新型自動氣象站技術(shù)保障部分

新型自動氣象站技術(shù)保障山西省大氣探測技術(shù)保障中心2023/6/131當(dāng)前第1頁\共有87頁\編于星期二\8點目錄一、新型自動氣象站概述二、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維護(hù)三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修四、故障診斷、故障實例排除五、DSC3型稱重式降水傳感器的維護(hù)2當(dāng)前第2頁\共有87頁\編于星期二\8點一、新型自動氣象站概述

3當(dāng)前第3頁\共有87頁\編于星期二\8點一、新型自動氣象站概述1、新型自動氣象站簡介

綜合氣象觀測系統(tǒng)提供準(zhǔn)確、可靠的觀測數(shù)據(jù)，是提高預(yù)報預(yù)測準(zhǔn)確率和服務(wù)能力的重要保證。為了滿足現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)，則必須進(jìn)一步提升我國地面氣象觀測的自動化水平。新型自動氣象站是按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一功能、統(tǒng)一結(jié)構(gòu)、統(tǒng)一方法、統(tǒng)一規(guī)范的設(shè)計思路，以及應(yīng)用到的兩項比較新的技術(shù)，即：CAN總線技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，是當(dāng)今成熟的、穩(wěn)定的、先進(jìn)的電子測量、數(shù)據(jù)傳輸和控制系統(tǒng)技術(shù)?；诂F(xiàn)代總線技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)建的自動氣象站，滿足了地面氣象觀測全要素自動觀測，實現(xiàn)了高精度、高穩(wěn)定、易維護(hù)、低功耗、易擴(kuò)展和實時遠(yuǎn)程監(jiān)控的能力。整套系統(tǒng)按照“主采集器+外部總線+分采集器+傳感器+外圍設(shè)備”的結(jié)構(gòu)設(shè)計。對主/分采集器、總線結(jié)構(gòu)、傳感器、外圍設(shè)備、軟件、現(xiàn)場標(biāo)校設(shè)備的各個部分，從功能、結(jié)構(gòu)、通訊協(xié)議、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計算處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)傳輸、電氣接口標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)工藝全面進(jìn)行規(guī)定。達(dá)到了滿足現(xiàn)有氣象觀測站的氣候觀測、天氣觀測和區(qū)域觀測業(yè)務(wù)的需要。4當(dāng)前第4頁\共有87頁\編于星期二\8點

一、新型自動氣象站概述

1.1基本構(gòu)成

區(qū)別于早期的自動站的集中控制的方式。它由硬件和軟件兩部分組成，硬件包括氣象要素傳感器、數(shù)據(jù)采集器、外部總線和外圍設(shè)備等。

5當(dāng)前第5頁\共有87頁\編于星期二\8點一、新型自動氣象站概述1.2自動站基本原理

各個傳感器的感應(yīng)元件，隨著氣象要素的變化，輸出的電量發(fā)生相應(yīng)的變化，這種變化，被CPU實時控制的采集器所采集，并轉(zhuǎn)換成計算機(jī)可處理的數(shù)據(jù)，根據(jù)特定的算法，處理、存儲后，傳輸給用戶數(shù)據(jù)終端（通常是計算機(jī)，用于顯示和存儲氣象數(shù)據(jù)）。在實際現(xiàn)場，通常有一個主采集器和若干個分采集器，它們之間通過CAN總線互連，在現(xiàn)場只需接入新的分采集器和傳感器，就能快速部署，從而實現(xiàn)功能擴(kuò)充，滿足觀測需求的變化。軟件則包括數(shù)據(jù)采集器嵌入式軟件和氣象業(yè)務(wù)軟件。

嵌入式軟件固化在采集器中，完成系統(tǒng)初始化、對傳感器輸出采樣、轉(zhuǎn)換、處理等功能。

氣象業(yè)務(wù)軟件運(yùn)行于用戶數(shù)據(jù)終端上，能對氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、存儲。必要時還能接受人工觀測數(shù)據(jù)的輸入，對采集和輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制和訂正，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化處理，形成符合氣象要求格式的報文和存儲文件，同時也可進(jìn)一步與站網(wǎng)中心進(jìn)行通信。

外圍設(shè)備則包括為自動氣象站各個部分供電的供電單元、用于檢測自動站狀態(tài)的內(nèi)置檢測設(shè)備、外存儲器（如U盤、CF卡）、顯示和打印設(shè)備等。6當(dāng)前第6頁\共有87頁\編于星期二\8點一、新型自動氣象站概述1.3現(xiàn)運(yùn)行的自動氣象站現(xiàn)狀我國業(yè)務(wù)自動氣象站運(yùn)行已十余載。隨著氣象服務(wù)需求的日漸旺盛,越來越多的氣象要素納入地面觀測業(yè)務(wù)?，F(xiàn)有自動氣象站在觀測能力上存在著許多不足，特別是功能規(guī)格不統(tǒng)一，型號繁多。各廠家自動氣象站自成系統(tǒng),不能自由擴(kuò)充新要素,無法滿足當(dāng)前業(yè)務(wù)發(fā)展需要。新型自動氣象站克服了現(xiàn)運(yùn)行的自動氣象站的不足.7當(dāng)前第7頁\共有87頁\編于星期二\8點一、新型自動氣象站概述1.4新、舊自動站對比8當(dāng)前第8頁\共有87頁\編于星期二\8點一、新型自動氣象站概述

