自动站维修技术手册.doc

ZQZ-CII型自动气象站维护维修技术手册大丰市气象局第一章 整机概述1.1设备组成及各组件的型号规格1.1.1 设备组成型自动气象站由传感器、数据采集器和后备电源、微机和UPS电源、打印机、电缆等组件组成，可用“图表 1 型自动气象站的设备组成示意图”示意。传感器U P S220V微 机220V打印机220V数据采集器后备电源人工观测图表 1 型自动气象站的设备组成示意图1.1.2 各组件的型号规格1.1.2.1 传感器1. 气压传感器PTB200系列气压表 芬兰Vaisala公司制造2. 温度和湿度传感器HMP45D湿度与温度探头 芬兰Vaisala公司制造3. 风向和风速传感器EC9-1高动态性能测风传感器 长春气象仪器研究所制造4. 雨量传感器SL3型遥测雨量传感器 上海气象仪器厂制造5. 地温传感器WZP-010温度传感器 江苏省无线电科学研究所有限公司制造1.1.2.2 数据采集器ZQZ-C 江苏省无线电科学研究所有限公司制造1.1.2.3后备电源ZQZ-电源 江苏省无线电科学研究所有限公司制造1.1.2.4 微机联想开天6410或同类产品 联想有限公司制造1.1.2.5 UPSSmart-UPS 美国APC公司制造1.1.2.6 打印机EPSON-1600K 爱普生有限公司制造1.2 各组件的功能1.2.1 传感器的功能传感器将对应气象要素的变化转换成电量的相应变化。1.2.2 数据采集器的功能1.2.2.1 测量对气压、温度、湿度、风向、风速、雨量、地表温度、浅层地温、深层地温等气象要素进行连续、自动的测量。这个测量包括将敏感元件因气象要素的变化而产生的变化转换成电量、对该电量进行线性化和定标处理、按物理原理公式进行计算和对计算用的有关参数进行必要的修正、将计算结果转换成气象要素值并对其进行质量控制等。1.2.2.2 显示在数据采集器前面板上有八位数码管显示，可通过面板上的轻触键盘查看实时气象数据。其中阵风风向、风速每3秒更新一次，其余气象要素值每1分更新一次。1.2.2.3 存储数据采集器按随机文件的格式存贮7天的正点气象观测资料。在市电停电后又恢复供电等情况下，微机可收集到停电期间的正点气象观测资料。1.2.2.4 查询在采集器上可查询最近一次的正点定时观测编报所需的各项气象要素值共20组数据，这在微机故障或停电时特别有用，它可以为人工编发报提供必要的数据（含天气报、重要天气报、航危报、台风报等）。1.2.3 后备电源的功能市电正常时，用市电供电，并起安全隔离和抗干扰作用；市电不正常时，用蓄电池供电，并自动转换。后备电源中有蓄电池，容量为38Ah/12V，可保证数据采集器和传感器在停电情况下工作三天。1.2.4 微机的功能1.2.4.1 显示在微机屏幕上，通过菜单命令可显示全部实时气象数据，包括当时的气象要素值和极值以及极值出现的时间。每分钟的第15秒，屏幕显示内容更新一次。其中极值是指一小时内的极值，雨量指一小时内的累计雨量。屏幕上有“数据显示区域”和“动态仪表指示区域”，动态仪表指示使显示更加直观。还可通过命令将“动态仪表指示区域”更改为“动态曲线显示区域”，观看气象要素随时间的变化曲线。1.2.4.2 存贮正点观测的气象资料经微机收集后全部保存在基本数据库文件中，该文件又简称B文件，B文件的库结构请阅读地面气象测报业务软件 OSSMO-HY2002操作手册。在地面气象测报和资料处理过程中，气象要素种类多，数据量大，为适应不同任务、不同工作流程的需要，将设计很多种类的数据文件格式，存贮各种不同用途的数据。但微机上可以显示的实时气象数据资料仅供实时观察，每分钟刷新，是不保存的。1.2.4.3 查询在微机上可以查询任意年、月、日、时的正点观测资料。在微机上可查阅历史报文文件，实现下班对上班报文内容的校对。也可查询历史月报表、年报表等。1.2.4.4 编制实时报文微机在收集型站采集器的自动气象观测资料和键入人工观测取得的能见度、云、天气现象等目测资料后，能自动编制成中国气象局统一规定的各种实时报文，例：天气报、天气加密报、雨量报、热带气旋加密报（台风报）、重要天气报、航空报、危险报、解除报、气象旬月报、气候月报等。1.2.4.5数据维护数据维护指对数据进行格式检查，对记录进行相关审核，分析找出各类矛盾或不合理、不正常的记录，达到质量把关的目的。