DZZ5型区域自动气象站的故障判断

0引言
随着气象现代化建设步伐的加快，自动气象站的使用越来越广泛，诸如：农业、环保、水文、交通、能源等领域，在应对气候变化研究、人民日常生活保障、防止自然灾害等方面，有着非常广泛的应用。

日常工作中自动气象站进行数据的采集与传输，很好的解决自动气象站出现的故障才能够保障观测资料的准确性、连续性。

现对DZZ5型区域自动气象站的组成部分电源系统、数据采集器、传感器和通讯系统出现的故障判断展开讨论，为使用本型号自动气象站的维修提供一定的帮助。

1 自动气象站的工作原理
DZZ5型区域自动气象站由电源系统、数据采集器、传感器、通信系统和外围设备组成（图1）。

工作原理为电源系统对数据采集器提供稳定可靠的工作电源，数据采集器进行数据的采集、处理和存储，通过通讯系统将数据文件传输至中心站服务器。

2
电源系统的故障判断
自动气象站电源系统由太阳能板、蓄电池和充电控制器组成（图2）。

工作原理为太阳能板通过充
电控制器对蓄电池进行充电，再通过充电控制器给数据采集器提供稳定可靠的工作电源。

检查电源系统时对太能能板、蓄电池和充电控制器同时进行检查，确定其故障点。

2.1
太阳能板故障
太阳能板的故障判断方法：断开充电控制器上太阳能板的电源线，测量太阳能板两根电源线之间的开路电压，有阳光照射时，电压应在DC20V 左右，若电压明显过低或无电压时进行更换。

2.2
蓄电池故障
蓄电池的故障判断方法：白天太阳能板给蓄电
DZZ5型区域自动气象站的故障判断
李永顺1
(青海省海西州气象局，德令哈817099)
摘要：自动气象站在气象服务领域中发挥着及其重要的作用，为保护人民的生命财产安全和地方经济的可持续发展作出了突出的贡献。

对DZZ5型区域自动气象站的组成部分：电源系统、数据采集器、传感器和通讯系统出现的故障进行了分析。

关键词：自动气象站；故障判断；数据采集器；传感器
1作者简介：李永顺（1983年7月—），男，藏族，青海湟中人，本科，工程师，从事装备保障技术工作。

E —mail:*****************.
电源系统
温度传感器
湿度传感器供电端
模拟量
测量端口
数字量测量端口
RS232-5
RS232-1
通讯系统
气压传感器
风向传感器风速传感器雨量传感器
HY3000数据采集器
图1DZZ5型区域自动气象站组成框图
池充电，数据采集器能正常工作，而夜间蓄电池过放
电，数据采集器无法正常工作；测量蓄电池在线和开
路时的电压来判断，在线时电压正常在DC13.8V左
右，开路时电压迅速降低；当出现以上两种情况时，
可以判定为蓄电池老化或亏电，应进行更换。

2.3充电控制器故障
充电控制器能够起到监控蓄电池的作用，通过
其运行指示灯来判断蓄电池的工作情况。

当蓄电池
电压过低时，充电控制器的红色指示灯会闪亮。

若太
阳能板和蓄电池工作正常，测量充电控制器的负载
输出端，当电压过低或无电压时则更换充电控制器。

3 数据采集器和传感器的故障判断
3.1数据采集器的故障判断
数据采集器在运行过程中出现故障时按以下顺
序进行判断：
①检查数据采集器供电端的电压是否在
DC13.8V左右，数据采集器正常工作时，状态指示
“RUN”灯为秒闪（图3）。

②若供电电压正常，重启数据采集器看能否正
常运行。

③判断是否因传感器故障引起的，拔下数据采
集器上所有传感器的插头，只保留供电端重启数据
采集器，查看数据采集器能否正常运行，若数据采集
器能正常运行，再将传感器的插头依次插上，进而判
断出具体是由哪一个传感器引起的故障。