1.5組成結(jié)構(gòu)簡介：（見圖一）9當(dāng)前第9頁\共有87頁\編于星期二\8點圖一組成結(jié)構(gòu)圖

10當(dāng)前第10頁\共有87頁\編于星期二\8點

1.5組成結(jié)構(gòu)簡介1）新型自動氣象站的主采集器，是整個系統(tǒng)的核心單元，整個系統(tǒng)的控制流程、數(shù)據(jù)處理、存儲、傳輸全部由主采集器負(fù)責(zé)完成。主采集器的核心處理單元為一個功能強(qiáng)大的單板電腦，因而大大提高了主采集器對數(shù)據(jù)處理的能力，從而可以滿足各種復(fù)雜氣象探測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理要求。一、新型自動氣象站概述11當(dāng)前第11頁\共有87頁\編于星期二\8點一、新型自動氣象站概述2）主采集器內(nèi)部增加了一個對常規(guī)氣象要素進(jìn)行數(shù)據(jù)探測的數(shù)據(jù)采集單元。從而進(jìn)一步擴(kuò)展了主采集器的功能，使主采集器能夠獨(dú)立成為一個高性能的氣象數(shù)據(jù)采集器，構(gòu)建基本的氣象探測系統(tǒng)。

3）分采集器的結(jié)構(gòu)設(shè)計。在新型自動氣象站中，按照對觀測數(shù)據(jù)的需求設(shè)置的若干個分采集器，用于完成對相關(guān)氣象要素的數(shù)據(jù)采樣處理。分采集器的設(shè)置是按照觀測要素的基本類型進(jìn)行分類設(shè)置的。在分采集器中主要是按照能夠規(guī)定時序，完成對相關(guān)氣象要素的數(shù)據(jù)采集處理，并通過CAN總線把觀測數(shù)據(jù)傳送到主采集器中。分采集器的基本結(jié)構(gòu)與主采是一樣的。12當(dāng)前第12頁\共有87頁\編于星期二\8點一、新型自動氣象站概述1.6新型自動氣象站運(yùn)用的主要新技術(shù)簡介1）CAN總線技術(shù)簡介：總線技術(shù)是用來連接各個數(shù)據(jù)處理控制、數(shù)據(jù)處理單元，并完成數(shù)據(jù)傳輸、通訊處理功能。CAN是Controller（譯：管理者或控制者）；Area（譯：區(qū)域或局域）；Network（譯：網(wǎng)絡(luò)）的縮寫。即控制器局域網(wǎng)絡(luò)，被譽(yù)為自動化領(lǐng)域的計算機(jī)局域網(wǎng)。CAN總線的高性能和可靠性已被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化、船舶、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)設(shè)備等方面。是當(dāng)今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點之一。它是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。它的出現(xiàn)為分布式控制系統(tǒng)實現(xiàn)各節(jié)點之間實時、可靠的數(shù)據(jù)通信提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

13當(dāng)前第13頁\共有87頁\編于星期二\8點一、新型自動氣象站概述CAN總線技術(shù)的優(yōu)越性a)CAN總線技術(shù)廢除了站地址編碼,而代之以對通信數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，這可使不同的節(jié)點同時接收到相同的數(shù)據(jù)。這些特點使得CAN總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信實時性強(qiáng)，提高系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的靈活性。

b)可實現(xiàn)點對多點，點對點以及全局廣播的方式發(fā)送接收數(shù)據(jù)，當(dāng)多個節(jié)點同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時，最高優(yōu)先級的節(jié)點不受任何影響的傳輸數(shù)據(jù)，而優(yōu)先級較低的節(jié)點則會主動退出發(fā)送，保證在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下也不會出現(xiàn)由于網(wǎng)絡(luò)過載導(dǎo)致癱瘓的情況。

c)CAN節(jié)點在錯誤嚴(yán)重的情況下具有自動關(guān)閉輸出功能,以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響,從而保證不會出現(xiàn)象在網(wǎng)絡(luò)中,因個別節(jié)點出現(xiàn)問題,使得總線處于“死鎖”狀態(tài)。而且,CAN具有的完善的通信協(xié)議，可由CAN控制器芯片及其接口芯片來實現(xiàn)，從而大大降低系統(tǒng)開發(fā)難度,縮短了開發(fā)周期。14當(dāng)前第14頁\共有87頁\編于星期二\8點一、新型自動氣象站概述

d)CAN采用短幀結(jié)構(gòu)，使得其傳輸時間短，受干擾概率低。節(jié)點中設(shè)有錯誤檢測，自檢和標(biāo)定措施，檢錯效果好。其中包括有：循環(huán)冗余校驗，報文格式檢查，位錯誤檢測，位填充和應(yīng)答錯誤檢測等措施。

e)CAN節(jié)點具有睡眠方式和自動關(guān)閉輸出功能方式，當(dāng)CAN器件沒有任何內(nèi)部活動時，處于睡眠方式，相當(dāng)于與總線驅(qū)動器無連接，可降低系統(tǒng)功耗，可以通過系統(tǒng)內(nèi)部條件喚醒或者借助任何總線激活方式啟動。

f)CAN傳輸介質(zhì)可為同軸電纜，光纖，雙絞線，可以靈活選擇。15當(dāng)前第15頁\共有87頁\編于星期二\8點一、新型自動氣象站概述2）嵌入式系統(tǒng)技術(shù)簡介

