ZQZ-CII型浙江省自動氣象站維護維修技術(shù)手冊

1、ZQZ-CII型浙江省自動氣象站維護維修技術(shù)手冊浙江省氣象技術(shù)裝備中心2005.1第二篇:ZQZ-CII型自動氣象站目錄第一章整機概述 (11.1設(shè)備組成及各組件的型號規(guī)格 (11.2 各組件的功能 (21.3 設(shè)備的主要技術(shù)指標 (7第二章結(jié)構(gòu)布局和電路工作原理 (82.1 結(jié)構(gòu)布局和線纜連接 (82.2 數(shù)據(jù)采集器及傳感器原理 (132.3 數(shù)據(jù)采集器電路原理 (16第三章日常維護 (193.1 溫濕度傳感器的維護 (193.2 氣壓傳感器的維護 (193.3 風傳感器的維護 (193.4 雨量傳感器的維護 (193.5 地溫的維護 (203.6 采集器的維護 (213.7 微機和打印機的

2、維護 (213.8 電源的維護 (213.9 UPS的維護 (21第四章現(xiàn)場故障判斷與排除 (224.1 現(xiàn)場判斷故障的原則、步驟和方法 (224.2 用“替代”的方法判斷故障 (26第五章常見故障分析與排除 (315.1 采集通信: (315.2 濕度顯示異常: (335.3 溫度顯示異常: (345.4 風傳感器故障 (345.5 雨量故障 (355.6 地溫故障 (365.7 氣壓故障 (365.8 電源故障 (37220V 220V 220V 第一章 整機概述1.1設(shè)備組成及各組件的型號規(guī)格1.1.1 設(shè)備組成型自動氣象站由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和后備電源、微機和UPS 電源、打印機、電纜

3、等組件組成,可用“圖表 1 型自動氣象站的設(shè)備組成示意圖”示意。 圖表 1 型自動氣象站的設(shè)備組成示意圖1.1.2 各組件的型號規(guī)格1.1.2.1 傳感器1. 氣壓傳感器PTB200系列氣壓表 芬蘭Vaisala 公司制造2. 溫度和濕度傳感器HMP45D 濕度與溫度探頭 芬蘭Vaisala 公司制造3. 風向和風速傳感器EC9-1高動態(tài)性能測風傳感器長春氣象儀器研究所制造4. 雨量傳感器SL3型遙測雨量傳感器上海氣象儀器廠制造5. 地溫傳感器WZP-010溫度傳感器江蘇省無線電科學研究所有限公司制造1.1.2.2 數(shù)據(jù)采集器ZQZ-C江蘇省無線電科學研究所有限公司制造1.1.2.3后備電源Z

4、QZ-電源江蘇省無線電科學研究所有限公司制造1.1.2.4 微機聯(lián)想開天6410或同類產(chǎn)品聯(lián)想有限公司制造1.1.2.5 UPSSmart-UPS 美國APC公司制造1.1.2.6 打印機EPSON-1600K愛普生有限公司制造1.2 各組件的功能1.2.1 傳感器的功能傳感器將對應氣象要素的變化轉(zhuǎn)換成電量的相應變化。1.2.2 數(shù)據(jù)采集器的功能1.2.2.1 測量對氣壓、溫度、濕度、風向、風速、雨量、地表溫度、淺層地溫、深層地溫等氣象要素進行連續(xù)、自動的測量。這個測量包括將敏感元件因氣象要素的變化而產(chǎn)生的變化轉(zhuǎn)換成電量、對該電量進行線性化和定標處理、按物理原理公式進行計算和對計算用的有關(guān)參數(shù)

