雨季气象自观设备维护策略与技术研究

摘要：自动气象观测系统（Automatic Weather Observation System， AWOS）是保障航空安全运行的核心设施之一。雨季高湿度、强降水及雷电等极端天气易引发传感器故障、数据传输中断等问题，威胁航空安全。本文结合气象设备的工作原理与雨季气象特征，分析其影响因素，提出系统性维护策略和技术优化方案，并结合实际案例验证维护措施的有效性，旨在为提升气象观测数据质量和设备可靠性提供理论支持。

关键词：雨季；气象自观设备；维护策略与技术

雨季是气象观测设备运行的重要挑战期，高湿度、强降水和雷电等极端天气对设备稳定性造成威胁。本文针对雨季气象自观设备的运行环境特征，提出融合预防性维护、智能化监测与应急维护响应机制的综合解决方案。通过系统稳定性优化策略及智能诊断技术应用，构建日常维护、应急响应的标准化作业流程，探讨科学维护方法，以保障观测数据的连续性和准确性。

一、雨季气象自观设备的主要威胁

1.高湿度与设备腐蚀

湿度超过80%时，金属部件易氧化，电路板可能因结露短路。高湿度与腐蚀：湿度传感器（如HMP155）长期暴露于湿度＞95%环境中，易出现电解液污染，需校准以避免零点漂移。

2.强降水与物理损伤

雨水渗透引发设备内部积水，如翻斗式雨量计堵塞、光学设备表面污染等。降水干扰光学设备：雨滴撞击能见度仪（如FD12P前向散射仪）和云高仪的光学窗口，导致数据偏差。例如，未清洁的光学窗口可使能见度测量误差超过20%。金属部件锈蚀：雨量计（如RG13H）翻斗轴承在雨季锈蚀概率增加40%。地基稳定性下降：连续降雨使土壤含水率超30%，导致风向杆倾斜角＞2°时风速测量误差达15%。

3.雷电干扰

雷电电磁脉冲（EMP）可能损坏通信模块和数据处理单元。雷电冲击：风向风速传感器（如WAA151）的电路板在雷暴天气中损坏率提升3倍，雷电感应电压可超过10kV。

4.温度骤变与材料老化

雨季昼夜温差大，加速密封胶条、电缆护套等材料老化。

二、雨季设备维护的关键技术

1.预防性维护措施

密封性检测：定期检查设备外壳、电缆接口的防水密封性，使用硅胶或氟橡胶材料增强防护。防雷系统升级：安装三级防雷装置（如浪涌保护器、接地电阻≤4Ω），通信线路加装屏蔽层。排水系统优化：在设备安装基座周围设置排水沟，避免积水浸泡。

2.传感器专项维护

雨量计维护：每月清理翻斗轴承并校准倾翻灵敏度；使用酒精擦拭漏斗内壁防止藻类滋生。温湿度传感器：加装防辐射罩并定期检查，避免结露影响探头精度。

3.供电与通信保障

通信链路衰减：强降雨导致微波信号衰减达5-15dB/km，光纤接头进水引发误码率上升，需采用双链路冗余设计，保障数据连续性。供电不稳定：雷击浪涌电压通过电源线侵入采集器，加装三级SPD浪涌保护器可将过电压限制在1kV以下。使用GPRS/4G双通道通信，配置数据缓存模块应对网络中断风险。

三、雨季AWOS维护的核心技术措施

1.预防性维护体系

环境适应性改造：传感器供电模块采用IP67防护等级外壳，配合硅胶密封圈防止渗水。智能监测网络：部署分布式温湿度传感器（如SHT85），实时监测设备内部环境，结露风险超阈值时触发加热除湿模块。建立基于LoRaWAN的物联网监测平台，实现传感器健康状态远程诊断，故障识别准确率＞92%。

2.动态校准与数据修复

多传感器数据融合：通过卡尔曼滤波算法整合冗余传感器数据，在单传感器失效时仍能输出可靠能见度值（误差＜10%）。异常数据识别：采用LSTM神经网络模型分析时间序列数据，识别突降为0的风速值（可能因风向杆倒塌）并触发告警。

3.应急维护响应机制（表1）

4.全流程标准化作业

该流程可使MTTR（平均修复时间）从4.5小时压缩至1.8小时（图1）。

四、结论

雨季对机场AWOS的可靠性和稳定性构成严峻挑战，雨季气象自观设备的维护需结合环境特点与技术发展，形成预防性维护、实时监控和智能诊断相结合的体系。通过预防性维护、智能化监测及快速响应机制，可显著降低设备故障率。

参考文献：

[1]中国气象局.自动气象站维护技术规范（QX/T 45-2019）.

[2]Smith， J. et al. Impact of Monsoon Climate on Sensor Performance in Automated Weather Stations. Journal of Atmospheric Technology.2020.

[3]王建军.气象设备防雷技术研究与实践[M].气象出版社，2021.

【作者简介】关佳文（1994.02-），女，汉族，陕西西安市人，本科学历，中国民用航空西藏自治区管理局助理工程师，主要研究方向：空管气象设备保障。