嵌入式系統(tǒng)是電腦軟件與硬件的綜合體，是計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、語音圖象數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，甚至傳感器等先進(jìn)技術(shù)和具體應(yīng)用對象相結(jié)合后的更新?lián)Q代產(chǎn)品。它是以應(yīng)用為中心，以高性能CPU數(shù)據(jù)處理器為核心處理器，嵌入操作系統(tǒng)，配置相關(guān)的外圍組件，構(gòu)成單板電腦系統(tǒng)。從而能夠適應(yīng)實際應(yīng)用中對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。16當(dāng)前第16頁\共有87頁\編于星期二\8點一、新型自動氣象站概述嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)越性a)嵌入式系統(tǒng)CPU都具有低功耗、體積小、集成度高等特點，能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有利于整個系統(tǒng)設(shè)計趨于小型化。

b)嵌入式系統(tǒng)通常是面向用戶、面向特定應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)中的CPU與通用型CPU的最大不同就是前者大多工作在為特定用戶群設(shè)計的系統(tǒng)中。針對用戶的具體需求，對系統(tǒng)進(jìn)行合理配置，以達(dá)到理想性能。

c)為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲器芯片或單片機(jī)中，而不是存貯于磁盤等載體中。嵌入式系統(tǒng)具有較高的實時性，因此對程序的質(zhì)量，特別是可靠性，有著較高的要求。

d)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員往往是各個應(yīng)用領(lǐng)域中的專家，這就使得嵌入式系統(tǒng)所支持的開發(fā)工具易學(xué)、易用、可靠、高效。

e)全自動操作循環(huán)。17當(dāng)前第17頁\共有87頁\編于星期二\8點二、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維護(hù)18當(dāng)前第18頁\共有87頁\編于星期二\8點二、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維護(hù)2.1溫濕度傳感器維護(hù)

傳感器在使用過程中感應(yīng)部件頭部會落有灰塵，這時應(yīng)用小毛刷輕輕刷去。1----過濾器2----保護(hù)蓋3-----8針接頭

19當(dāng)前第19頁\共有87頁\編于星期二\8點二、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維護(hù)

1----過濾器2----O型圈3----濕度傳感器4----鉑電阻溫度傳感器20當(dāng)前第20頁\共有87頁\編于星期二\8點二、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維護(hù)2.2

風(fēng)向風(fēng)速傳感器維護(hù)

（1）如果使用得當(dāng)，儀器無需維護(hù)。但嚴(yán)重的污染將導(dǎo)致儀器的轉(zhuǎn)動部件與靜止部件縫隙間阻堵塞，因此要定期清除污垢。由于儀器長期使用導(dǎo)致磨損而影響儀器的性能，此時可返廠維修。（2）冰雹可能會打壞風(fēng)傳感器，下過冰雹后應(yīng)仔細(xì)檢查風(fēng)傳感器有否受損；（3）安裝

21當(dāng)前第21頁\共有87頁\編于星期二\8點22當(dāng)前第22頁\共有87頁\編于星期二\8點二、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維護(hù)右圖為用羅盤矯正風(fēng)橫臂指向南北方向。NS風(fēng)向：安裝時將風(fēng)向傳感器的兩條風(fēng)向指示線上下對齊，“N”標(biāo)記指向北方。將風(fēng)標(biāo)桿與風(fēng)橫臂平行，緊固風(fēng)向傳感器上的螺栓使之固定在風(fēng)橫臂上即可。23當(dāng)前第23頁\共有87頁\編于星期二\8點二、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維護(hù)2.3雨量傳感器維護(hù)

（1）儀器在使用過程中應(yīng)每月一次進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，以防風(fēng)沙及其他因素影響正常使用，如遇特殊環(huán)境，可根據(jù)實際情況進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

（2）將電纜插頭拔下，松開外殼螺釘，將外殼取下。

（3）觀察外殼是否有泥沙，如有，則將長過濾網(wǎng)拿掉，用清水沖洗干凈，并將刷洗干凈的過濾網(wǎng)放回原處。

（4）觀察黑色漏斗處是否有泥沙，如有，則將翻斗輕輕取出，再將小過濾網(wǎng)拿出，然后用清水沖洗干凈。并將小過濾網(wǎng)刷洗干凈后放入黑色漏斗中，注意放正。24當(dāng)前第24頁\共有87頁\編于星期二\8點二、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維護(hù)

（5）將取出的翻斗用清水刷洗干凈（勿用酒精和汽油清洗），并將清洗后的翻斗背面用干凈的布或面巾紙檫干凈（注意不要用手觸摸翻斗內(nèi)側(cè)），再將翻斗放回原處輕輕撥動螺釘使其能正常翻轉(zhuǎn)。