5、進行必要的修正、將計算結(jié)果轉(zhuǎn)換成氣象要素值并對其進行質(zhì)量控制等。1.2.2.2 顯示在數(shù)據(jù)采集器前面板上有八位數(shù)碼管顯示,可通過面板上的輕觸鍵盤查看實時氣象數(shù)據(jù)。其中陣風風向、風速每3秒更新一次,其余氣象要素值每1分更新一次。1.2.2.3 存儲數(shù)據(jù)采集器按隨機文件的格式存貯7天的正點氣象觀測資料。在市電停電后又恢復供電等情況下,微機可收集到停電期間的正點氣象觀測資料。1.2.2.4 查詢在采集器上可查詢最近一次的正點定時觀測編報所需的各項氣象要素值共20組數(shù)據(jù),這在微機故障或停電時特別有用,它可以為人工編發(fā)報提供必要的數(shù)據(jù)(含天氣報、重要天氣報、航危報、臺風報等。1.2.3 后備電源的功能市

6、電正常時,用市電供電,并起安全隔離和抗干擾作用;市電不正常時,用蓄電池供電,并自動轉(zhuǎn)換。后備電源中有蓄電池,容量為38Ah/12V,可保證數(shù)據(jù)采集器和傳感器在停電情況下工作三天。1.2.4 微機的功能1.2.4.1 顯示在微機屏幕上,通過菜單命令可顯示全部實時氣象數(shù)據(jù),包括當時的氣象要素值和極值以及極值出現(xiàn)的時間。每分鐘的第15秒,屏幕顯示內(nèi)容更新一次。其中極值是指一小時內(nèi)的極值,雨量指一小時內(nèi)的累計雨量。屏幕上有“數(shù)據(jù)顯示區(qū)域”和“動態(tài)儀表指示區(qū)域”,動態(tài)儀表指示使顯示更加直觀。還可通過命令將“動態(tài)儀表指示區(qū)域”更改為“動態(tài)曲線顯示區(qū)域”,觀看氣象要素隨時間的變化曲線。1.2.4.2 存貯正

7、點觀測的氣象資料經(jīng)微機收集后全部保存在基本數(shù)據(jù)庫文件中,該文件又簡稱B文件,B文件的庫結(jié)構(gòu)請閱讀地面氣象測報業(yè)務軟件OSSMO-HY2002操作手冊。在地面氣象測報和資料處理過程中,氣象要素種類多,數(shù)據(jù)量大,為適應不同任務、不同工作流程的需要,將設(shè)計很多種類的數(shù)據(jù)文件格式,存貯各種不同用途的數(shù)據(jù)。但微機上可以顯示的實時氣象數(shù)據(jù)資料僅供實時觀察,每分鐘刷新,是不保存的。1.2.4.3 查詢在微機上可以查詢?nèi)我饽?、月、日、時的正點觀測資料。在微機上可查閱歷史報文文件,實現(xiàn)下班對上班報文內(nèi)容的校對。也可查詢歷史月報表、年報表等。1.2.4.4 編制實時報文微機在收集型站采集器的自動氣象觀測資料和鍵入

8、人工觀測取得的能見度、云、天氣現(xiàn)象等目測資料后,能自動編制成中國氣象局統(tǒng)一規(guī)定的各種實時報文,例:天氣報、天氣加密報、雨量報、熱帶氣旋加密報(臺風報、重要天氣報、航空報、危險報、解除報、氣象旬月報、氣候月報等。1.2.4.5數(shù)據(jù)維護數(shù)據(jù)維護指對數(shù)據(jù)進行格式檢查,對記錄進行相關(guān)審核,分析找出各類矛盾或不合理、不正常的記錄,達到質(zhì)量把關(guān)的目的。廣義的數(shù)據(jù)維護還包括將人工觀測的氣象要素資料輸入基本數(shù)據(jù)庫文件、轉(zhuǎn)換或修改某些數(shù)據(jù)庫文件等。1.2.4.6 編制非實時報表非實時報表有地面月報表、地面年報表等。1.2.4.7 組網(wǎng)可用廣域網(wǎng)技術(shù)將型自動氣象站的微機組成局域網(wǎng)性質(zhì)的網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)區(qū)域中心與各臺站的

