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區域氣象觀測站常見故障分析與日常維護
作者：孔祥良 張紅艷 王健全
摘要針對區域氣象觀測站常見異常數據情況,分別就雨量傳感器、溫度傳感器、風向風速傳感器、太陽能等儀器容易出現的故障進行了分析,并提出了故障排除以及日常維護方法,以為區域氣象觀測站的運行維護管理提供。
關鍵詞區域氣象觀測站;故障;分析;維護
區域氣象觀測站是根據中小尺度災害性天氣預警、大中城市、特殊地區和專屬區的氣象和環境預報服務需要,為提高全國中小尺度天氣監測和臨近預報的水平和能力,并應當地經濟社會需要而建設的地面氣象觀測站。區域氣象觀測站(CAWS600-RT型)已陸續在各鄉、鎮等位置安裝運行,為了滿足汛期預報水平的需求,每年的6—10月為區域自動加密傳輸時段。分析并排除自動氣象站出現的各種故障,確保自動氣象站處于良好的工作狀態,是保證對預報分析和對外服務正確性的關鍵[1]。
1常見異常數據種類及故障排除
1.1雨量數據異常
1.1.1雨量數據不準確。雨量數據明顯和附近雨量點數據不符;數據通訊正常,但雨量數據明顯偏大或偏小,可能有以下原因造成:①雨量筒或漏斗堵塞,導致雨量數據不準確。②采集器雨量通訊問題,導致采集器記數不準。③雨量端子上所連接的105電容損壞,導致雨量數據不準確。
1.1.2沒有雨量數據。要檢查以下幾個方面:①檢查線路連接是否正常。②用萬用表測量雨量筒的干簧管是否正常。③采集器雨量通訊問題,導致采集器無法記數。④雨量端子上所連接的105是否電容損壞。
1.2溫度數據異常
1.2.1溫度數據不準確。溫度數據明顯和附近自動站數據不符;和極值差距較大;數據通訊正常,但溫度數據明顯偏大或偏小,檢查以下幾個方面:①檢查周圍的環境是否對溫度產生干擾;溫度通風罩周圍有通風口或者較強的光反射,都有可能造成溫度數據不準確。②檢查溫度傳感器是否正常,用萬用表測量溫度的電阻值,判斷是否符合當前溫度;更換傳感器判斷溫度值是否正確。③檢查數據采集器溫度通道,更換數據采集器,查看溫度值是否正常[2]。
1.2.2溫度數據沒有變化。要檢查以下幾個方面:①線路連接是否正確;溫度線是否破損;溫度線連接采集器溫度通道的端部接觸是否良好。②測量溫度輸出電阻,傳出器可能需要更換。③溫度端子和采集器通道接觸不良。
1.3風傳感器異常
1.3.1風向異常。風向保持某一數據長期不變,檢查以下幾個方面:①風向是否空接,要檢查風線采集器端子接觸是否良好。②供電是否正常,四要素站風向傳感器供電為5 V,輸出信號是0～2.5 V。③檢查風線是否有斷開的地方,使其連接牢固。④必要時更換傳感器以解決問題。
1.3.2風速異常。風速值明顯偏大,檢查以下幾個方面:①檢查傳感器是否受損,若傳感器有問題,則更換傳感器。②四要素站風速傳感器供電為5 V,輸出信號是靜風時0或5 V,有風時2.5 V左右。③可能是采集器通道問題,應更換采集器再查看風速值。
1.4太陽能異常
1.4.1輸出電壓不正常。沒有電壓輸出,或者輸出電壓明顯偏低,檢查以下方面:①用萬用表的直流電壓檢測太陽能的電壓輸出,如果沒有輸出值或者電壓偏低,說明太陽能電池損壞。太陽能正常情況下輸出電壓CAWS600-RT型系列是6～10 V。②檢查太陽能電源線是否有破損,或斷開。
1.4.2輸出電流不正常。電壓輸出正常,但沒有電流輸出,檢查以下方面:①CAWS600-RT型的太陽能電池在日照良好情況下,電流可達到1 A,普通情況下也有0.5 A左右電流。②如果測量太陽能輸出電流很小或者沒有,說明太陽能接線盒里內的二極管可能損壞,或者電池板損壞。