（6）上述工作完畢，將外殼與底盤固定。

（7）用清水輕輕倒入筒殼中，聽內(nèi)部有無翻斗聲，如有則正常，如沒有則翻斗沒安裝好，需重復(fù)上述步驟。

（8）將電纜插頭插好。

（9）在冬季或長期不下雨時應(yīng)將傳感器外殼用塑料蓋蓋好，以防風(fēng)沙堵塞傳感器進(jìn)水口。25當(dāng)前第25頁\共有87頁\編于星期二\8點二、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維護(hù)2.4蒸發(fā)傳感器維護(hù)（1）器內(nèi)水要保持清潔，水面無漂浮物，水中無小蟲及懸浮污物，無青苔，水色無顯著改變；一般每月?lián)Q一次水。蒸發(fā)傳感器換水時應(yīng)清洗蒸發(fā)桶，換入水的溫度應(yīng)與原有水的溫度相接近。（2）冬季結(jié)冰期停止觀測，應(yīng)將蒸發(fā)桶內(nèi)的水汲凈，以免凍壞。（3）每年在汛期前后(長期穩(wěn)定封凍的地區(qū)，在開始使用前和停止使用后)，應(yīng)各檢查一次蒸發(fā)器的滲漏情況等；如果發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)進(jìn)行處理。調(diào)節(jié)高度時，要求不銹鋼測量桶高水位刻度線和蒸發(fā)桶溢流口下沿持平?；虿讳P鋼測量桶高水位刻度線高于蒸發(fā)桶溢流口下沿5mm以內(nèi)。（調(diào)節(jié)方法是用長乳膠管灌入90％水，二端兩個水位線應(yīng)分別與高水位刻度線，溢流口下沿一致。也可使蒸發(fā)桶裝滿水，分別測量蒸發(fā)桶內(nèi)水位和不銹鋼測量桶內(nèi)水位）（4）水圈內(nèi)的水面應(yīng)與蒸發(fā)桶內(nèi)的水面接近。（5）當(dāng)水位即將高于不銹鋼測量桶高水位刻度線（或即將接近蒸發(fā)桶溢流口）時，應(yīng)及時將蒸發(fā)桶內(nèi)的水舀出。（6）當(dāng)水位即將低于不銹鋼測量桶低水位刻度線（或即將低于溢流口向下10cm刻度線）時，應(yīng)及時向蒸發(fā)桶內(nèi)加水。

26當(dāng)前第26頁\共有87頁\編于星期二\8點蒸發(fā)傳感器結(jié)構(gòu)

27當(dāng)前第27頁\共有87頁\編于星期二\8點二、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維護(hù)2.5氣壓傳感器維護(hù)（1）傳感器應(yīng)與臺站水銀氣壓表的感應(yīng)部位高度一致，如果無法調(diào)整到一致，則要重新測定拔海高度；（2）安裝或更換傳感器時應(yīng)在斷電的條件下進(jìn)行；（3）應(yīng)避免陽光的直接照射或氣流的影響；（4）要保持靜壓氣孔口暢通。28當(dāng)前第28頁\共有87頁\編于星期二\8點二、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維護(hù)2.6地溫傳感器日常維護(hù)（1）地表和淺層地溫傳感器維護(hù)

a）保持地面疏松、平整、無草；及時耙松板結(jié)地表土；b）查看地表溫度傳感器和淺層地溫傳感器的埋設(shè)情況，保持地表溫度傳感器一半埋在土內(nèi)，一半露出地面，應(yīng)擦拭沾附在上面的雨露和雜物，淺層地溫安裝支架的零標(biāo)志線應(yīng)與地面齊平；

c）地表溫度傳感器被水淹、積雪掩埋時仍按正常觀測，但應(yīng)在觀測簿備注欄注明。

（2）草面溫度傳感器維護(hù)

a）當(dāng)草株高度超過10cm時，應(yīng)及時修剪草層高度；

b）積雪掩埋草層時，應(yīng)經(jīng)常巡視草面溫度傳感器，并使其始終置于積雪表面上。29當(dāng)前第29頁\共有87頁\編于星期二\8點二、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維護(hù)（3）深層地溫傳感器維護(hù)a）雨后和雪融后應(yīng)檢查深層地溫硬橡膠套管內(nèi)是否有積水，如有積水應(yīng)及時設(shè)法將水吸干，如發(fā)現(xiàn)套管內(nèi)經(jīng)常積水，應(yīng)進(jìn)行維修或更換硬橡膠套管。

b）安裝完成后要復(fù)查傳感器感應(yīng)部位是否有伸出內(nèi)護(hù)管，防止探頭縮進(jìn)，探頭與銅蓋之間將產(chǎn)生一段空氣柱，影響地溫測量數(shù)據(jù)。

注：凡傳感器多余的線都因盡量穿在PVC管內(nèi)，或塑料紙包裹后埋于土內(nèi)，防止鼠咬、蟻啃等問題。30當(dāng)前第30頁\共有87頁\編于星期二\8點二、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維護(hù)2.7維護(hù)方面應(yīng)注意點（1）對采集器及相關(guān)部件進(jìn)行檢查、冷測試、清掃衛(wèi)生時，在開啟采集器的機(jī)箱時，要特別注意：在需要關(guān)機(jī)時，就得關(guān)掉采集器再做需要的檢查，這個概念在今后應(yīng)該樹立起來。（2）不要帶電插拔電纜線以及帶電撤換所有傳感器，這點很重要。要養(yǎng)成良好的習(xí)慣。（3）采集器外殼要接地。（4）在我們整個自動氣象站，電源部分是十分重要的，不難理解，如果電源部分出了問題，則整個自動站將無法正常工作，會造成數(shù)據(jù)的丟失。上傳數(shù)據(jù)無法上傳。因此在這方面提醒大家多注意自動站電源系統(tǒng)的維護(hù)：要特別注意電源系統(tǒng)的插頭插座一定要接觸良好；要保證自動站電源系統(tǒng)的蓄電池能夠正常充上電這就要求電源系統(tǒng)的220V輸入電壓一直保持良好的供電狀態(tài)。（5）要常注意電源系統(tǒng)中電壓變化情況。如聽到電源報警響聲時，及時處理。（6）雨量傳感器部分主要維護(hù)是防堵。這里要特別強(qiáng)調(diào)自動站雨量傳感器水的出口處。31當(dāng)前第31頁\共有87頁\編于星期二\8點二、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維護(hù)（7）地溫部分。經(jīng)常查看和保證零厘米地溫傳感器是一半在土里，一半在外面。對于深層地溫如果你所在的站上土質(zhì)情況潮濕的話，深層地溫套管里是否有漏水。（8）電纜的維護(hù)，重點是預(yù)防老鼠的損害，這里強(qiáng)調(diào)的是一定要采取有效措施。