广义的数据维护还包括将人工观测的气象要素资料输入基本数据库文件、转换或修改某些数据库文件等。1.2.4.6 编制非实时报表非实时报表有地面月报表、地面年报表等。1.2.4.7 组网可用广域网技术将型自动气象站的微机组成局域网性质的网络，实现区域中心与各台站的自动气象站通信。微机最终完成了数据的计算处理、计算参数的修正、数据质量控制、数据的存贮和查询、报文编辑、月报表和年报表的编制、组网通信等任务，实现台站业务工作的自动化。1.2.5 UPS的功能能在外部输入（市电）发生故障时，保证向负载（微机）连续供电，供电时间约为4小时左右。目前，型站配备的UPS（不间断电源）为在线式不间断电源，其最大的特点是：逆变器始终处于工作状态，电网输入故障时，不存在切换问题。除了保证连续供电外，这种电源还能隔离来自电网的浪涌、尖峰、电压瞬间下跌和频率变化等。1.2.6 打印机型站选用宽行打印机，可打印输出所需的各种实时与定时观测记录、各种气象报文、地面气象记录月报表和年报表等。1.3 设备的主要技术指标型自动站的主要技术指标为气象要素的测量性能指标，可用“表格 1 主要测量性能指标”表示。表格 1 主要测量性能指标气象要素测量范围分辨率准 确 度采样速率计算平均时间气温-50+500.10.26次/分1m风向03603560次/分3s2m、10m风速060m/s0.1m/s(0.5+0.03V)m/s60次/分3s2m、10m雨量雨强04mm/m0.1mm10mm：0.4mm；10mm：4%有雨即采显示累计值气压5501060hPa0.1hPa0.3hPa6次/分1m相对湿度0100%1%80%：4%；80%：8%6次/分1m地表温-50+800.10.56次/分1m浅层地温-40+600.10.46次/分1m深层地温-30+400.10.36次/分1m表中，性能指标用“准确度”表示。应说明的是：准确度是一个定性概念，是无法准确定量地确定准确度的值。但历史上曾作为定量概念使用，故这里仍沿用了。我们只要把它理解为最大允许误差范围就可以了。20第二章 结构布局和电路工作原理2.1 结构布局和线缆连接2.1.1 型站的结构布局型站的结构布局可用下图示意，图表2是由图表1画得稍详细一些而得。观测场观测室地表温传感器浅层地温传感器深层地温传感器接线盒雨量传感器接线盒接线盒风向传感器风速传感器横臂温度传感器湿度传感器 数据采集器（箱） 微 机打 印 机后备电源箱220V电源插座1 UPS312645气压传感器 图表 2 型站结构布局和线缆连接示意图在型站中，传感器安装在观测场（其中，气压表安装在数据采集箱中），数据采集器（箱）和后备电源、微机和UPS、打印机安装在观测室内，传感器与数据采集器（箱）直接用线缆相连。2.1.2 型站的线缆连接图表2同时示出了型站的线缆连接，观测场的传感器通过6根电缆与室内采集器相接，这6根是：1. 风传感器电缆(12芯)，风向传感器、风速传感器合用一根。2. 温湿度传感器电缆(8芯)，温度传感器、湿度传感器合用一根。3. 雨量传感器电缆(2芯)。4. 地表温传感器电缆(19芯)。5. 浅层地温传感器电缆(19芯)。6. 深层地温传感器电缆(19芯)。电缆两端均有中文文字标志，以防接错。此外：1. 数据采集器和后备电源箱之间有二根电缆，一根为直流，一根为交流，这二根电缆在后备电源箱上，是不可拆的。2. 采集器与微机用通信电缆相连，微机与打印机用数据电缆相连，微机与UPS用电源电缆连接。3. 后备电源、UPS电源、打印机各有电源插头插到电源插座上。2.1.3 数据采集器的结构示意图数据采集器是型站的核心，所有传感器、微机、后备电源都与数据采集器相接。数据采集器机箱是一种标准机箱，有前、后面板，左、右侧板，上、下盖板。前面板主要布置数码显示管和操作键，后面板主要布置连接线缆的插座。数据采集箱（器）的结构示意图（拆去上盖板后俯视）如下:拉手+后面板变压器电源印制板（电源板）采集器主电路印制板（主板）前面板和显示器印制板（显示板）气压传感器侧板llllllll图表 3 数据采集器结构示意图拧掉四颗螺钉，打开上盖板，可见到机箱内的采集器主电路印制板（简称主板）、电源印制板（简称电源板）、变压器和气压传感器。在前面板背后，安装了一块显示器印制板（简称显示板），因它紧靠前面板，故不易发现。