④携带CF数据卡的数据采集器，卡空间不够
或损坏也会影响数据采集器的正常运行，按插拔CF
卡的方法，先将CF卡拔下，重启数据采集器看能否
正常工作。

⑤数据采集器采集不到某要素的数据，排除传
感器和线路引起的故障，视为数据采集器通道损坏。

尝试以上各种解决方法，数据采集器仍无法正常运
行或数据采集器通道损坏的直接更换数据采集器。

3.2传感器的故障判断
区域自动气象站中传感器线缆通过防雷板与数
据采集器相连，测量传感器的工作电源及信号输出
在防雷板上进行。

传感器线路连接正确的情况下，若
某个传感器数据要素缺测，可以用测量法判断传感
器的好坏，测量前一定要明确传感器的接线方式和
信号输出类型，数字万用表的量程极型选择要合理，
以防对数据采集器造成损坏。

若传感器测量过程显
得繁琐可更换故障传感器，更换后若正常，故障则随
之排除。

3.2.1温湿度传感器的故障测量
DZZ5型区域自动气象站中，采用型号为
HYHMP155A温湿一体的传感器来测量大气的温度
和湿度。

温度传感器的测量在断电条件下进行，在防雷
板上找到标有温度标记的1—4号线（见图4），用数
字万用表的电阻200Ω档测量1与3号或者2与4
号之间电阻值R1；测量1与2号或者3与4号之间
的电阻值R2，用公式（1）计算出温度值，与当时空气
的温度进行比对，来判断温度传感器的好坏。

T=(R1-R2-100) / 0.385 （1）
（1）式中，T：温度（℃）；R：电阻（Ω）。

湿度传感器的测量在带电条件下进行，用数字
万用表的DC20V档测量电源正6与地7号之间的图2
区域自动气象站供电方式图
图3
数据采集器各设备接口
电压是否为13.8V （图4），若是说明湿度传感器的供电正常。

测量信号输出端5与地7号之间的电压是否在0～1V 之间，输出的电压
（0～1V ）与当时的空气湿度（0%～100%）呈现一一对应的线性关系（如测得输出电压为0.39V ，那么当时的空气湿度为39%），依据测量值来判断湿度传感器的好坏。

3.2.2
风向风速传感器的故障测量
EL15—2C 型风向传感器和EL15—1C 型风速传感器的测量在带电条件下进行，用数字万用表的DC20V 档测量电源正10与地11号之间的电压是否在5V 左右，若是说明风向风速传感器的供电正常（图4）。

将风向标固定在某个方位，在防雷板上依次测量7根信号线12—18（D0—D6）与地11号之间的电压（正表笔D0—D6，负表笔接GND ），＞4.5V 记为1，＜0.7V 记为0，从D6首位到D0末位的顺序记录下7位格雷码，根据7位格雷码与风向角度对照表，查出风向值与当时风向标所指的方位进行比较，从而判断风向传感器是否正常。

测量风速传感器信号输出端19与地11号之间的频率或电压
（图4），利用公式（2）风速与频率的线性关系，测量频率值，计算风速值（如测得输出频率为63Hz ，那么当时的风速为3.4m/s ）。

若万用表无测量频率功能，也可测量风速输出信号的电压值，当风杯静止时，输出端的电压为0.7V 或4.5V 左右；当风杯正常转动时，输出端的电压为传感器供电电压的一半2.5V 左右。

根据以上两种测量方法判断风速传感器是否正常。

u =0.049f +0.3
（2）
（2）式中，u ：风速（m/s ）；f ：频率（Hz ）。

3.2.3 雨量传感器的故障测量
SL3—1型双翻斗雨量传感器输出脉冲信号。

打开雨量传感器外罩，脱开接线柱上的雨量信号线，万用表的两根表笔与传感器的红黑接线柱接触，万用表量程选择蜂鸣档，翻转计数翻斗，每翻转一次，万用表应导通一次。

若不导通依次检查:干簧管与磁钢的间距是否太远、干簧管是否损坏、磁钢是否退磁而造成磁力不够。

3.2.4气压传感器的故障测量
PTB210型气压传感器的测试在带电条件下进行，用数字万用表测量数据采集器面板RS232—5气压传感器接口电源正12V 与地G 端之间的电压是否在DC13.8V 左右，若是说明传感器供电正常。