（9）對自動站設(shè)備上的各類電壓、電流表所指示的數(shù)據(jù)，各指示燈的所代表的狀態(tài)，各保險管的位置，應(yīng)該十分的清楚。（10）遇到保險絲或保護(hù)電路損壞的情況下，在對有關(guān)的電路進(jìn)行檢查之前不要輕易的恢復(fù)供電。

注：不允許使用大容量的保險絲32當(dāng)前第32頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修33當(dāng)前第33頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修3.1萬用表的使用和應(yīng)注意的幾點1）在使用數(shù)字萬用表時，使用的檔位必須搞對。要養(yǎng)成習(xí)慣，測量前先把量程開關(guān)扳到相應(yīng)的檔位上。

2）絕對禁止在電阻擋測量電壓。在這里提出，一是，電阻擋和電壓檔是我們最常用的；二是在電阻擋測量電壓很容易把萬用表燒毀。強(qiáng)調(diào)它就是讓大家在自己的腦子里要有這方面的意識。

3）在測量在線電阻時，要確認(rèn)電路所有的電源已關(guān)斷，而電容也要完全放完電才可進(jìn)行。34當(dāng)前第34頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修4）如果事先對被測電壓范圍沒有概念，應(yīng)將量程開關(guān)轉(zhuǎn)到最高的檔位，然后根據(jù)顯示值轉(zhuǎn)到相應(yīng)的檔位上。

5）如果高位顯示“1”（有的表顯示“OL”）表示超過量程范圍，須將量程開關(guān)轉(zhuǎn)至較高檔位上。6）我們所使用的萬用表是電池驅(qū)動的數(shù)字萬用表，所以要注意9伏電池的使用情況，當(dāng)液晶有電池不足的顯示時，就應(yīng)更換電池。這點大家也應(yīng)注意，應(yīng)為電池電量不足時，測出的數(shù)據(jù)是不準(zhǔn)確的，容易造成誤判。具體測量：我們在下面的講課中將陸續(xù)的給大家講解。35當(dāng)前第35頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修3.2一般維修要領(lǐng)和常用方法1）一般維修要領(lǐng)：a、先交流后直流b、先易后難c、先外后內(nèi)2）常用方法：a、替代法也叫做替換法.b、排除法.c、分解法； d、理論（原理）分析法.36當(dāng)前第36頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修3.3自動站測量分類

自動氣象站系統(tǒng)中接入的觀測要素?zé)o論是數(shù)量還是種類都較多，但還是遵循了電子測量的基本原理，對現(xiàn)在運(yùn)行的自動站主要分為以下幾類：1）電阻測量

傳感器輸出：電阻信號。

這類傳感器包括：常規(guī)空氣溫度傳感器，地溫傳感器等2）電流測量

傳感器輸出：電流信號。

這類傳感器包括：超聲波蒸發(fā)傳感器3）電壓測量

傳感器輸出：電壓信號。

這類傳感器包括：濕度傳感器；37當(dāng)前第37頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修4）通斷計數(shù)測量

傳感器輸出：通斷信號。

這類傳感器包括：翻斗雨量傳感器、主采集器機(jī)箱門開關(guān)檢測5）數(shù)字電平測量

傳感器輸出：數(shù)字電平信號。

這類傳感器包括：格雷碼風(fēng)向傳感器6）脈沖頻率測量

傳感器輸出：脈沖頻率信號。

這類傳感器包括：風(fēng)速傳感器7）標(biāo)準(zhǔn)串口數(shù)據(jù)測量

傳感器輸出：標(biāo)準(zhǔn)串口數(shù)據(jù)。

這類傳感器包括：氣壓傳感器、GPS授時器；38當(dāng)前第38頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修3.4

自動氣象站各要素輸出數(shù)據(jù)測試1）溫度（地溫）：冷測電阻值在80---120歐姆之間2）濕度：0----1V3）風(fēng)向：電壓（高﹥3.5V，低﹤1V）4）風(fēng)速：有頻率變化。有約2.2V平均電壓5）雨量：表筆分別接觸兩個接線柱，用手撥動計數(shù)翻斗，萬用表應(yīng)撥一

次導(dǎo)通一次，（有蜂鳴聲）6）蒸發(fā)：4~20mA電流信號

7）防雷管的測量：數(shù)字萬用表200K檔，阻值在120K以上。39當(dāng)前第39頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修3.5檢測基本方法