9、自動氣象站通信。微機最終完成了數(shù)據(jù)的計算處理、計算參數(shù)的修正、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)的存貯和查詢、報文編輯、月報表和年報表的編制、組網(wǎng)通信等任務,實現(xiàn)臺站業(yè)務工作的自動化。1.2.5 UPS的功能能在外部輸入(市電發(fā)生故障時,保證向負載(微機連續(xù)供電,供電時間約為4小時左右。目前,型站配備的UPS(不間斷電源為在線式不間斷電源,其最大的特點是:逆變器始終處于工作狀態(tài),電網(wǎng)輸入故障時,不存在切換問題。除了保證連續(xù)供電外,這種電源還能隔離來自電網(wǎng)的浪涌、尖峰、電壓瞬間下跌和頻率變化等。1.2.6 打印機型站選用寬行打印機,可打印輸出所需的各種實時與定時觀測記錄、各種氣象報文、地面氣象記錄月報表和年報表

10、等。1.3 設(shè)備的主要技術(shù)指標型自動站的主要技術(shù)指標為氣象要素的測量性能指標,可用“表格 1 主要測量性能指標”表示。表格 1 主要測量性能指標 表中,性能指標用“準確度”表示。應說明的是:準確度是一個定性概念,是無法準確定量地確定準確度的值。但歷史上曾作為定量概念使用,故這里仍沿用了。我們只要把它理解為最大允許誤差范圍就可以了。第二章結(jié)構(gòu)布局和電路工作原理2.1 結(jié)構(gòu)布局和線纜連接2.1.1 型站的結(jié)構(gòu)布局型站的結(jié)構(gòu)布局可用下圖示意,圖表2是由圖表1畫得稍詳細一些而得。 圖表 2 型站結(jié)構(gòu)布局和線纜連接示意圖在型站中,傳感器安裝在觀測場(其中,氣壓表安裝在數(shù)據(jù)采集箱中,數(shù)據(jù)采集器(箱和后備電

11、源、微機和UPS、打印機安裝在觀測室內(nèi),傳感器與數(shù)據(jù)采集器(箱直接用線纜相連。2.1.2 型站的線纜連接圖表2同時示出了型站的線纜連接,觀測場的傳感器通過6根電纜與室內(nèi)采集器相接,這6根是:1. 風傳感器電纜(12芯,風向傳感器、風速傳感器合用一根。2. 溫濕度傳感器電纜(8芯,溫度傳感器、濕度傳感器合用一根。3. 雨量傳感器電纜(2芯。4. 地表溫傳感器電纜(19芯。5. 淺層地溫傳感器電纜(19芯。6. 深層地溫傳感器電纜(19芯。電纜兩端均有中文文字標志,以防接錯。此外:1. 數(shù)據(jù)采集器和后備電源箱之間有二根電纜,一根為直流,一根為交流,這二根電纜在后備電源箱上,是不可拆的。2. 采集器

12、與微機用通信電纜相連,微機與打印機用數(shù)據(jù)電纜相連,微機與UPS用電源電纜連接。3. 后備電源、UPS電源、打印機各有電源插頭插到電源插座上。2.1.3 數(shù)據(jù)采集器的結(jié)構(gòu)示意圖數(shù)據(jù)采集器是型站的核心,所有傳感器、微機、后備電源都與數(shù)據(jù)采集器相接。數(shù)據(jù)采集器機箱是一種標準機箱,有前、后面板,左、右側(cè)板,上、下蓋板。前面板主要布置數(shù)碼顯示管和操作鍵,后面板主要布置連接線纜的插座。數(shù)據(jù)采集箱(器的結(jié)構(gòu)示意圖(拆去上蓋板后俯視如下: 圖表擰掉四顆螺釘,打開上蓋板,可見到機箱內(nèi)的采集器主電路印制板(簡稱主板、電源印制板(簡稱電源板、變壓器和氣壓傳感器。在前面板背后,安裝了一塊顯示器印制板(簡稱顯示板,因它