数据采集器的核心器件是CPU，它被安装在主板上。型站的实时数据采集、采集数据的计算处理、计算参数的修正、数据质量控制、数据的存贮、数据的显示、与外部（微机）的数据通信以及系统的自检、故障诊断等均由它来完成。显示板上装有键盘、显示接口器件，使前面板具有显示和键盘（指前面上的轻触键）操作功能。电源板的功能是为采集器提供电源，包括采集器机箱内部各印制板工作所需的电源，数码显示管和报警器所需的电源，以及各传感器所需的电源。变压器原边接市电，通过后面板上的开关接入，副边输出交流14伏，向电源板供电。打开和维修采集器时，一定要注意安全。2.1.4 数据采集器的前面板前面板上有8位数码显示管以及日期、时间、风向、风速、温度、湿度、地温、气压和雨量等参数显示键和复位、定时、瞬时、修改等功能键，还有“_”、“”、“”等选择键。轻触键表面印有中文文字，示出该键的作用。按某键时，可令数码管显示相应的数值，或可进行简单的操作，例如，令自动站“复位”等。数码管右边有一运行指示灯，遥测仪正常运行时，每秒闪烁一次。所以，给它一个名字：“秒闪灯”。在16只轻触键中，12只键的左上角部位有指示灯，按某键时，该键左上角部位的指示灯亮，表明是该键在起作用。“_”、“”、“”三只键需与其他键配合使用，按下“”键可获取所按项目的上一个数据，按下“”键可获取所按项目的下一个数据。“_”键与“修改”配合，可使被修改的“位”右移。图表 4 数据采集箱前面板示意图2.1.5 数据采集器的后面板传感器、微机、后备电源的电缆都接在采集器的后面板上。后面板上有交流电源插座、直流电源插座、保险丝座、电源开关、风向风速传感器电缆插座、温度湿度传感器电缆插座、地表温传感器电缆插座、浅层地温传感器电缆插座、深层地温传感器电缆插座、雨量传感器电缆插座、本地终端插座、备用口、总复位开关（1 0）等，如“图表 5 数据采集箱后面板示意图”所示：电源开关 直流电源 雨 量 备用口 本地终端 1 0 保险丝 交流电源 风向风速 温度湿度 地表温 浅层地温 深层地温 图表 5 数据采集箱后面板示意图连接时，看清电缆两端中文文字标志，将电缆插头一一插入后面板上对应的插座即可。插拔电缆时，请注意切断电源。后面板上的“电源开关”会同时把交流220伏和蓄电池直流12伏切断。2.2 数据采集器及传感器原理2.2.1 数据采集器电路组成数据采集器是型站的核心，主要功能单元都安装在主板上，它可划分为9个功能单元，另加键盘显示电路和电源电路功能单元，共11个功能单元，见图表6：风向信号输入和变换电路风速信号输入和变换电路气压信号输入和变换电路雨量信号输入和变换电路温度信号输入和变换电路湿度信号输入和变换电路CPU、MCS微处理器数字存贮电路62256(32K) 6284(8K)程序存贮电路27256(32K)键盘显示电路8279通讯电路（本地通讯）1488、1489Watchdog电路复位电路电源电路图表 6 采集器电路功能单元示意图这11个功能单元分别为：风向信号输入和变换电路、风速信号输入和变换电路、气压信号输入和变换电路、雨量信号输入和变换电路、温度信号输入和变换电路、湿度信号输入和变换电路、CPU、键盘显示电路、通信电路、Watchdog电路、电源电路。2.2.2 传感器原理传感器将对应气象要素的变化转换成电量的相应变化。2.2.2.1 气压传感器现阶段型站配备的气压传感器为硅电容压力式气压表PTB220，它是完全补偿的数字气压表，具有较宽的工作温度和气压测量范围。感应元件采用VISALA研制的硅电容压力传感器BAROCAP。BAROCAP具有很好的滞后性和重复性及温度特性、长期稳定性。PTB220的工作原理是基于一个先进的RC振荡电路和三个参考电容，其感应元件是硅电容压力敏感元件，硅电容Cp值随大气压的变化而变化。在一个高级RC振荡电路中，硅电容压力敏感元件的CP是重要参数。测出RC振荡电路的频率即可计算出CP值，从而计算出大气压值。并且电容压力传感器及电容温度传感器连续测量。微处理器自动进行压力线性补偿及温度补偿。PTB220在全量程范围内有7个温度调整点，每个温度点有6个全量程压力调整点。所有的调整参数都存储在EEPROM中，用户不可改变出厂设置。PTB220有三种输出方式：软件可设的RS232串行输出；TTL电平输出；模拟（电压、电流）输出、脉冲输出。 