地面测报中常见的仪器故障及维修维护对策分析

引言：

随着气象现代化建设的飞速发展，我国已建成覆盖全国的地面自动气象观测站网，观测业务实现了从传统人工向自动化、智能化的根本性转变，自动化设备在提升效率与频次的同时，也对仪器设备的稳定性与维护保障提出了更高要求，这些精密仪器常年不间断运行，经受风雨、雷电、极端温度、粉尘等严酷环境考验，导致传感器失灵、采集器死机、通信中断等问题频发，已成为影响观测数据质量的突出短板，深入研究自动化条件下的仪器故障规律，构建高效的维护响应机制，是当前基层台站业务保障中亟待解决的关键问题。

1.雨量传感器堵塞，采用专用通针清洁漏斗管路并校准翻斗平衡

在地面气象观测业务中，翻斗式雨量传感器是测量液态降水量的关键设备，其长期暴露于户外的工作特性使其极易发生堵塞故障，进而导致数据失真或记录中断，堵塞物主要源于自然环境中的泥沙、昆虫、枯枝落叶以及悬浮颗粒物等，这些杂质随降水进入承水器漏斗后，逐渐在漏斗颈或引流管路中淤积，最终形成物理性阻塞，阻碍降水顺利流入翻斗组件，一旦发生堵塞，传感器的测量机制便被破坏，表现为无降水时出现虚假信号或在有降水时记录值显著偏小甚至为零，严重影响了降水数据的连续性与准确性。针对此类故障，维修维护工作必须遵循严谨的专业流程，首要步骤是立即切断传感器与数据采集器的连接以确保安全，随后使用制造商提供的专用通针，小心而彻底地疏通承水器漏斗及其下方的引流管路，操作时需格外谨慎以避免对精密流道内壁造成划伤，完成疏通后，需用蒸馏水对整个水路进行反复冲洗，确保无任何残留杂质。

2.风向标响应迟滞，拆卸清洗轴承组件并加注低温润滑油脂

长期暴露于野外恶劣环境中的风向标，其精密轴承内部极易积聚灰尘、沙粒、盐分结晶等磨蚀性污染物，同时原有润滑油脂在紫外线辐射、温度剧烈波动及氧化作用下逐渐硬化、变质甚至流失，导致滚动体与滚道之间的摩擦阻力显著增大，形成旋转扭矩异常，这种机械性阻滞会直接破坏风向标在低风速条件下的启动特性，使其无法灵敏响应风向的细微变化，表现为动态响应曲线的非线性畸变和指向误差增大，严重时甚至出现卡滞现象[1]。维护过程需对轴承组件进行彻底拆卸与清洗，使用专用溶剂清除所有陈旧油脂与固态污染物，恢复其原始表面光洁度与配合间隙，随后重新加注具备高低温稳定性、优异抗氧化性及抗水解特性的专用航空低温润滑脂，确保其在宽温域范围内都能维持稳定的黏稠度与润滑性能，有效降低启动摩擦扭矩，通过这一系列精细维护，可系统性恢复风向标轴承的旋转自由度与动态响应灵敏度，使其能够准确追踪风向的瞬时变化，从而保障风向测量数据的准确性与可靠性。

3.温湿度数据异常，更换滤膜防护罩并进行静态定点比对校准

温湿度数据异常是地面气象观测中的常见问题，主要表现为数据偏离正常变化规律或出现明显偏差，这类异常往往源于传感器滤膜污染堵塞导致的气流受阻，或长期使用造成的传感器漂移，当滤膜防护罩积聚尘埃、盐分等污染物时，会阻碍空气流通，使传感器响应时间延长至标准值 2 倍以上，测量误差可达实际值的1.5 摄氏度或相对湿度 15%[2] 。温湿度传感器随着使用时间延长会出现自然老化，特别是在高温高湿环境下，其测量精度会以每年0.2 摄氏度和相对湿度 3% 的速度下降，电磁干扰、电源波动等外部因素也会引起数据异常，表现为数据跳变或持续偏离，这些故障会导致温湿度观测数据失真，严重影响气象观测数据的准确性和可靠性，对天气预报和气候研究产生不利影响，维修维护时需更换滤膜防护罩，并使用经过量值溯源的标准仪器进行不少于72 小时的静态定点比对校准，确保测量误差控制在温度0.3 摄氏度、相对湿度 4% 的允许范围内。

4.地温采集跳变，重新埋设传感器并检查电缆接头防水密封

在地温监测过程中出现的采集数据跳变现象，主要源于传感器埋设工艺缺陷或外部物理干扰导致测量信号失稳，具体表现为温度读数出现异常阶跃或非周期性波动，常见诱因包括传感器感温元件与土壤接触不良形成热阻层，或电缆接头处防水密封性能下降，致使潮气侵入引发局部短路、绝缘阻抗下降及信号传输畸变。此类故障往往伴随阻抗异常或信号噪声比恶化，直接影响温度测量的连续性与准确性，其测量偏差可能显著超出传感器初始精度范围（如 ±0.5^∘C ），在湿度侵入情形下，接点腐蚀将进一步加剧信号失真，甚至造成采集系统共模电压异常，传感器本身可能因长期服役发生零点漂移或灵敏度衰退，尤其在高地下水或强淋溶环境下，材料老化速率加快，最终导致输出信号的信噪比降低、动态响应特性劣化，此类异常需通过检查密封等级、绝缘电阻及接地质量等参数进行综合诊断，并关注信号基线稳定性与跃变点的关联特征。

5.蒸发器水位偏差，清理水槽藻类生物并调整浮子液位计零点

藻类群落在水体中长期积累，于槽壁、进水管道及传感单元表面形成致密生物膜，不仅物理性侵占有效容积、改变局部流场，更因其代谢活动及附着特性，显著影响浮子运动的自由度与液位计内部磁性耦合机构的传输效率，导致浮子无法准确响应实际水位变化，液位计经过长期连续运行或外部环境应力作用，其内部电位器或干簧管组件的电气特性可能发生衰减，机械结构亦可能产生微幅形变或位移，从而引发零点参考位置的系统性偏移，致使输出信号与真实液位间出现固定偏差或非线性误差。复合型干扰直接破坏水位控制的闭环稳定性，进而影响蒸发量计算的可靠性，维护工作的重点在于彻底清除藻类及其生物膜残留，恢复水槽流体通道与传感元件的原始物理特性，并随后通过高精度标准液位参照装置重新标定浮子位移量与输出信号间的对应关系，确保其零点与量程跨度严格符合设计规范，最终系统性地恢复水位监测的准确性与蒸发器整体的运行效能。

结语：

地面气象观测仪器的稳定运行是获取高质量气象数据的根本前提，面对自动化观测条件下日益复杂的设备故障问题，必须从技术和管理两个层面双管齐下，建立一套集常规维护、快速诊断、应急处理于一体的综合性保障体系，还应进一步加强技术培训，提升维护人员的专业技能，并积极探索智能诊断与远程运维等新技术应用，从而全面提升对观测设备的保障能力，为我国气象事业的持续高质量发展奠定坚实的数据基础。

参考文献：

[1]王媛,邓如露,田人妃,等. 地面测报中常见仪器故障及维修维护 [J].南方农机, 2020, 51 (05): 228.

[2]杨凤昭. 地面测报中常见的仪器故障及维修维护措施 [J]. 南方农机,2020, 51 (03): 215.