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区域气象观测站常见故障分析与日常维护
作者：孔祥良 张红艳 王健全
摘要针对区域气象观测站常见异常数据情况,分别就雨量传感器、温度传感器、风向风速传感器、太阳能等仪器容易出现的故障进行了分析,并提出了故障排除以及日常维护方法,以为区域气象观测站的运行维护管理提供。
关键词区域气象观测站;故障;分析;维护
区域气象观测站是根据中小尺度灾害性天气预警、大中城市、特殊地区和专属区的气象和环境预报服务需要,为提高全国中小尺度天气监测和临近预报的水平和能力,并应当地经济社会需要而建设的地面气象观测站。区域气象观测站(CAWS600-RT型)已陆续在各乡、镇等位置安装运行,为了满足汛期预报水平的需求,每年的6—10月为区域自动加密传输时段。分析并排除自动气象站出现的各种故障,确保自动气象站处于良好的工作状态,是保证对预报分析和对外服务正确性的关键[1]。
1常见异常数据种类及故障排除
1.1雨量数据异常
1.1.1雨量数据不准确。雨量数据明显和附近雨量点数据不符;数据通讯正常,但雨量数据明显偏大或偏小,可能有以下原因造成:①雨量筒或漏斗堵塞,导致雨量数据不准确。②采集器雨量通讯问题,导致采集器记数不准。③雨量端子上所连接的105电容损坏,导致雨量数据不准确。
1.1.2没有雨量数据。要检查以下几个方面:①检查线路连接是否正常。②用万用表测量雨量筒的干簧管是否正常。③采集器雨量通讯问题,导致采集器无法记数。④雨量端子上所连接的105是否电容损坏。
1.2温度数据异常
1.2.1温度数据不准确。温度数据明显和附近自动站数据不符;和极值差距较大;数据通讯正常,但温度数据明显偏大或偏小,检查以下几个方面:①检查周围的环境是否对温度产生干扰;温度通风罩周围有通风口或者较强的光反射,都有可能造成温度数据不准确。②检查温度传感器是否正常,用万用表测量温度的电阻值,判断是否符合当前温度;更换传感器判断温度值是否正确。③检查数据采集器温度通道,更换数据采集器,查看温度值是否正常[2]。
1.2.2温度数据没有变化。要检查以下几个方面:①线路连接是否正确;温度线是否破损;温度线连接采集器温度通道的端部接触是否良好。②测量温度输出电阻,传出器可能需要更换。③温度端子和采集器通道接触不良。
1.3风传感器异常
1.3.1风向异常。风向保持某一数据长期不变,检查以下几个方面:①风向是否空接,要检查风线采集器端子接触是否良好。②供电是否正常,四要素站风向传感器供电为5 V,输出信号是0～2.5 V。③检查风线是否有断开的地方,使其连接牢固。④必要时更换传感器以解决问题。
1.3.2风速异常。风速值明显偏大,检查以下几个方面:①检查传感器是否受损,若传感器有问题,则更换传感器。②四要素站风速传感器供电为5 V,输出信号是静风时0或5 V,有风时2.5 V左右。③可能是采集器通道问题,应更换采集器再查看风速值。
1.4太阳能异常
1.4.1输出电压不正常。没有电压输出,或者输出电压明显偏低,检查以下方面:①用万用表的直流电压检测太阳能的电压输出,如果没有输出值或者电压偏低,说明太阳能电池损坏。太阳能正常情况下输出电压CAWS600-RT型系列是6～10 V。②检查太阳能电源线是否有破损,或断开。
1.4.2输出电流不正常。电压输出正常,但没有电流输出,检查以下方面:①CAWS600-RT型的太阳能电池在日照良好情况下,电流可达到1 A,普通情况下也有0.5 A左右电流。②如果测量太阳能输出电流很小或者没有,说明太阳能接线盒里内的二极管可能损坏,或者电池板损坏。
2.1运行环境的维护
观测场地面积及观测场与周围障碍物的距离均应符合规定的标准,若有变化,应及时报告,并采取措施,使其符合要求。观测场地应设置坚固、稀疏、美观的围栏,其高度以达到安全防护要求以及与周围环境相协调为宜,围栏外侧应设立告示牌。观测场地尤其是雨量传感器周围草超高时,要及时剪割,确保观测结果准确性[3]。
2.2仪器及附属设备、设施的维护
2.2.1雨量传感器的维护。定期(一般2～3次/月)清理承水桶内部阻塞物,并清洁过滤网,如有必要,可用中性洗涤剂清洗传感器翻斗。清洗雨量筒时要先拧下雨量外罩,断开雨量通讯线(不要短路),然后取下传感器,清洗漏斗、翻斗及滤网。严禁用手触摸雨量传感器翻斗的内壁,以免沾上油污,而影响正常感应。如漏斗堵塞,可用细铁丝使之通畅。冬季无雨季节应把承水口的盖子盖上。为防止碰撞和承水器变形,可用游标卡尺和水平尺核查。只要没有特殊天气,如受大风的影响,出现沙尘天气,或周围没有树落叶等情况,一般短时间内,下雨时不会造成漏斗堵塞。当前维护中遇到的最大问题是蜘蛛经常在雨量筒内造窝、繁殖,下雨时易造成漏斗口堵塞,增加了维护雨量器的难度。
2.2.2温度传感器的维护。定期检查温度传感器是否损坏,测量1脚(或者2脚)与3脚(或者4脚)之间的电阻值,正常阻值根据实际温度不同应在80～120 Ω。测量1脚(或者2脚)与3脚(或者4脚)之间的电阻值R1,测量1脚与2脚(或者3脚与4脚)之间的电阻值R2,铂电阻的电阻大小R=R1-R2,利用公式:T=(R-100)/0.385算出测量时的温度值,并与标准温度对比,对温度传感器的状况进行初步判断。若是传感器的问题,应更换温度传感器。定期测量温度传感器高度,使之保持在1.5 m高度处[4]。
2.2.3风传感器的维护。风传感器与周围障碍物的距离及与地面的高度,均在规定的标准之内。冬季因下雪或雨凇等现象,风向标有时会发生冻凝现象,应及时清除。
2.2.4太阳能电源维护。定期维护清理太阳能板,保证其正常采光,尤其是雪后,积雪会导致系统供电异常,应及时扫除太阳能板上的积雪。系统配有2块6V 12 A·h免维护蓄电池,其寿命一般不低于2年,如果测量电池电压低于6 V,则需更换;由于自动站蓄电池过放电,电压偏低,导致自动站无法正常采集数据,有可能白天有数据,而晚上没有太阳时数据无法正常采集,需要更换电池;由于高温、高湿和摆放位置等原因导致电池漏电,致使自动站无法正常工作,需要更换电池。
3结语
随着区域气象观测站建设力度的加大,以及对上传数据严格考核的进一步要求,要切实认真做好区域气象观测站的运行维护管理工作,除了要保持自动站设备处于正常连续的运行状态,还要经常查看区域气象观测站数据有无疑误现象,发现异常数据时,要及时分析异常原因,找出故障所在并及时排除,确保自动站观测数据准确可靠。
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[1] 周宗满,周义兵.区域自动气象观测站维护与管理[J].陕西气象,2010(3):36-37.
[2] 姜冬梅,薛亮美.区域气象观测站常见故障分析及解决办法[J].山东气象,2010,30(1):69-71.
[3] 王毅军,刘武武.多要素自动站的维护保障与故障分析[J].山西气象,2008(4):36-37.
[4] 杜衍君,王锡芳,郭瑞宝.区域自动气象观测站常见故障分析及排除[J].气象水文海洋仪器,2008(2):42-44.
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