5）川西高原常见故障统计分析与故障排查

摘要：本文选取四川省阿坝州12个国家级自动气象站，统计DZZ5新型自动气象站在川西高原地区近3年故障情况，并简要总结归纳各检测方法，形成一套故障处理流程，减少故障的发生以求能对症下药，及时排除故障，最大限度确保设备运行稳定率，达到提高业务质量的目的。

关键词：DZZ5新型自动气象站；统计分析；故障排查

1.DZZ5新型自动气象站故障统计与分析

1.1故障次数统计

本文共选取四川省阿坝州12个国家级自动气象站，对DZZ5新型自动气象站在川西高原近3年的故障情况进行统计分析，根据统计结果可见，累计发生故障35次，按照故障类型分类，传感器导致的故障次数最多，为25次，占总故障次数的48.6%，采集器系统故障次之，为10次，占总故障次数的28.5%，通信系统与供电系统故障次数为5次和3次，百分比分别为14.3%和8.6%。

阿坝州各台站从5月入汛，受到强对流天气的影响，设备故障次数相对其非汛期较多，所占的故障频次百分比也较大。传感器设备受到各种强对流天气的影响导致接线松动或不同程度的损坏，使其无法正常工作。

1.2故障部位统计

由故障记录得知，短路和断路、线路老化、线缆松动等问题造成数据无法采集的情况相对较多，其中地温传感器最为明显。在所有故障中，主采集器最易出现故障。结合故障发生时间，发现其故障主要发生在雷雨天气，主采集器、防雷板受雷击导致损坏。气温、湿度、气压、风向风速、蒸发和雨量等传感器故障发生频次均受不同程度影响，设备运行情况也受影响。

2.DZZ5新型自动气象站的故障排查与解决方法

2.1传感器系统的故障排查与解决方法

传感器系统由各传感器组成，其故障也多种多样，按照传感器的功能可分为以下八种：

（1）风向、风速传感器故障：若是单独风速出现异常，则测量传感器输出电压大小进行故障排查，如果变动转速时电压不变或电压不在0-5V范围内，排除接线问题后更换风速传感器，若更换后问题仍在，则是采集器通道损坏需更换主采集器；若是单独风向出现异常，检查接线是否存在虚接以及屏蔽线的连接是否完好，其次通过对格雷码的检测进行诊断与排查。在防雷板上找到风向端口，测量结果高电平（4.5V 以上）为“1”，低电平（2V 以下）为“0”，得到格雷码值，如果有一位在风向转动一周均无变化则判断该风向传感器存在击穿故障需更换风向传感器，如果各格雷码正常则判断为采集器通道损坏需更换主采集器。如果风向风速都无数据，一般为电源故障。

（2）气压传感器故障：若气压数值出现异常或者缺测，先检查静压、导气管是否堵塞，静压、导气管堵塞是造成气压传感器故障的主要原因，电压过低，也会引发气压传感器工作异常，如果检查后问题还在，则查看ISOS中通道是否开启输。若故障仍然存在，则采用替代法，将正常的气压传感器换上，数据正常则是原气压传感器故障，数据异常则是主采集器RS232-5通道口损坏，需要更换主采集器。

（3）翻斗式雨量传感器故障：若有降水却未检测到雨量时，应首先检测雨量筒是否堵塞，检测翻斗是否灵活，断开雨量端子，翻动翻斗，利用万用表的蜂鸣档检测其是否有蜂鸣声，从而判断防雷板是否存在故障。若故障仍存在，再检查干簧管是否损坏。（在此提一下，现在DZZ5新型站中使用的是降水多传感器标准控制器和气温多传感器标准控制器，该标准控制器的原理是：选取I传感器的测量结果作为业务主用数据源，II和III的传感器测量结果作为备份数据源。若现用数据源异常或超出阈值，标准控制器会在在整点完成传感器I、II、III、I依次切换，需要注意的是，整点前保持的是原有传感器分钟级数据序列，分钟数据和小时数据正常传输，整点后一分钟启用成切换后的分钟和小时数据作为传输值）