PTB220有两种低功耗工作方式：软件可控的睡眠模式；外部激励触发模式。2.2.2.2 温湿度传感器现阶段型站配备的温湿度传感器为芬兰VAISALA公司制造的HMP45D湿度与温度探测器。其感温元件是Pt100铂电阻，0oC时的电阻R0为100欧。铂电阻计算公式：Rt=R0*(1+At+Bt2)换算出温度计算公式：t=A+B*Rt+C*Rt2 A、B 、C为常数。 t为温度（），R0为标准电阻值100W。基本上是阻值每变化0.385欧姆,温度变化1。 其感湿元件是高分子湿敏电容。高分子湿敏电容的电容CH随高分子膜的吸、放湿而变化，CH是RC振荡电路中的重要参数。测出RC振荡电路的频率即可计算出CH值，从而计算出大气相对湿度值。进行温度补偿和其他计算处理后，相对湿度值将更为精确。湿度计算公式：RH=KV K为常数。 RH为湿度（%），V为湿度信号电压。2.2.2.3 风向传感器风向的信号发生装置由格雷码盘、发光管、光敏管等组成。风标通过转轴带动格雷码盘转动，码盘是一个圆形金属薄片，上面有七个不同等分的同心圆，同心圆由内到外分别作2、4、8、16、32、64、128等分，每个相邻等分不是被挖空就是未被挖空，或者说不是透光就是不透光。对应每个同心园的上下面有一组发光管和光敏管，共7组。风标转动时，由于同心圆的透光或不透光，7个光敏管上接收到或接收不到光，7根信号线上或是“1”或是“0”，这就完成了风向到格雷码的转换。每组格雷码有7位，代表一个风向。由于外圈是128等分，故风向分辨力为360o/1282.8o。2.2.2.4风速传感器风速传感器的感应元件为三杯式风杯组件，信号变换电路为霍尔集成电路。在水平风力的驱动下，风杯组旋转，通过轴带动磁棒盘旋转，其上的数十只小磁体形成若干个旋转的磁场，在霍尔磁敏元件中感应出脉冲信号，其频率随风速的增大而线性增加。测出频率就可计算出风速。2.2.2.5 雨量传感器雨量传感器的核心部件是上下排列的三个翻斗，从上而下分别称为上翻斗、计量翻斗、计数翻斗。计量翻斗翻转一次，表示下了0.1毫米的雨。为了计量正确，上有上翻斗作为过渡，以保证无论大雨、小雨，计量翻斗受到相同的冲击力。下有计数翻斗，装有计数用的磁钢，计量翻斗翻转一次，计数翻斗也翻转一次，并使安装在固定支架上的干簧管吸合一次，输出一个脉冲。由于磁钢不安装在计量翻斗上，就不会给计量翻斗带来附加力，使计量翻斗计量正确。2.2.2.6 地温传感器地温感温元件采用铂电阻Pt100，R0为100欧。电阻值随温度的变化而变化，采用标准四线制电路测量电阻的变化可计算出温度的变化。其测量和计算方法与气温相同。2.3 数据采集器电路原理在CPU的控制下，完成数据的连续采集和预处理，包括线性化、定标、计算成要素量，还有数据存贮、显示、与微机通信等功能。其电路按其功能可分：2.3.1接口与保护电路接口和保护电路将各路传感器的信号传输到数据采集器，并提供防感应雷击保护，还可消除长传输电缆易带来干扰等不良影响。2.3.2 数据采集电路数据采集电路包括测量变送电路、A/D转换电路、计数电路和数字信号输入电路等，它们在CPU实时控制下，根据各个气象要素的不同采样间隔，完成对气象数据的连续采集，并把所得数据交给数据处理电路（CPU）进行运算处理。2.3.3 数据处理电路（CPU）CPU是型站的心脏部分，外部扩展了程序存贮器ROM，数据存贮器RAM，可编程定时计数器，可编程通讯接口以及键盘与显示器电路等。型站的实时数据采集控制、采集数据的计算处理、计算参数的修正、数据质量控制、数据的存贮、数据的显示、与外部的数据通信以及系统的自检、故障诊断等均由它来完成。2.3.4 数据存贮电路用于程序和数据的存贮。由于采集器有后备电源，在市电停电时它继续正常工作并把正点数据存贮下来，正点数据的存贮可使型站在停电或通信故障的情况下保留正点气象数据，待恢复正常后，继续传输到微机。2.3.5 键盘与显示电路数据采集器上装有数码显示管（LED）和轻触键（在标题中称之为“键盘”），通过轻触键功能的选择，数码显示管会显示相关气象要素的实时气象数据。2.3.6 通信电路提供数据采集器与微机的通信信道。2.3.7 电源电路数据采集器可使用交直流两种电源，这两种电源均来自后备电源箱。