安顺国家基本气象站一次雷暴天气引起的DZZ4型自动气象站故障分析

安顺国家基本气象站一次雷暴天气引起的DZZ4型自动气象
站故障分析
摘要：文章主要以安顺国家基本气象站一次因雷暴天气引起的DZZ4型自动气象
站故障为例，介绍了DZZ4型自动气象站的结构、故障判断、故障的处理及故障
的分析总结，为基层气象保障人员提供参考。

关键词：雷暴；DZZ4型自动气象站；故障判断；
引言
近些年来，随着国家地面观测自动化工作的不断推进，各种气象软件和气象
自动化设备不断增加，对于自动气象站观测设备的要求也不断提升。

安顺国家基
本气象站从2013年11月开始安装DZZ4型自动气象站，于2014年1月正式启用DZZ4型自动气象站的安装。

相比原来的CAWS600型自动气象站，DZZ4型自动气
象站具有功能强，综合处理能力强，扩充方便（通过外部总线技术，实现采集系
统的随意扩展及裁减）等优点。

地面气象观测场四周必须空旷平坦，这一特点使观测场内自动观测仪器设备
在雷暴天气条件下被雷击可能大大提高。

从雷电防护的角度看，由于各类传感器、数据采集系统为弱电系统，分布在室外 LPZ1 区，对电磁干扰极为敏感，而雷电
的电压可高达数十万伏，瞬间电流可高达数十万安，对自动站气象站系统具有极
大的破坏性。

由于系统环节多、接口多、线路长等原因，给雷电的耦合提供了条件，是雷电感应脉冲过电压容易侵入的原因，也是感应脉冲过电压侵入的主要通道。

因而，地面气象观测场中自动气象站设备遭遇雷击的可能性较高。

自动气
象站设备一旦遭遇雷击，技术人员应及时排查故障，恢复自动气象站的正常业务
运行。

以下针对安顺国家基本气象站出现的雷击故障，对自动气象站设备遭遇雷
击后，如何进行快速、有效地装备保障进行全面分析。

1雷击自动气象站设备维护案例
安顺国家基本气象观测站自动气象站型号为 DZZ4 型，进行10 个气象要素的
自动观测。

1.1 雷击后设备故障描述
2017 年8 月27日19 时43分，雷暴天气过境，安顺国家基本气象站于当
天遭感应雷袭击后，自动气象站计算机电源被雷击坏，数据采集器工作指示灯不亮，温湿分采、地温分采集器工作指示灯不亮。

1.2 故障检修流程
根据DZZ4 型自动气象站系统的结构（见图一）及故障逐级排查原则，自动
气象站数据异常的情况下，一般故障检修流程如下：
1）所有数据都是通过综合集成硬件控制器传输到业务用机的，所以要是所
有数据都出现问题那故障极大可能出现在综合集成硬件控制器或业务用机上。

2）除降水现象数据以外，其他数据都是通过主采集器传输到综合集成硬件
控制器上，所以如果除降水现象数据以外，其他数据都出现异常，那故障极大可
能出现在主采集器上。

3）温度、湿度、地温（草温）数据分别通过温湿分采、地温分采传输到主
采集器上，所以当温度、湿度数据同时故障时，故障极大可能出现在地温分采集上，要是一个数据出现问题(温度或湿度)另一个数据是正常的(湿度或温度)那故障
极大可能出现在单一传感器上，同理地温（草温）也是如此，单独一层出问题时，故障极大可能在当层传感器上，要是多层或是全部时故障极大可能出现在分采集
器上。

4）风向、风速、雨量、气压、蒸发、能见度、称重降水这些传感器是直接
接入主采集器的，所以当这些要素全部出现问题时，故障极大可能出现在主采集
器上；要是上述某一要素出问题时，那么故障极大可能出现在该要素的传感器上。

1.3 故障检修步骤
1.3.1计算机故障检修
业务计算机黑屏，计算机电源指示灯不亮，强感应雷袭击使业务计算机主机电源被击坏，无法开机。

业务人员立即启用了业务计算机的备份机。

打开业务软件监控界面后，天气现象有数据显示，其他要素无数据显示，说明综合硬件集成控制器到业务主机通讯无故障，故障
极大可能出现在主采集器上。

1.3.1主采集器故障检修
首先是主采集器的电源供电，经测量数据采集器的输入电压为13.5VDC，完全符合数据
采集器的供电要求，但主采集器工作指示灯无闪烁，正常情况下应该规律的秒钟闪烁，在观测场利用串口线将主采集器串口直接与笔记本电脑连接，所有气象要素均无显示，传感器同
时发生故障的可能性较小，判定主采集器被雷电击坏。

对主采集器进行更换，更换主采集器后，除温度、湿度、所有地温（草温）无数据显示外，其余要素均显示正常，从而判定为温
湿分采和地温分采故障。

1.3.2 温湿分采与地温分采故障的排查
分别检查温湿分采和地温分采的运行指示灯无闪烁，正常情况下应该规律的秒钟闪烁。

温、湿、所有地温（草温）均无数据，传感器同时发生故障的可能性较小，判定温湿分采和
地温分采故障。

对温湿分采和地温分采进行更换后，所有数据显示正常。

2雷击自动气象站设备维护总结
通过以上案例，不难看出，雷击自动气象站设备导致业务计算机不能启动，更换备份机后，除天气现象数据有显示，其余数据无显示，可能遭受雷击而出现的故障点分别是：主采
集器、温湿分采、地温分采和。

只有完全掌握DZZ4新型自动气象站的工作原理和系统结构，才能快速有效地诊断和排
查雷击所造成的故障。

当自动气象站遭受雷击异常时，设备故障排查和维护基本原则是，由
室内到室外，由易到难。

有时，故障点并非一处，可根据观测数据的恢复情况进一步判断。

3结语
我市春、夏季雷电天气频发，自动气象站故障率较秋、冬季有所增长，雷击故障发生时，根据故障处理流程，经过逐级测量和故障排查，快速及时确定故障点，减少地面观测数据缺失，是自动气象站维护保障工作的重点。

同时，应该结合自动气象站的特点，不断完善自动
气象站的硬件防雷措施，从而确保自动气象站的运行安全和地面观测资料的准确完备。

参考文献：
[1] QX30- 2004, 自动气象站场室防雷技术规范[S]
[2] 周清.DZZ4 型自动气象站的故障排除方法[J].2013，2013（19）：274- 275.
[3] 陈刚.新型自动气象站遭遇雷击的设备维护[J].2017，2017（03）：96-99.。