3.5.1運(yùn)行狀態(tài)檢測、檢查1）設(shè)備上電啟動首先確認(rèn)采集器的電源處于斷開狀態(tài)，確定各種傳感器的接線正常。以上各項確定無誤后，設(shè)備即可連接電源。確認(rèn)已經(jīng)按照上述步驟中的說明正確連接各端子后，可以上電啟動設(shè)備。系統(tǒng)指示燈將被點亮，隨后聽到蜂鳴器發(fā)出連續(xù)兩聲蜂鳴聲（此過程持續(xù)時間約為

30秒左右），表示設(shè)備上電啟動成功。40當(dāng)前第40頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修2）主采集器指示燈狀態(tài)主采集器配置了2個狀態(tài)燈，如下圖所示：其中：第一個燈”RUN”，為系統(tǒng)運(yùn)行指示燈，當(dāng)采集程序正常執(zhí)行后，”RUN”指示燈秒閃。第二個燈”CF”，為CF卡的狀態(tài)燈，CF卡讀寫正常，此燈長亮，當(dāng)CF卡不存在或者是CF卡空閑，CF卡燈常滅狀態(tài)。RUNCF41當(dāng)前第41頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修42當(dāng)前第42頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修43當(dāng)前第43頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修44當(dāng)前第44頁\共有87頁\編于星期二\8點主采集箱

45當(dāng)前第45頁\共有87頁\編于星期二\8點防雷板46當(dāng)前第46頁\共有87頁\編于星期二\8點47當(dāng)前第47頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修3）分采集器狀（地溫）態(tài)指示燈分采集器配置了3個狀態(tài)燈，如下圖所示：其中第一個指示燈“SYS”，當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行后，“SYS”秒閃。第二個指示燈“CAN-T”，當(dāng)CAN收發(fā)器發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，此燈閃爍。第三個指示燈“CAN-R”，當(dāng)CAN收發(fā)器接收數(shù)據(jù)的時候，此燈閃爍。

48當(dāng)前第48頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修49當(dāng)前第49頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修50當(dāng)前第50頁\共有87頁\編于星期二\8點地溫分采集箱

51當(dāng)前第51頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修

52當(dāng)前第52頁\共有87頁\編于星期二\8點53當(dāng)前第53頁\共有87頁\編于星期二\8點

華云溫濕分采結(jié)構(gòu)圖

54當(dāng)前第54頁\共有87頁\編于星期二\8點無錫溫濕分采55當(dāng)前第55頁\共有87頁\編于星期二\8點無錫溫濕分采56當(dāng)前第56頁\共有87頁\編于星期二\8點57當(dāng)前第57頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修3.5.2供電系統(tǒng)檢測使用萬用表測試，220V交流電是否正常；直流12V供電系統(tǒng)是否正常；蓄電池是否正常；能否正常充上電的等。具體方法如下：1）檢查外部輸入電壓 市電供電：合上斷路器，使用萬用表的交流電壓（750V）檔測量斷路器兩接線柱之間的電壓，正常電壓范圍220V±30%。 太陽能供電：使用萬用表的直流電壓（20V）檔測量太陽能充電控制器2）檢查采集器輸入電壓 將數(shù)據(jù)采集器電源輸入。使用萬用表的直流電壓（0-20V）檔測量電源輸入端子正負(fù)端之間的電壓，正常電壓范圍10.8－14.4V。如果為0，則為系統(tǒng)電源故障。進(jìn)一步檢查充電控制器電壓和蓄電池電壓。3）檢查蓄電池電壓 將蓄電池與充電控制器的連接線斷開，使用萬用表的直流電壓（20V）檔測量蓄電池正負(fù)端之間的電壓，正常電壓范圍10.8－14.4V。58當(dāng)前第58頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修電源箱直流防雷模塊開關(guān)電源交流防雷模塊空氣開關(guān)蓄電池59當(dāng)前第59頁\共有87頁\編于星期二\8點60當(dāng)前第60頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修61當(dāng)前第61頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修62當(dāng)前第62頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修3.5.3溫度傳感器檢測（地溫與之相同直接測線端）

1）在采集器上找到相應(yīng)的傳感器接線端子，檢查電纜線是否擰緊；

2）將傳感器接線端子自采集器接口板上拔下，即將數(shù)據(jù)采集器與溫度傳感器完全脫開；

3）用短路檔測量“*”和“＋”端，應(yīng)該是短路狀態(tài)；

4）用短路檔測量“－”和“G”端，應(yīng)該是短路狀態(tài)；

5）用數(shù)字萬用表的電阻（200歐姆）檔，測量溫度傳感器的“＋”和“－”端，其電阻值應(yīng)在80－120歐姆之間，

6）以上（3）~（5）有一個不正常，則可判定溫度傳感器故障。63當(dāng)前第63頁\共有87頁\編于星期二\8點

三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修鉑電阻溫度傳感器示意圖

+-*G(R)T＝（R－100）/0.385算出測量時的溫度值，并與標(biāo)準(zhǔn)溫度對比，對溫度傳感器的狀況進(jìn)行初步判斷。R=R（+、-）—R(*、+）64當(dāng)前第64頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修3.5.4濕度傳感器的檢測 用萬用表直流電壓（2V）檔，測量“＋”與“－”之間電壓，應(yīng)在0～1V之間,對應(yīng)相對濕度0~100%，根據(jù)環(huán)境濕度判定傳感器是否正常；