市电正常供电情况下，使用市电，无市电时使用蓄电池的直流电。市电经变压、整流后得到的直流电或蓄电池供应的直流电经直流/直流变换电路变换，输出+5V、12V三组电源给采集器和传感器使用。由于数据采集器可交流供电，在特定情况下，例需给蓄电池充电时，可不用后备电源而直接使用市电。2.3.8 后备电源备而有用。市电正常时，起安全隔离和抗干扰作用；市电不正常时，容量为38Ah/12V的蓄电池可保证数据采集器在停电情况下工作三天。2.3.9 避雷器与抗干扰电路专用避雷器件和抗干扰器件。2.3.10 隔离变压器安全隔离和抗干扰用。2.3.11 蓄电池蓄电池容量为38Ah/12V，可保证数据采集器在停电情况下工作三天。2.3.12 充电电路平时使蓄电池处浮充状态。第三章 日常维护为保证自动站能良好的运行,应定期进行维护检查,一般每月进行一次。并警惕危害性天气如雷电、大风、冰雹、高温、严寒、长时间大雾等给仪器设备带来的损害。3.1 温湿度传感器的维护温湿度传感器悬挂在百叶箱内，维护时先将传感器自备的黄色帽套上，用湿布轻轻擦拭其外表，再将百叶箱内外擦拭干净即可。若发现传感器头上白纸有灰尘时，可用干软毛刷轻轻刷去。3.2 气压传感器的维护气压传感器系进口器件，安装在采集箱内，应保持与周围环境空气一致，并经常清洁箱顶的灰尘。 3.3 风传感器的维护观察风传感器转动是否灵活，若有怀疑，可在1级风时再观察，若确实不灵活，应予更换。冰雹、雷电、大风等灾害性天气会损坏风传感器，因此，灾害性天气过后应及时、仔细检查风传感器是否受损。3.4 雨量传感器的维护雨量传感器的核心部件为二只翻斗，电子元件较少，理论上是最可靠的传感器，实际上问题最多，是最需要维护保养的传感器。一般主要是灰尘、树叶、昆虫等堵塞流水口或结网而影响翻斗翻转。因此，应经常拆下筒身予以检查。检查时，应轻取轻放，千万不能撞击翻斗而引起翻斗翻转。清洗步骤:A、旋下采集器后面板上的雨量插头；B、旋下雨量筒外三颗固定螺丝，轻轻取下雨量筒外壳，并对外壳内盛雨处进行清洁，必要时取下中间过滤网；C、用软毛刷沾水对两翻斗、漏斗轻轻刷洗。洗净后用清水试验，保证机构完好；D、旋下红黑两个接线柱，检查接线铜片是否生锈，如生锈则要清除锈斑。检查完好后接上引线，并保证接触良好； E、装回雨量筒外壳，旋紧三颗固定螺丝；F、将雨量传感器插头插入数据采集器并旋紧固定，雨量传感器维护完成；3.5 地温的维护地表面温度的四支传感器应严格按照规范要求,传感器的头部应一半在土中，一半在空气中。埋入土中的感应部分与土壤必须密贴，不可留有空隙。如果达不到要求则会造成较大的误差。因此，日常巡视中，要加强检查，尤其在雨过天晴时应及时松土，保持传感器的安装符合规范要求。浅层地温应注意安装深度误差，尤其是雨后天晴地温场地面下陷的台站。深层地温一般不用维护。3.6 采集器的维护在日常维护时，应注意采集器的整洁，上面无覆盖物。不要随意操作后面板上的“电源开关”、“1、 0”复位开关和前面板上的“复位”键，以免造成误操作。采集器正常时，面板上的指示灯应每秒闪烁一次。3.7 微机和打印机的维护按随机附带的说明书维护。微机中不要安装与气象业务无关的软件，不要连接外网。3.8 电源的维护ZQZ电源正常情况下处于浮充状态，每天应检查面板指示灯是否闪亮。3.9 UPS的维护UPS的维护常为人所遗忘，特别是冠以“免维护”三字后，就被认为不需要维护，其实不然。对于供电充足的台站，应每隔23月人为的放电一次。而对于经常停电的台站，应防止充电不足，造成蓄电池过度放电，影响蓄电池的使用寿命。第四章 现场故障判断与排除4.1 现场判断故障的原则、步骤和方法当自动站出现故障时，只要掌握故障分析和判断的基本原则，按照一定的步骤去排查，则可凭台站人员具备的基础知识和经验，而无需电子方面高深的专业知识和复杂的仪表，即能找到和排除故障。4.1.1 故障分类为方便于故障的判断和排除，将故障分为以下三类：1. 气象要素测量性能下降。即一般所说的超差或测量数据严重错误，其特征是自动站正常。这类故障的判断和排除比较容易，故障原因多半是传感器性能下降引起的。2. 自动站工作不正常。即自动站无法正常完成采集、计算、存储、显示、输出数据等功能。这类故障原因较多，判断和排除比较困难。属于软件方面的，多半是强干扰，例雷电，引起的；属于硬件方面的，多半是电源系统故障引起的。