基于自动气象站中心站软件对设备故障原因的分析

基于自动气象站中心站软件对设备故障原因的分析
孙贞;刘亚男;韩冰;李华
【摘要】通过几年来对区域自动站中心站软件的使用，总结出通过软件对自动气象站设备故障进行判断的方法。

当站点不在线时，故障原因可能为电压不足、移动信号不稳等；当要素值缺测或异常时，故障原因可能为软件设置错误、数据线屏蔽接地不良、传感器损坏等；当数据入库时间提前或延后时，原因可能为软件的校时功能未打开或者某个站的采集器没有收到集体校时命令。

这些分析判断为技术人员解决设备故障提供了重要参考，从而提高了维修效率。

%In recent years, we have summarized some ways about judging the equipment failure of automatic weather station by software analysis with the use of central station software of regional automatic weather station. When the site was not online, the cause of failure might be insufficient voltage and mobile signal instability. As the element value was missing or unusual, the diagnosed reason might be the set error of software, bad shield ground of data cable and damaged sensor, and so on. While the time of data storage was ahead or postponed, the cause might be that the school function of software was not open or the collector of station did not receive the collective school command. Theses analysis and judgment can offer important reference for technical staff to resolve equipment failure, thus improving the efficiency of maintenance.
【期刊名称】《农业网络信息》
【年(卷),期】2015(000)005
【总页数】4页(P34-37)
【关键词】自动站;软件;设备;故障原因
【作者】孙贞;刘亚男;韩冰;李华
【作者单位】大连市气象装备保障中心，辽宁大连 116001;大连市气象装备保障中心，辽宁大连 116001;大连市气象装备保障中心，辽宁大连 116001;大连市气象装备保障中心，辽宁大连 116001
【正文语种】中文
【中图分类】TP315
近年来，随着气象综合观测系统建设快速发展，大连市气象局现已经安装了200 多套自动气象站监测设备。

这些自动气象站是通过移动SIM 卡把采集到的数据传输到中心站的接收软件中，进行入库和上传省局。

自动站设备的正常与否，通过中心站软件就能够发现端倪，查找出故障可能出现的原因。

1 自动站中心站软件
1.1 自动气象站
自动气象站是指能自动收集、处理、传输（存储）气象信息的装置，一般由传感器、数据采集器、供电电源、通讯接口、计算机等外围设备组成。

观测项目主要包括气压、温度、湿度、风向、风速、雨量、地温等要素。

其中哪一个部件出现故障，数据都不能完整传输。

本文所指的自动气象站是指“一乡一站” 项目的区域自动站。

大连市气象局现已安装这样的自动站100 多套，根据所采集要素的多少，共分为CAWS600-DT、CAWS600-RT 和CAWS600-RE 三种类型，这些设备通过移动的SIM 卡与中心
站连接起来，定时互通信息，向中心站发送数据，并把这些数据上传到省局，
并入本地数据库。

1.2 中心站软件
大连市气象局所使用的自动站中心站软件安装在有两个网卡的计算机上，一个网
卡与局域网连接，另一个网卡与移动公司的专网连接。

这样既能与各个自动站进行通讯，还能够与本地数据库、省局连接，完成数据采集、上传中心站、入数
据库、上传省局的整套传输工作。

中心站软件安装后，需添加每一个子站及其该站的参数（海拔高度、经纬度等），选择观测的要素及子站类型，并设置对应的宏（宏即为所选自动站的数据格式）。

这样自动站才能与中心站相互通讯，实时上传该站的数据和在线状态。

图1 即为自动站的中心站软件界面，每个圆点表示一个站点，旁边是站名。

图1 中心站软件
2 通过软件分析设备的故障原因
图2 电压低于6V 的数据
2.1 站点不在线故障
在自动站中心站软件的主界面中，站点状态为绿色表示自动站处于在线状态，通
讯正常；若为红色则表示该站不在线，需要分析是什么原因导致设备无法上线。

2.1.1 电源电压不足
蓄电池电压不足，是导致站点不在线的最基本原因。

区域自动站的电源是由太阳能板为蓄电池充电，此类型电源系统由三部分组成：太阳能板、充电控制器及蓄电池。

对于CAWS600－RT 或CAWS600－RE 站，当某站点不在线时，首先应通过自动站中心站软件查询最后一份数据的电压（即把鼠标移至软件页面的该站点，点
击右键，选择“查询”），若显示电源电压低于6.0V（即060，如图2 中框中
的数据），则表明该站故障的原因是电池电压过低所致，应更换2 块（或3 块）新的6V12AH 蓄电池。

若蓄电池是刚刚更换不久的新电池，那就要考虑是充电
控制器或太阳能板的问题，去现场维修时要带足备件。

当然也有特殊的情况，庄河吴炉站就曾经出现过电池电压过低不能上线的情况，
更换蓄电池后电池电压一直在下降，天气晴朗的时候蓄电池的电压也没有升高，
说明没有充电不成功。

到现场测量DY07 充电控制器和太阳能板都没有问题，经分析可能是RT 板的太阳能接口或蓄电池接口老化所致，更换RT 板后恢复正常。

对于CAWS600－DT 站，采集器里是读不到电压数据的，就无法通过查询最后
一份数据的方法看到电压值，只能到现场进行测量，这类站的电压若低于12V就要考虑电源的问题了。

2.1.2 移动信号不稳
当某站点处于时而在线、时而不在线状态，数据也是断断续续上传，每次停止通讯后数小时又会把之前未上传的数据补传上来，查询数据后发现每次停止上传时
的最后一份数据的电压值均在6.0V 以上，则说明该站不是电源故障。