13、緊靠前面板,故不易發(fā)現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集器的核心器件是CPU,它被安裝在主板上。型站的實時數(shù)據(jù)采集、采集數(shù)據(jù)的計算處理、計算參數(shù)的修正、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)的存貯、數(shù)據(jù)的顯示、與外部(微機的數(shù)據(jù)通信以及系統(tǒng)的自檢、故障診斷等均由它來完成。顯示板上裝有鍵盤、顯示接口器件,使前面板具有顯示和鍵盤(指前面上的輕觸鍵操作功能。電源板的功能是為采集器提供電源,包括采集器機箱內(nèi)部各印制板工作所需的電源,數(shù)碼顯示管和報警器所需的電源,以及各傳感器所需的電源。變壓器原邊接市電,通過后面板上的開關(guān)接入,副邊輸出交流14伏,向電源板供電。打開和維修采集器時,一定要注意安全。2.1.4 數(shù)據(jù)采集器的前面板前面板上有8位數(shù)碼顯

14、示管以及日期、時間、風向、風速、溫度、濕度、地溫、氣壓和雨量等參數(shù)顯示鍵和復位、定時、瞬時、修改等功能鍵,還有“”、“”、“”等選擇鍵。輕觸鍵表面印有中文文字,示出該鍵的作用。按某鍵時,可令數(shù)碼管顯示相應的數(shù)值,或可進行簡單的操作,例如,令自動站“復位”等。數(shù)碼管右邊有一運行指示燈,遙測儀正常運行時,每秒閃爍一次。所以,給它一個名字:“秒閃燈”。在16只輕觸鍵中,12只鍵的左上角部位有指示燈,按某鍵時,該鍵左上角部位的指示燈亮,表明是該鍵在起作用。“”、“”、“”三只鍵需與其他鍵配合使用,按下“”鍵可獲取所按項目的上一個數(shù)據(jù),按下“”鍵可獲取所按項目的下一個數(shù)據(jù)。“”鍵與“修改”配合,可使被修

15、改的“位”右移。 圖表 4 數(shù)據(jù)采集箱前面板示意圖2.1.5 數(shù)據(jù)采集器的后面板傳感器、微機、后備電源的電纜都接在采集器的后面板上。后面板上有交流電源插座、直流電源插座、保險絲座、電源開關(guān)、風向風速傳感器電纜插座、溫度濕度傳感器電纜插座、地表溫傳感器電纜插座、淺層地溫傳感器電纜插座、深層地溫傳感器電纜插座、雨量傳感器電纜插座、本地終端插座、備用口、總復位開關(guān)(1 0等,如“圖表 5 數(shù)據(jù)采集箱后面板示意圖”所示: 圖表 5 數(shù)據(jù)采集箱后面板示意圖連接時,看清電纜兩端中文文字標志,將電纜插頭一一插入后面板上對應的插座即可。插拔電纜時,請注意切斷電源。后面板上的“電源開關(guān)”會同時把交流220伏和蓄

16、電池直流12伏切斷。2.2 數(shù)據(jù)采集器及傳感器原理2.2.1 數(shù)據(jù)采集器電路組成數(shù)據(jù)采集器是型站的核心,主要功能單元都安裝在主板上,它可劃分為9個功能單元,另加鍵盤顯示電路和電源電路功能單元,共11個功能單元,見圖表6: 圖表 6 采集器電路功能單元示意圖這11個功能單元分別為:風向信號輸入和變換電路、風速信號輸入和變換電路、氣壓信號輸入和變換電路、雨量信號輸入和變換電路、溫度信號輸入和變換電路、濕度信號輸入和變換電路、CPU、鍵盤顯示電路、通信電路、Watchdog電路、電源電路。2.2.2 傳感器原理傳感器將對應氣象要素的變化轉(zhuǎn)換成電量的相應變化。2.2.2.1 氣壓傳感器現(xiàn)階段型站配備的

17、氣壓傳感器為硅電容壓力式氣壓表PTB220,它是完全補償?shù)臄?shù)字氣壓表,具有較寬的工作溫度和氣壓測量范圍。感應元件采用VISALA研制的硅電容壓力傳感器BAROCAP。BAROCAP具有很好的滯后性和重復性及溫度特性、長期穩(wěn)定性。PTB220的工作原理是基于一個先進的RC振蕩電路和三個參考電容,其感應元件是硅電容壓力敏感元件,硅電容C p值隨大氣壓的變化而變化。在一個高級RC振蕩電路中,硅電容壓力敏感元件的C P是重要參數(shù)。測出RC 振蕩電路的頻率即可計算出C P值,從而計算出大氣壓值。并且電容壓力傳感器及電容溫度傳感器連續(xù)測量。微處理器自動進行壓力線性補償及溫度補償。PTB220在全量程范圍內(nèi)