65當(dāng)前第65頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修3.5.5風(fēng)向傳感器的檢測（天津EL15-2C）用萬用表直流電壓（20V）檔，分別測量“D0”～“D6”對地電壓(正表筆接“D0”～“D6”,負(fù)表筆接“GND”)，高電平（大于3.5V）代表1,低電平（小于1V）代表0,根據(jù)七位格雷碼轉(zhuǎn)換表查得對應(yīng)的風(fēng)向值，與實際值比較，判定傳感器是否正常。66當(dāng)前第66頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修3.5.6風(fēng)速傳感器的檢測

風(fēng)杯在轉(zhuǎn)動時，用萬用表直流電壓（20V）檔，測量風(fēng)速信號的輸出端，電壓應(yīng)在2.2V左右（風(fēng)杯轉(zhuǎn)動時，電壓在高低電平之間來回波動，萬用表測量的是單位時間內(nèi)的平均電壓，所以顯示的值為高低電平電壓的平均值）,否則傳感器有故障。若萬用表帶有頻率（Hz）檔，則可直接測量“C2”的輸出頻率，然后按照傳感器自身的頻率—風(fēng)速轉(zhuǎn)換公式計算出風(fēng)速值，來判斷傳感器是否正常。2（一般正常時用萬用表能測到有頻率輸出）67當(dāng)前第67頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修3.5.7雨量傳感器的檢測

1）將傳感器接線端子自采集器接口板上拔下，即將數(shù)據(jù)采集器與雨量傳感器完全脫開，也可在雨量傳感器接線柱上擰下一根線。

2）打開雨量傳感器的外罩,用萬用表電阻檔,將萬用表兩支表筆分別接兩個接線柱，用手撥動計數(shù)翻斗,每翻動一次,萬用表應(yīng)導(dǎo)通一次,否則傳感器干簧管有故障。68當(dāng)前第68頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修3.5.8蒸發(fā)傳感器的檢測

1）將傳感器電纜中標(biāo)記為“＋”的導(dǎo)線自接線端子上擰下；

2）用萬用表直流電流（200mA）檔，測量流過“＋”的電流，應(yīng)在4～20mA之間，根據(jù)水位判定傳感器是否正常；

69當(dāng)前第69頁\共有87頁\編于星期二\8點三、新型自動氣象站相關(guān)設(shè)備維修3.5.9輻射傳感器的檢測

1）將傳感器電纜中標(biāo)記為“＋”與“－”的導(dǎo)線自接線端子上擰下；

2）用萬用表直流電壓（200mV）檔，測量“＋”與“－”之間電壓，應(yīng)在0～100mV之間，根據(jù)環(huán)境判定傳感器是否正常；

70當(dāng)前第70頁\共有87頁\編于星期二\8點四、故障診斷、故障實例排除71當(dāng)前第71頁\共有87頁\編于星期二\8點四、故障診斷、故障實例排除數(shù)據(jù)異常或無數(shù)據(jù)某一項觀測要素數(shù)據(jù)異常主采與分采間通訊檢查軟件參數(shù)設(shè)置某一類觀測要素所有數(shù)據(jù)異常（如地溫，氣溫、濕度）所有觀測要素數(shù)據(jù)異?；驘o數(shù)據(jù)顯示檢查測量供電系統(tǒng)查看主采指示燈狀態(tài)分采供電檢查相應(yīng)傳感器供電檢測相應(yīng)傳感器及其接入的分采分采工作是否異常？主采工作是否異常？傳感器工作是否異常？否否更換相應(yīng)部件是是是4.1故障判斷的一般步驟72當(dāng)前第72頁\共有87頁\編于星期二\8點故障檢測流程73當(dāng)前第73頁\共有87頁\編于星期二\8點四、故障診斷、故障實例排除4.2故障診斷對自動氣象站來說溫度、雨量、風(fēng)、濕度、出現(xiàn)的故障次數(shù)較多。這些故障主要發(fā)生在所涉及到的傳感器以及相應(yīng)接插件，連接點和相關(guān)元器件。在這里我們把這些故障多講一些。4.2.1溫度故障現(xiàn)象的四種情況：

1）所有地溫數(shù)值都不正常；可以清楚的知道是地溫的公用部分發(fā)生了問題，所以至少沒有必要去懷疑溫度傳感器，也就沒有必要去測量溫度傳感器的好壞了。對于造成所有溫度不正常的故障原因及重點檢查公用部分。

2）某路地溫數(shù)據(jù)不正常；首先檢查該路的相關(guān)接插件，如有無松動、接觸不良現(xiàn)象，檢查、測量這一路有問題的溫度傳感器的電阻值，是否在正常范圍內(nèi)，并檢查相關(guān)的防雷通道，否則更換。3）氣溫不正常；可以參照某一路溫度不正常處理

4）溫度數(shù)據(jù)混亂；主要有干擾源、靜電干擾、信號線有開、短路現(xiàn)象等導(dǎo)致的。

74當(dāng)前第74頁\共有87頁\編于星期二\8點四、故障診斷、故障實例排除4.2.2雨量故障的分析1)首先檢查雨量傳感器上兩個接線柱，雨量信號線是否與接線柱接觸良好。2)判斷雨量傳感器上的干簧管的好壞。3)檢查相關(guān)的防雷通道。4)雨量信號線是否有開、短路現(xiàn)象75當(dāng)前第75頁\共有87頁\編于星期二\8點四、故障診斷、故障實例排除4.2.3風(fēng)向風(fēng)速故障的分析1）風(fēng)向、風(fēng)速顯示的數(shù)據(jù)都不正常①檢查，測試風(fēng)向、風(fēng)速供電電壓是否正常。