有时，强雷电能损坏采集器，导致自动站不能正常工作。3. 业务测报遇麻烦。即使用业务测报软件进行采集编报、数据维护、报表处理时会出现一些小的错误。本手册只讨论前两类故障。4.1.2 故障分析和判断的基本原则当自动站出现故障时，要冷静对待，不要手忙脚乱，要掌握以下基本原则，仔细分析，进行排查。4.1.2.1 安全原则注意，发现故障时，除非危及人身安全或设备财产，一般不要关电源。因为有些故障在关开电源后不能复现，即无法再分析和排除故障。需要插拔电源时，请牢记：采集器、后备电源、微机、UPS、打印机都与市电相接，插拔电源插头时，千万要注意安全。只有专业维修人员才能打开带市电的自动站各组件。如果把后备电源的市电插头与市电脱开，用后备电源中的蓄电池向采集器供电，则排查采集器故障时就不会有高压危险。4.1.2.2 逻辑原则逻辑原则指依据电原理分析的原则。当发生故障时，应依据电原理进行分析。例如，某一气象要素值超差或明显不正常，多半是相应的传感器或连接线路故障，不太可能是采集器产生故障，更不太可能是微机或电源故障造成的。反之，若采集器显示不正常，出现乱码或面板上的数码管显示的值与轻触键不对应，或数码管有显示而秒闪灯（数码管旁的指示灯）不闪，这多半是采集器故障。软件引起的故障可用总“清零”的办法试图解决，总清零无效时，可能是采集器硬件有问题了。采集器什么显示都没有时，请首先检查电源系统。要进行充分的分析和列出众多的故障可能性，找出最符合逻辑即最符合电原理的故障原因，从而判别故障部位。4.1.2.3 分解原则型站的组件很多，有时，分析的结果可能有多个原因和多个组件产生故障，在这种情况下，就要脱开部份连接线，把型站分成几个部分，缩小范围进一步检查分析。在“图表 1 型自动气象站的设备组成示意图”中，把数据采集器与微机间的信号线脱开、把微机与打印机间的信号线脱开，型自动气象站就被拆成采集系统、微机系统和打印机三个独立系统如“图表 7 分拆型自动站”所示。U P S后备电源传感器220V微 机220V打印机220V数据采集器人工观测图表 7 分拆型自动站在微机系统中，把微机和UPS脱开，可分别寻找微机和UPS的故障。在采集系统中，可以把后备电源脱开，用市电直接对采集器供电，这样就可以在采集器和传感器这个范围内寻找故障。如果把采集器与传感器一一脱开，则可进一步缩小判别故障的区域，故障部位可被锁定在传感器和连接导线处这一很小的区域内。例如，有的台站因遭受过雷击而自动站出现多处故障现象，这时，就宜于把自动站分拆成几个有独立功能的小系统，多处故障现象将被分散在几个小系统中，相对独立的因果关系使故障判别变得容易。4.1.2.4 替代原则依据电原理进行分析，可大体上分析出故障部位，但没有得到证实。最简单而又可信的证实就是用好的组件“替代”坏的组件，此时，故障现象就会消失。事实上，若故障现象消失，显示“替代”成功，表明分析判断正确，与此同时，维修也就成功了。注意：“替代”时，必须切断电源，严禁带电操作。以免损坏自动站设备。4.1.2.5 记录原则要把自动站的故障现象、故障判别和维修过程、维修结果记录在案，这对台站积累经验非常有用。4.1.3 故障分析和判断的基本步骤若要进行一次全面的检查，故障分析和判断的基本步骤可按“图表8故障分析和判断的基本步骤”所示的流程进行。检查有无市电检查后备电源箱上的保险丝后备电源指示灯亮否不亮亮(市电正常)无效气象要素值有现场察看观测室有无拉松插头座和其他损伤采集器面板“秒闪灯”正常否采集器面板数码显示功能关掉市电，插紧插头座，排除其他损伤。无不闪闪不正常正常全部不正常某一要素不正常采集器故障观测场有无遭自然力、动物或人为破坏有无修复采集器故障采集器故障相应传感器故障采集系统正常请检查微机系统和业务软件正常开始室外室内电源软件硬件结束 采集器总清零（将后面板总复位开关置“0”，按前面板“复位”键，再将总复位开关置“1”）有效图表 8 故障分析和判断的基本步骤4.2 用“替代”的方法判断故障按“图表8故障分析和判断的基本步骤和4.1.2 故障分析和判断的基本原则”进行排查，我们可大致判断出故障部位，或电源系统故障，或采集器故障，或传感器故障。4.2.1 传感器故障的判断和替代当发生“气象测量要素性能下降”类故障时，自动站总体呈现正常工作状态，只是一个或多个气象要素测量数据超差，这类故障是容易判断的。