18、有7個溫度調(diào)整點,每個溫度點有6個全量程壓力調(diào)整點。所有的調(diào)整參數(shù)都存儲在EEPROM中,用戶不可改變出廠設(shè)置。PTB220有三種輸出方式:軟件可設(shè)的RS232串行輸出;TTL電平輸出;模擬(電壓、電流輸出、脈沖輸出。PTB220有兩種低功耗工作方式:軟件可控的睡眠模式;外部激勵觸發(fā)模式。2.2.2.2 溫濕度傳感器現(xiàn)階段型站配備的溫濕度傳感器為芬蘭VAISALA公司制造的HMP45D 濕度與溫度探測器。其感溫元件是P t100鉑電阻,0o C時的電阻R0為100歐。鉑電阻計算公式:Rt=R0*(1+At+Bt2換算出溫度計算公式:t=A+B*R t+C*R t2A、B 、C為常數(shù)。t為溫度(

19、,R0為標準電阻值100 。基本上是阻值每變化0.385歐姆,溫度變化1。其感濕元件是高分子濕敏電容。高分子濕敏電容的電容C H隨高分子膜的吸、放濕而變化,C H是RC振蕩電路中的重要參數(shù)。測出RC振蕩電路的頻率即可計算出C H值,從而計算出大氣相對濕度值。進行溫度補償和其他計算處理后,相對濕度值將更為精確。濕度計算公式:RH=KVK為常數(shù)。RH為濕度(%,V為濕度信號電壓。2.2.2.3 風向傳感器風向的信號發(fā)生裝置由格雷碼盤、發(fā)光管、光敏管等組成。風標通過轉(zhuǎn)軸帶動格雷碼盤轉(zhuǎn)動,碼盤是一個圓形金屬薄片,上面有七個不同等分的同心圓,同心圓由內(nèi)到外分別作2、4、8、16、32、64、128等分,

20、每個相鄰等分不是被挖空就是未被挖空,或者說不是透光就是不透光。對應每個同心園的上下面有一組發(fā)光管和光敏管,共7組。風標轉(zhuǎn)動時,由于同心圓的透光或不透光,7個光敏管上接收到或接收不到光,7根信號線上或是“1”或是“0”,這就完成了風向到格雷碼的轉(zhuǎn)換。每組格雷碼有7位,代表一個風向。由于外圈是128等分,故風向分辨力為360o/1282.8o。2.2.2.4風速傳感器風速傳感器的感應元件為三杯式風杯組件,信號變換電路為霍爾集成電路。在水平風力的驅(qū)動下,風杯組旋轉(zhuǎn),通過軸帶動磁棒盤旋轉(zhuǎn),其上的數(shù)十只小磁體形成若干個旋轉(zhuǎn)的磁場,在霍爾磁敏元件中感應出脈沖信號,其頻率隨風速的增大而線性增加。測出頻率就可

21、計算出風速。2.2.2.5 雨量傳感器雨量傳感器的核心部件是上下排列的三個翻斗,從上而下分別稱為上翻斗、計量翻斗、計數(shù)翻斗。計量翻斗翻轉(zhuǎn)一次,表示下了0.1毫米的雨。為了計量正確,上有上翻斗作為過渡,以保證無論大雨、小雨,計量翻斗受到相同的沖擊力。下有計數(shù)翻斗,裝有計數(shù)用的磁鋼,計量翻斗翻轉(zhuǎn)一次,計數(shù)翻斗也翻轉(zhuǎn)一次,并使安裝在固定支架上的干簧管吸合一次,輸出一個脈沖。由于磁鋼不安裝在計量翻斗上,就不會給計量翻斗帶來附加力,使計量翻斗計量正確。2.2.2.6 地溫傳感器地溫感溫元件采用鉑電阻P t100,R0為100歐。電阻值隨溫度的變化而變化,采用標準四線制電路測量電阻的變化可計算出溫度的變化