2.1運行環境的維護
觀測場地面積及觀測場與周圍障礙物的距離均應符合規定的標準,若有變化,應及時報告,并采取措施,使其符合要求。觀測場地應設置堅固、稀疏、美觀的圍欄,其高度以達到安全防護要求以及與周圍環境相協調為宜,圍欄外側應設立告示牌。觀測場地尤其是雨量傳感器周圍草超高時,要及時剪割,確保觀測結果準確性[3]。
2.2儀器及附屬設備、設施的維護
2.2.1雨量傳感器的維護。定期(一般2～3次/月)清理承水桶內部阻塞物,并清潔過濾網,如有必要,可用中性洗滌劑清洗傳感器翻斗。清洗雨量筒時要先擰下雨量外罩,斷開雨量通訊線(不要短路),然后取下傳感器,清洗漏斗、翻斗及濾網。嚴禁用手觸摸雨量傳感器翻斗的內壁,以免沾上油污,而影響正常感應。如漏斗堵塞,可用細鐵絲使之通暢。冬季無雨季節應把承水口的蓋子蓋上。為防止碰撞和承水器變形,可用游標卡尺和水平尺核查。只要沒有特殊天氣,如受大風的影響,出現沙塵天氣,或周圍沒有樹落葉等情況,一般短時間內,下雨時不會造成漏斗堵塞。當前維護中遇到的最大問題是蜘蛛經常在雨量筒內造窩、繁殖,下雨時易造成漏斗口堵塞,增加了維護雨量器的難度。
2.2.2溫度傳感器的維護。定期檢查溫度傳感器是否損壞,測量1腳(或者2腳)與3腳(或者4腳)之間的電阻值,正常阻值根據實際溫度不同應在80～120 Ω。測量1腳(或者2腳)與3腳(或者4腳)之間的電阻值R1,測量1腳與2腳(或者3腳與4腳)之間的電阻值R2,鉑電阻的電阻大小R=R1-R2,利用公式:T=(R-100)/0.385算出測量時的溫度值,并與標準溫度對比,對溫度傳感器的狀況進行初步判斷。若是傳感器的問題,應更換溫度傳感器。定期測量溫度傳感器高度,使之保持在1.5 m高度處[4]。
2.2.3風傳感器的維護。風傳感器與周圍障礙物的距離及與地面的高度,均在規定的標準之內。冬季因下雪或雨凇等現象,風向標有時會發生凍凝現象,應及時清除。
2.2.4太陽能電源維護。定期維護清理太陽能板,保證其正常采光,尤其是雪后,積雪會導致系統供電異常,應及時掃除太陽能板上的積雪。系統配有2塊6V 12 A·h免維護蓄電池,其壽命一般不低于2年,如果測量電池電壓低于6 V,則需更換;由于自動站蓄電池過放電,電壓偏低,導致自動站無法正常采集數據,有可能白天有數據,而晚上沒有太陽時數據無法正常采集,需要更換電池;由于高溫、高濕和擺放位置等原因導致電池漏電,致使自動站無法正常工作,需要更換電池。
3結語
隨著區域氣象觀測站建設力度的加大,以及對上傳數據嚴格考核的進一步要求,要切實認真做好區域氣象觀測站的運行維護管理工作,除了要保持自動站設備處于正常連續的運行狀態,還要經常查看區域氣象觀測站數據有無疑誤現象,發現異常數據時,要及時分析異常原因,找出故障所在并及時排除,確保自動站觀測數據準確可靠。
4
[1] 周宗滿,周義兵.區域自動氣象觀測站維護與管理[J].陜西氣象,2010(3):36-37.
[2] 姜冬梅,薛亮美.區域氣象觀測站常見故障分析及解決辦法[J].山東氣象,2010,30(1):69-71.
[3] 王毅軍,劉武武.多要素自動站的維護保障與故障分析[J].山西氣象,2008(4):36-37.
[4] 杜衍君,王錫芳,郭瑞寶.區域自動氣象觀測站常見故障分析及排除[J].氣象水文海洋儀器,2008(2):42-44.
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