4.2.1.1 气压传感器故障的判断和替代分析一段时间（例一周）内自动站测量的气压数据和人工测量的气压数据之差值，若差值较大，则疑气压表故障。4.2.1.2 温度和湿度传感器故障的判断和替代温度和湿度敏感元件装在同一只传感器中，即芬兰Vaisala公司制造的HMP45D湿度与温度探头。分析一段时间（例一周）内自动站测量的温度数据和人工测量的温度数据之差值，若差值较大，则疑温度传感器故障。分析一段时间（例一周）内自动站测量的湿度数据和人工测量的湿度数据之差值，若差值较大，则疑湿度传感器故障。温湿度传感器安装在观测场的百叶箱内，用航空插头座与线缆接连，装拆时，脱开航空插头座，换上新的温湿度传感器即可。台站水银温度表和通风干湿表测量的气温和相对湿度是比较可信的，若自动站测量的温湿度值与人工测量的温湿度值一致了，则说明换下来的温湿度传感器“故障”了，反之，则要进一步分析，可怀疑电缆或采集器故障等。4.2.1.3 风传感器故障的判断和替代自动站测量的风向值与人工测量的风向值有相符率的概念，一般情况下可达70%以上。若观测场的地形或周围的环境稍差，相符率低于70%也是有的。如果风向相符率很低甚至风向仅出现在园周座标的一部份区域内，则疑风向传感器故障。自动站测量的风速值与人工测量的风速值之差值较大或起动风速明显变大，则疑风速传感器故障。风向传感器与连接电缆、风速传感器与连接电缆均用航空插头座连接，台站使用塔式风杆时，需爬到风杆顶上去装拆，台站使用倒伏式风杆时，需把风杆倒下来后再装拆。若自动站测量的风向、风速值与人工测量的风向、风速值一致了，则说明换下来的风传感器“故障”了，反之，则要进一步分析，可怀疑电缆或采集器故障等。4.2.1.4 雨量传感器故障的判断和替代分析一段时间内自动站测量的雨量数据和人工测量的雨量数据之差值，若差值较大，则疑雨量传感器故障。此时可用雨量杯装10MM水对雨量传感器进行试验，以进一步确定雨量传感器器是否故障。检查电缆和采集器故障时，可把雨量筒接线柱上的两根导线拆下，在采集器通电的情况下，把两根导线的头碰接若干次，每碰接一次，示意下了0.1mm的雨，在采集器前面板读出数码管的示值，示值正确，则采集器和电缆均无故障。雨量传感的精度较差，误差超过4%是常有的事，但可校正其准确度。4.2.1.5 地温传感器故障的判断和替代地温传感器由铂丝绕制而成，气温传感器用薄膜工艺制成。但由于地面环境的特殊性，例如平整程度、夥粒大小、松疏关系、干湿情况不同，特别在刚安装时，自动与人工测量相比，地温的一致性远不如气温的一致性好，零点几甚至12的差值尚属正常。但是，自动站测量的地温值与人工测量的地温值随时间的变化曲线应当接近，阴雨天时，其间的差值应当比晴天小。地温传感器共有12只，4只测地表温，取其平均值；4只测浅层地温，即5cm、10cm、15cm、20cm的地温；4只测深层地温，即40cm、80cm、160cm、320cm的地温。每4只传感器经接线盒汇总后，通过一根电缆接至采集器。接线盒在靠近测温场的地沟内。4.2.2 采集器故障的判断和替代当电源供电正常而自动站工作不正常时，应检查采集器有否故障。可见的采集器故障现象有：1. 前面板上的数码管不显示；2. 数码管旁边的“秒闪灯”不闪；3. 数码管显示乱码；4. 采集器与微机无法通信等。判断采集器有否故障时，应先对采集器总清零，排除软件的故障。通信有故障时，应先在微机上重新启动“自动站采集通信软件”，接收正点数据时，多补收几次，即先检查“地面气象业务测报软件”，再怀疑采集器的通信口故障。判断采集器有否故障时，先宜把采集器与微机间的通信电缆断开。若采集器显示都正常，怀疑采集器与微机间通信故障时，才把通信电缆接上。采集器与传感器、后备电源、微机的连接电缆的插头座都在后面板上，断电后，一一脱开即可。4.2.3 电源系统故障的判断和替代电源正常供电是自动站正常工作的前提，电源故障会使自动站呈现不正常工作状态，因此，若自动站工作不正常时，应首先检查电源系统。电源系统分二部份，一部份在后备电源箱中，主要为12伏蓄电池及其充电电路以及市电的抗干扰电路；一部份在采集器中，主要为低压电源的产生和直流/直流变换电路。有市电时，采集器由市电供电，无市电时，采集器由蓄电池供电。后备电源箱上的指示灯是市电指示灯，此灯灭，则可能无市电、可能指示灯坏、可能保险丝断。