22、。其測量和計算方法與氣溫相同。2.3 數(shù)據(jù)采集器電路原理在CPU的控制下,完成數(shù)據(jù)的連續(xù)采集和預處理,包括線性化、定標、計算成要素量,還有數(shù)據(jù)存貯、顯示、與微機通信等功能。其電路按其功能可分:2.3.1接口與保護電路接口和保護電路將各路傳感器的信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器,并提供防感應雷擊保護,還可消除長傳輸電纜易帶來干擾等不良影響。2.3.2 數(shù)據(jù)采集電路數(shù)據(jù)采集電路包括測量變送電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、計數(shù)電路和數(shù)字信號輸入電路等,它們在CPU實時控制下,根據(jù)各個氣象要素的不同采樣間隔,完成對氣象數(shù)據(jù)的連續(xù)采集,并把所得數(shù)據(jù)交給數(shù)據(jù)處理電路(CPU進行運算處理。2.3.3 數(shù)據(jù)處理電路(CPUCPU是

23、型站的心臟部分,外部擴展了程序存貯器ROM,數(shù)據(jù)存貯器RAM,可編程定時計數(shù)器,可編程通訊接口以及鍵盤與顯示器電路等。型站的實時數(shù)據(jù)采集控制、采集數(shù)據(jù)的計算處理、計算參數(shù)的修正、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)的存貯、數(shù)據(jù)的顯示、與外部的數(shù)據(jù)通信以及系統(tǒng)的自檢、故障診斷等均由它來完成。2.3.4 數(shù)據(jù)存貯電路用于程序和數(shù)據(jù)的存貯。由于采集器有后備電源,在市電停電時它繼續(xù)正常工作并把正點數(shù)據(jù)存貯下來,正點數(shù)據(jù)的存貯可使型站在停電或通信故障的情況下保留正點氣象數(shù)據(jù),待恢復正常后,繼續(xù)傳輸?shù)轿C。2.3.5 鍵盤與顯示電路數(shù)據(jù)采集器上裝有數(shù)碼顯示管(LED和輕觸鍵(在標題中稱之為“鍵盤”,通過輕觸鍵功能的選擇,數(shù)

24、碼顯示管會顯示相關(guān)氣象要素的實時氣象數(shù)據(jù)。2.3.6 通信電路提供數(shù)據(jù)采集器與微機的通信信道。2.3.7 電源電路數(shù)據(jù)采集器可使用交直流兩種電源,這兩種電源均來自后備電源箱。市電正常供電情況下,使用市電,無市電時使用蓄電池的直流電。市電經(jīng)變壓、整流后得到的直流電或蓄電池供應的直流電經(jīng)直流/直流變換電路變換,輸出+5V、±12V三組電源給采集器和傳感器使用。由于數(shù)據(jù)采集器可交流供電,在特定情況下,例需給蓄電池充電時,可不用后備電源而直接使用市電。2.3.8 后備電源備而有用。市電正常時,起安全隔離和抗干擾作用;市電不正常時,容量為38Ah/12V的蓄電池可保證數(shù)據(jù)采集器在停電情況下工作

25、三天。2.3.9 避雷器與抗干擾電路專用避雷器件和抗干擾器件。2.3.10 隔離變壓器安全隔離和抗干擾用。2.3.11 蓄電池蓄電池容量為38Ah/12V,可保證數(shù)據(jù)采集器在停電情況下工作三天。2.3.12 充電電路平時使蓄電池處浮充狀態(tài)。第三章日常維護為保證自動站能良好的運行,應定期進行維護檢查,一般每月進行一次。并警惕危害性天氣如雷電、大風、冰雹、高溫、嚴寒、長時間大霧等給儀器設(shè)備帶來的損害。3.1 溫濕度傳感器的維護溫濕度傳感器懸掛在百葉箱內(nèi),維護時先將傳感器自備的黃色帽套上,用濕布輕輕擦拭其外表,再將百葉箱內(nèi)外擦拭干凈即可。若發(fā)現(xiàn)傳感器頭上白紙有灰塵時,可用干軟毛刷輕輕刷去。3.2 氣