（4）温湿度传感器故障：若温度测量数值出现故障时，首先检测数据线是否损坏和接线端口是否松动，若正常，则使用万用表测量同相端和异相端电阻值计算当前温度。若不在正常范围内则判定为传感器损坏，需更换温度传感器；当湿度测量数值出现单独的异常时，检测湿度传感器输出电压，若其电压值不在 0～1伏范围内，则更换湿度传感器。（气温多传感器标准控制器原理同降水多传感器标准控制器一样就不多做叙述

（5）能见度传感器故障：若能见度传感系统出现缺测或数值显示不正常时，首先检测供电系统，其值是否为12伏左右，然后检测24V电源转换器的工作是否正常，其次检查能见度传感器和信号线是否损坏、接线端口是否松动，最后在ISOS软件上输入命令查看参数是否正常，若以上均正常则更换传感器；如果能见度数据经常出现跳变，则检测能见度的接地电阻是否小于4Ω，电阻过大也会影响数据，需改造重新接地与地网并联。

（6）地温传感器故障：若地温全部缺测时，首先检查地温分采的供电是否为12V 以上、CAN线连接情况和防雷板通道是否正常，以上均无问题，则需更换地温分采；如果是单独某个地温数据异常时可使用替代法，比如15cm地温异常，与相邻20cm地温端子互换，观察20cm地温通道的数据，如果数据异常则判断为15cm地温传感器故障需更换。如果20cm 地温通道的数据正常，则表示原15cm地温传感器正常，但15cm通道损坏，需更换地温分采。

（7）称重式降水传感器故障：若称重式降水出现降水缺测或无降水量但异常增多时，依次检查称重分采的指示灯是否常亮，如果不亮，依次从交流、蓄电池、开关源、固态降水转换器、直流开关、保险丝、采集器及端口检查诊断故障。（此故障多出现在高寒地区，蓄电池运行多年后内阻增大，当气温降低时充不进去电造成的）更换新蓄电池可解决故障。如上述问题均正常再将 ＲＳ２３２接口与电脑直连，通过串口调试软件向采集器发送调试命令后，无数据返回，确定采集器 ＲＳ２３２通道故障，需更换称重分采；若产生异常降水，则考虑固态降水转换器稳压功能，有可能是供电电压的变动幅度较大导致振弦的频率波动后形成异常降水，更换固态降水转换器，故障解决。

（8）蒸发传感器故障：若ISOS软件蒸发显示异常每分钟蒸发均显示一个数值，先查看传感器的供电是否正常，再检查采集器与传感器之间连线，确定连线有无鼠咬脱皮或老化现象，再检查蒸发传感器与采集器接线端子是否插牢，如无任何松动，最后用万用表检查蒸发传感器头部输出端的电流，如无电流输出，则判定为蒸发传感器故障，更换新的传感器之后恢复正常；若气温降至零下，随后显示每分钟蒸发水位的数据均为0.0毫米。按电源-连线-端口-传感器头部输出电流排除故障步骤按检查，检查未发现问题，则考虑降温可能让蒸发桶与蒸发传感器的连接管道处有冻结现象，则检查管道是否有冻结，发现管道冻结后，将热水烧过的热水浇至冻结处，让其融化，水流通过即可恢复。

3结束语

由于引起DZZ5新型自动气象站的故障原因较为复杂，需要基层工作人员熟练掌握故障排查技能，在遇到故障时能够迅速响应，对症下药，这样才能提高维修效率，保障自动气象站的正常运行和数据的可用性、及时率。因此有以下的建议可供参考：

（1）值班人员加强对各传感器的日常巡视，确保传感器正常运行，特别是遇到强对流等天气时，要密切观察传感器工作情况。

（2）在传感器故障排查时，工作人员可以优先检查线缆插头是否牢固，是否有松动或脱落的现象，并且断开采集器与传感器的连接，用万用表测量传感器到主采集器的线路，排除断接、短接、错接等故障；在排除了不是线缆问题后，根据第2节的介绍内容对各传感器进行故障排查和采取解决方法。