要强调的是：电源插头座被拉松是常见的不是故障的故障，请予以特别关注。有时，保险丝断，无市电了，指示灯也灭了，但值班员未发现。采集器由蓄电池供电，蓄电池的电也用完了，直至自动站呈现不正常状态才发现。应避免这种情况。后备电源箱上有三根电缆，一根为市电电源的输入连接线，其余二根为向采集器供电的交流连接线和直流连接线，后备电源箱的“替代”是非常方便的。第五章 常见故障分析与排除5.1 采集通信：1. 计算机无法收到采集器数据计算机屏幕出现“信道A错误”的提示，一般是由于主控计算机与采集器不能正常通讯引起的。计算机与采集器之间采用RS232通讯联系,有时受干扰(如雷电等)而通讯混乱,严重时损坏RS232端口 应从以下几方面进行检查：（1） 按采集器面板上的“复位”键。（2） 检查采集器是否正常工作。包括采集器供电电源，采集器各要素值是否正常显示等。（3） 检查通信参数设置是否正确，包括采集器中相应通信口的状态参数（com1 4800, n,8,1）,采集器型号（ZQZ-CII），业务处理计算机中的通信参数。若正确进入下一步。（4）关闭通信软件，检查串口通讯线、计算机机箱接地是否接好。若无问题进入下一步检查。（）更换一台微机，调整好通信参数后进行试验，看看数据采集是否恢复正常。若正常则为计算机故障，否则为采集器故障。2. 采集器出现蜂鸣音在四种情况下，采集器出现蜂鸣：（1）大风报警：风力超过设定值17.2M/S。5分钟后自动关闭;若无法自动关闭,则只能关闭采集器电源后重开电源；并注意将本站海拔高度重新输入。（2）隔一分钟响一次：气压传感器因供电故障而产生;大多数因停市电,造成ZQZ蓄电池过放电,再次来电时烧毁了保险丝,ZQZ电源无法充电而电压偏低。（3）采集器的交流保险丝烧断时。以上两种情况，请检查ZQZ电源保险丝和采集器的保险丝。（4）气压传感器自身故障：可能是气压传感器损坏。（5）雷雨过后：风向风速传感器感应雷电或被雷击损坏。检查步骤：第一步：按面版复位键,观察是否能恢复正常；若不能正常，请做下一步。第二步：关闭采集器电源，进行“0”态总复位。观察是否能恢复正常；若不能正常，请做下一步。第三步：关闭采集器电源，断开风向风速传感器连线。若鸣叫消失则为风向风速传感器损坏。否则断开其他传感器连线，观察是否能恢复正常。第四步：若经过以上三步仍然不能正常工作的，一般可能是采集器故障。5.2 湿度显示异常：1. 湿度无显示其他各要素显示正常,但湿度无显示或小于10%,按采集器面板湿度键,显示FFFFF,检查前几个小时的湿度记录,均为100%,则可能是湿度传感器损坏；处理:更换温湿度传感器.2. 明显超差湿度显示值明显比常规仪器得到值要偏差许多（20%左右），且显示值较稳定，一般应更换温湿度传感器。3. 信号电缆损坏经更换温湿度传感器后仍然显示不正常的，一般为温湿度传输信号电缆线损坏，如老鼠咬断等。因而只能更换电缆线。5.3 温度显示异常：1. 温度无显示其他各要素显示正常,但计算机温度无显示,按采集器面板温度键,显示-40度,则可能是温度传感器损坏；处理:更换温湿度传感器.2. 明显超差温度显示值明显比常规仪器得到值偏差许多，且显示值较稳定，一般应更换温湿度传感器。3. 信号电缆损坏经更换温湿度传感器后仍然显示不正常的，一般为温湿度传输信号电缆线损坏，如老鼠咬断等。因而只能更换电缆线。5.4 风传感器故障1. 风速偏小我省地处沿海，湿度较大，风速传感器使用一段时间后轴承脏或磨损严重，从而导致风速偏小，甚至误差较大。处理：清洗或更换风速传感器。注意：更换风速时，由于风杯距塔中心较远，可将风横臂旋转90度，使风杯靠近自己，便于操作。同时记住原来的位置。在旋转风杯电缆头时，切记要旋转头的上部，不可旋转电缆头的下部，否则会造成电缆头内电线因旋转过度而断裂。2. 风速无显示风速无显示大多数情况是风传感器受雷击损坏造成，但也不排除电缆线损坏情况。处理：更换风速传感器。3. 风向显示错误风向传感器采用7位数据记录360度方位，若一位数据位出现故障，就会造成风向指示混乱；另一种情况是冬季让雨淞、雾淞冻住，不能旋转。处理:更换或清理风向传感器。风传感器的组装及平衡调节:风传感器由于体积较大、组件多,为便于运输,将各个组件拆开后固定在专用模具内。因此，台站人员在收到风传感