26、壓傳感器的維護氣壓傳感器系進口器件,安裝在采集箱內(nèi),應保持與周圍環(huán)境空氣一致,并經(jīng)常清潔箱頂?shù)幕覊m。3.3 風傳感器的維護觀察風傳感器轉(zhuǎn)動是否靈活,若有懷疑,可在1級風時再觀察,若確實不靈活,應予更換。冰雹、雷電、大風等災害性天氣會損壞風傳感器,因此,災害性天氣過后應及時、仔細檢查風傳感器是否受損。3.4 雨量傳感器的維護雨量傳感器的核心部件為二只翻斗,電子元件較少,理論上是最可靠的傳感器,實際上問題最多,是最需要維護保養(yǎng)的傳感器。一般主要是灰塵、樹葉、昆蟲等堵塞流水口或結(jié)網(wǎng)而影響翻斗翻轉(zhuǎn)。因此,應經(jīng)常拆下筒身予以檢查。檢查時,應輕取輕放,千萬不能撞擊翻斗而引起翻斗翻轉(zhuǎn)。清洗步驟:A、旋下采集

27、器后面板上的雨量插頭;B、旋下雨量筒外三顆固定螺絲,輕輕取下雨量筒外殼,并對外殼內(nèi)盛雨處進行清潔,必要時取下中間過濾網(wǎng);C、用軟毛刷沾水對兩翻斗、漏斗輕輕刷洗。洗凈后用清水試驗,保證機構(gòu)完好;D、旋下紅黑兩個接線柱,檢查接線銅片是否生銹,如生銹則要清除銹斑。檢查完好后接上引線,并保證接觸良好;E、裝回雨量筒外殼,旋緊三顆固定螺絲;F、將雨量傳感器插頭插入數(shù)據(jù)采集器并旋緊固定,雨量傳感器維護完成;3.5 地溫的維護地表面溫度的四支傳感器應嚴格按照規(guī)范要求,傳感器的頭部應一半在土中,一半在空氣中。埋入土中的感應部分與土壤必須密貼,不可留有空隙。如果達不到要求則會造成較大的誤差。因此,日常巡視中,要

28、加強檢查,尤其在雨過天晴時應及時松土,保持傳感器的安裝符合規(guī)范要求。淺層地溫應注意安裝深度誤差,尤其是雨后天晴地溫場地面下陷的臺站。深層地溫一般不用維護。3.6 采集器的維護在日常維護時,應注意采集器的整潔,上面無覆蓋物。不要隨意操作后面板上的“電源開關(guān)”、“1、0”復位開關(guān)和前面板上的“復位”鍵,以免造成誤操作。采集器正常時,面板上的指示燈應每秒閃爍一次。3.7 微機和打印機的維護按隨機附帶的說明書維護。微機中不要安裝與氣象業(yè)務無關(guān)的軟件,不要連接外網(wǎng)。3.8 電源的維護ZQZ電源正常情況下處于浮充狀態(tài),每天應檢查面板指示燈是否閃亮。3.9 UPS的維護UPS的維護常為人所遺忘,特別是冠以“

29、免維護”三字后,就被認為不需要維護,其實不然。對于供電充足的臺站,應每隔23月人為的放電一次。而對于經(jīng)常停電的臺站,應防止充電不足,造成蓄電池過度放電,影響蓄電池的使用壽命。第四章現(xiàn)場故障判斷與排除4.1 現(xiàn)場判斷故障的原則、步驟和方法當自動站出現(xiàn)故障時,只要掌握故障分析和判斷的基本原則,按照一定的步驟去排查,則可憑臺站人員具備的基礎(chǔ)知識和經(jīng)驗,而無需電子方面高深的專業(yè)知識和復雜的儀表,即能找到和排除故障。4.1.1 故障分類為方便于故障的判斷和排除,將故障分為以下三類:1. 氣象要素測量性能下降。即一般所說的超差或測量數(shù)據(jù)嚴重錯誤,其特征是自動站正常。這類故障的判斷和排除比較容易,故障原因多