②風(fēng)信號線是否有開路、短路的現(xiàn)象。③雷雨季節(jié)檢查防雷通道。2）風(fēng)向不正常，風(fēng)速正常①檢查風(fēng)電纜及各接插件，是否有松動、接觸不好現(xiàn)象。②帶電測量風(fēng)向傳感器，若有故障，修理或更換傳感器。

③相應(yīng)的防雷通道是否損壞或漏電。④風(fēng)向傳感器電壓是否正常。3）風(fēng)速不正常，風(fēng)向正常

診斷方法如同2）。

76當(dāng)前第76頁\共有87頁\編于星期二\8點四、故障診斷、故障實例排除4.2.4濕度故障的分析濕度故障相對于溫度發(fā)生的故障相對要少些。主要故障現(xiàn)象表現(xiàn)為濕度為固定值不變或顯示與實際值誤差較大。（1）檢查濕度相關(guān)接插件、接觸點，是否有松動，如有進(jìn)行相關(guān)處理；（2）測量濕度輸出信號電壓是否在正常范圍；

（3）更換傳感器一試，若損壞更換；

（4）檢查、測試防雷通道，若損壞更換；（5）檢查濕度供電是否正常。77當(dāng)前第77頁\共有87頁\編于星期二\8點四、故障診斷、故障實例排除4.3故障實例排除例1，故障現(xiàn)象：所有地溫不正常，為一固定值。

故障分析與判斷：從這一故障現(xiàn)象我們從前面所學(xué)到的知識清楚的可以知道是溫度的公用部分發(fā)生了問題，所以剛才說過了至少沒有必要去懷疑地溫傳感器，也就沒有必要去測量傳感器的好壞了。地溫信號傳輸線接觸不良例2，故障現(xiàn)象：0厘米地溫值為-23度，其余地溫均正常。

故障分析與判斷：這是一起典型的單個地溫不正常的故障例子。0厘米地溫傳感器線頭斷開了，更換后正常。例3：故障現(xiàn)象：氣溫偏低4—5度

故障分析與判斷：溫度值相差4—5度，此種情況測量其阻值是否在正常范圍內(nèi)，有時是測量不出來的。故障為溫濕傳感器的鉑電阻性能改變。更換溫濕傳感器后正常。

例4，故障現(xiàn)象：

320厘米溫度數(shù)值有跳變的現(xiàn)象：

故障分析與判斷：這一類的故障，需要我們認(rèn)真的觀察分析判斷，跳變的原因較多，如：接觸問題、干擾影響、傳輸數(shù)據(jù)線有漏電短路現(xiàn)象等。此例故障的原因是320厘米地溫套管理進(jìn)水所導(dǎo)致的。78當(dāng)前第78頁\共有87頁\編于星期二\8點四、故障診斷、故障實例排除例5

，故障現(xiàn)象：其它溫度都正常，就是20厘米地溫偏低6度左右。測20厘米地溫傳感器是好的

故障分析與判斷：問題原因一定是在20厘米地溫相關(guān)的電路上了，檢查所有接插件、接觸點沒問題，更換相對應(yīng)的集成塊（4066）故障排除。（天津---某一路地溫傳感器與4015模塊接觸不好的情況下，同樣出現(xiàn)此類故障。）例6，故障現(xiàn)象：風(fēng)向風(fēng)速都無數(shù)據(jù)輸出。

故障分析與判斷：一般情況風(fēng)向風(fēng)速同時壞的可能性小，所以主要問題在風(fēng)向風(fēng)速的共用部分。如電壓、風(fēng)信號線等。原因：風(fēng)工作供電電壓線在安裝時創(chuàng)傷有開路點，風(fēng)向風(fēng)速傳感器沒有正常工作電壓導(dǎo)致的。例7，故障現(xiàn)象：風(fēng)向只有北風(fēng)，風(fēng)速好的。

故障分析與判斷：風(fēng)速好的，我們首先大致可知風(fēng)的供電電壓應(yīng)該沒有問題的，所以我們主要關(guān)注，一是傳感器，二是風(fēng)向本身電壓是否加上。故障原因：風(fēng)向傳感器損壞。（雷擊）例8，故障現(xiàn)象：雨量記錄數(shù)據(jù)偏大。

故障分析與判斷：雨量傳感器最底部出水處堵塞，排除堵塞處。雨量恢復(fù)正常。

79當(dāng)前第79頁\共有87頁\編于星期二\8點四、故障診斷、故障實例排除例9，故障現(xiàn)象：有降雨但雨量無記錄數(shù)據(jù)。

故障分析與判斷：測量雨量信號線是否有開路和短路問題；測量雨量傳感器上干簧管的好壞。故障原因：雨量信號線損傷。例10，濕度與人工相差大，達(dá)30%——45%。有時顯示100%或接近0%。

故障分析與判斷：通過分析故障的現(xiàn)象，此故障首先是誤差大，再是不穩(wěn)定，還有是，有時數(shù)據(jù)顯示能達(dá)到100%或接近0%。所以我們從此得知是濕度傳感器工作十分不正常，不穩(wěn)定的造成的。是濕度傳感器故障；更換溫濕傳感器后正常。例11，故障現(xiàn)象：雷電過后，采集器與計算機(jī)不通訊：

故障分析與判斷：對于采集器與計算機(jī)要能正常通