这时问题
一般出在移动信号上，信号故障包括信号卡坏和移动信号不稳两种情况。

上述出现的问题大多是移动信号不稳所致，当SIM 卡登陆不了移动专网无法上线时，采集器工作正常，会把未上传的数据保存在采集器中，待SIM 卡上线后，立即把
这些数据补传到中心站上传省局并入数据库。

影响移动信号不稳的因素主要有以下两种：一种是该站处于山区或偏远地区，与移动信号塔相隔较远；另一种情况是与自动站本身的通讯模块有关，现有的安装在自动站上的通讯模块大多是几年前生产的，通讯模块与不断升级的移动基站、SIM 卡之间的匹配性不是太好，也是导致信号不稳的一个主要原因。

这种移动信号的故障在现有条件下是很难解决的。

2.2 要素值缺测或异常故障
现有的自动站中心站软件属于试用版，有可能存在漏洞。

在发现自动站数据有问题时，不能马上就断定是自动站设备的故障，首先要对应数据格式，查看从采集器上传到中心站的原始数据(原始数据一般在D:\ 华云数据中心\RXBINDATA\ 下) 与通过软件查询的数值（即在某站点处点击右键，选择“查询”）是否一致，若不一致，就应该断定是自动站软件的问题，这时就应该联系厂家软件设计人员解决；若一致，就需针对故障现象进行详细分析。

2.2.1 软件设置错误
当某站有的要素缺测时，首先需要考虑的就是软件设置中这个要素是否勾选（图3），若没有勾选就不会上传这个要素的数值，需要勾选后保存、重启软件，设置才会生效。

下一次上传的数据就应该正确了。

这种情况很少出现，这个设置在站点建设时选择好后一般不需改动，当然也有误操作的可能，所以需要考虑这个因素。

2.2.2 数据线屏蔽层未接地
2011 年自动站升迁改造项目结束后，一大批自动站出现温度缺测的现象，每次重启设备立即恢复正常。

经过连续数月对数据的精细分析，确定了故障原因是设计与安装工艺存在漏洞，设备屏蔽未接地，从而造成了该型号自动站普遍存在着温度异常现象。

最后，经多次与厂家研究协商，制定了整改方案，并很快对这批自动站进行了数据线屏蔽整改，现在故障现象均已消除。

图3 子站参数设置
2.2.3 传感器损坏或堵塞
自动站经过了数年的野外运行，近年来出现了一些站的风速长期为0 或风向长期变化很小的情况（图4）。

图4 风速为0、风向变化小的数据
出现这种情况的原因一般是由于传感器常年风吹雨淋，特别是沿海地区，转轴腐
蚀严重，增大了风速传感器的启动风速和风向传感器的灵敏度，致使在风速较小的天气时风速传感器无法启动、风向传感器变化小。

这时就需要更换风传感器了。

另外，当整个地区普遍都有大雨时，而某个站的雨量数据为0 或者非常小，这
个时候就需要去现场查看是否雨量筒堵塞。

若堵塞，要对雨量筒进行清理；若没有堵塞，则需要查看雨量筒的干簧管和线路是否正常。

2.3 数据上传时间提前或延后故障
自动站上传到省局的时间比规定的时间提前或延后，都属于非及时报，就需要通过软件进行检查。

2.3.1 校时功能未开启
中心站软件有一个自动校时功能，每天定时进行三次全部站点自动校时。

区域自动站的数据是先入数据库再上传省局，当大批自动站数据出现入库时间提前或延
后时，就说明可能是这个功能没有开启。

打开“系统参数” 的“中心站参数” 菜单，查看“状态扫描设置” 中“全部
站点自动对时” 是否勾选、定时时间是否输入，若未选择，则需做好相应的设置后，进行保存、重启软件（图5）。

图5 中心站参数设置
2.3.2 采集器未接收到校时命令
当某一个站出现数据上传总是提前几分钟或延后一段时间的现象，通过自动站中
心站软件对其进行时间调取后发现是自动站设备的时间不对，这时就需要通过软
件手工对该站进行校时。

中心站软件每天会对所有的自动站进行三次集体校时，
一般时间上稍有偏差、不影响到报率的站不需要手工校准，但对于新更换主板的自动站（有时开关机也对时间有影响）就必须手动进行校时后才能接收到及时报文。

在该站点处点击右键，选择“监控”，进入“站点指令控制” 界面，点击
“获取系统时间” 按钮，几秒钟后显示区会有相应的时间数据显示(如图6 显示
区的方框中)，若时间有误，则点击“设置时间” 按钮，发送区内会显示设置时间的命令，点击“发送”，几秒钟后则会有一个回执，说明时间设置成功。

待
下一个报文形成后入库时间将会正常。

3 结束语
图6 站点指令控制
本文主要通过对自动站中心站软件中数据和站点状态出现的三种异常现象进行分析，初步判断出每种异常现象出现的原因，并提出解决方法，为维修自动站提高了效率。

自动气象站应用广泛，大大提高了观测资料的空间密度，对增强监测及预测能力、提高预报准确率、减少气象灾害做出了很大的贡献。

如何保证自动站数据的完整、设备运行的稳定是技术保障人员的重要职责，将故障时间缩到最短和提高维修效
率是装备保障工作永恒的目标。

本文对技术人员进行自动气象站的维护提供了重
要参考。

参考文献
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