因气压传感器已实现智能化，采用笔记本电脑进行读数，首先将气压传感器的Tx 、Rx 和G 端分别与调试线BD9母头上引出的3根线缆3（Rx ）、2（Tx ）和5（G ）进行并接，并接好的G 端接在数据采集器RS232—5口的G 端，气压传感器的电源正接在RS232—5口的12V 端；其次将BD9母头和USB 转RS232串口线进行对接后与笔记本电脑相连，开启“SSCOM32.exe ”串口助手调试软件，发送命令“.P ”，返回当前本站气压值，以此判断气压传感器是否正常（图5）。

4
通讯故障
DZZ5型区域自动气象站的通讯系统由HY —
TG04（814）通讯模块、SIM 数据卡和天线部分组
成
图4
DZZ5型自动气象站防雷板实物图
图5 SSCOM32
调试软件读取的气压传感器值
（图6）。

通讯系统出现故障会影响数据的传输，在现
场首先通过个人手机判断当地信号是否良好，再判
断是否因通讯模块、SIM数据卡和天线引起的故障。

4.1现场信号不佳
现场信号不佳，表现为个人手机无信号，无法通
话或发送信息，根据当地以何种信号为主，联系相应
的运营商将当地信号调至最佳。

4.2SIM数据卡故障
SIM数据卡常见的故障有：SIM卡欠费、SIM卡
损坏、SIM卡中信息过多、SIM卡接触不良。

解决的方法：SIM数据卡欠费或损坏时，将SIM
卡装到小手机中给任何一部手机发送短信，如果信
息能够正常发送，说明SIM数据卡没有欠费或损坏；
SIM数据卡中信息过多时，将SIM卡装到小手机中
将信息清理干净；SIM数据卡接触不良时，将通讯模
块中的SIM卡准确安装到位。

4.3通讯模块故障
HY—TG04（814）通讯模块面板上有状态、网络
两个运行指示灯，正常情况下网络灯（红灯）三秒一
闪、状态灯（绿灯）三秒两闪。

可通过通讯模块运行指
示灯的闪烁情况来判断通讯系统的好坏，分两种情
况：
①通讯模块运行指示灯闪烁异常，首先判断是
否因SIM数据卡或天线故障引起的，其次检查或重
设通讯模块及中心站的各项参数设置，最后更换通
讯模块。

②通讯模块运行指示灯没有闪烁，首先检查通
讯模块的电源线是否有松动或损坏，其次更换通讯
模块。

4.4天线故障
天线出现故障时，首先检查天线插头是否牢固，
其次更换天线。

5线路故障
自动气象站线路故障是指各设备之间连接线路
引起的故障，常见的断路与短路。

线路包括数据线、
电源线、天线等。

线路故障在区域自动气象站中占很
大比例，对自动气象站的电源系统、数据采集器、传
感器和通讯系统进行故障排查时，先保证线路正常
的前提下再检查设备故障，因此线路严禁暴露暴晒、
走地沟用PVC管保护。

6小结
为了保证区域自动气象站能够正常的运行，需
要定期检查各种设备的运行情况，对区域自动气象
站的故障处理需要我们更深的学习和思索。

本文对
自动气象站的电源系统、数据采集器、传感器和通讯
系统出现的故障进行了论述，为使用本
型号自动气象站的维修提供帮助。

参考文献：
[1]华云升达（北京）气象科技有限责任公司.
DZZ5型自动气象站用户手册[M].北京：华
云升达，2014.6.
[2]刘丽红，孟微.自动气象站维护常见问题与
处理[J].现代农业科技，2012（5）.
图6DZZ5
型区域自动气象站的通讯系统。