30、半是傳感器性能下降引起的。2. 自動站工作不正常。即自動站無法正常完成采集、計算、存儲、顯示、輸出數(shù)據(jù)等功能。這類故障原因較多,判斷和排除比較困難。屬于軟件方面的,多半是強干擾,例雷電,引起的;屬于硬件方面的,多半是電源系統(tǒng)故障引起的。有時,強雷電能損壞采集器,導致自動站不能正常工作。3. 業(yè)務測報遇麻煩。即使用業(yè)務測報軟件進行采集編報、數(shù)據(jù)維護、報表處理時會出現(xiàn)一些小的錯誤。本手冊只討論前兩類故障。4.1.2 故障分析和判斷的基本原則當自動站出現(xiàn)故障時,要冷靜對待,不要手忙腳亂,要掌握以下基本原則,仔細分析,進行排查。4.1.2.1 安全原則注意,發(fā)現(xiàn)故障時,除非危及人身安全或設(shè)備財產(chǎn),一般

31、不要關(guān)電源。因為有些故障在關(guān)開電源后不能復現(xiàn),即無法再分析和排除故障。需要插拔電源時,請牢記:采集器、后備電源、微機、UPS、打印機都與市電相接,插拔電源插頭時,千萬要注意安全。只有專業(yè)維修人員才能打開帶市電的自動站各組件。如果把后備電源的市電插頭與市電脫開,用后備電源中的蓄電池向采集器供電,則排查采集器故障時就不會有高壓危險。4.1.2.2 邏輯原則邏輯原則指依據(jù)電原理分析的原則。當發(fā)生故障時,應依據(jù)電原理進行分析。例如,某一氣象要素值超差或明顯不正常,多半是相應的傳感器或連接線路故障,不太可能是采集器產(chǎn)生故障,更不太可能是微機或電源故障造成的。反之,若采集器顯示不正常,出現(xiàn)亂碼或面板上的數(shù)

32、碼管顯示的值與輕觸鍵不對應,或數(shù)碼管有顯示而秒閃燈(數(shù)碼管旁的指示燈不閃,這多半是采集器故障。軟件引起的故障可用總“清零”的辦法試圖解決,總清零無效時,可能是采集器硬件有問題了。采集器什么顯示都沒有時,請首先檢查電源系統(tǒng)。要進行充分的分析和列出眾多的故障可能性,找出最符合邏輯即最符合電原理的故障原因,從而判別故障部位。4.1.2.3 分解原則型站的組件很多,有時,分析的結(jié)果可能有多個原因和多個組件產(chǎn)生故障,在這種情況下,就要脫開部份連接線,把型站分成幾個部分,縮小范圍進一步檢查分析。在“圖表 1 型自動氣象站的設(shè)備組成示意圖”中,把數(shù)據(jù)采集器與微機間的信號線脫開、把微機與打印機間的信號線脫開,

33、型自動氣象站就被拆成采集系統(tǒng)、微機系統(tǒng)和打印機三個獨立系統(tǒng)如“圖表 7 分拆型自動站”所示。 圖表 7 分拆型自動站在微機系統(tǒng)中,把微機和UPS 脫開,可分別尋找微機和UPS 的故障。在采集系統(tǒng)中,可以把后備電源脫開,用市電直接對采集器供電,這樣就可以在采集器和傳感器這個范圍內(nèi)尋找故障。220V 220V220V如果把采集器與傳感器一一脫開,則可進一步縮小判別故障的區(qū)域,故障部位可被鎖定在傳感器和連接導線處這一很小的區(qū)域內(nèi)。例如,有的臺站因遭受過雷擊而自動站出現(xiàn)多處故障現(xiàn)象,這時,就宜于把自動站分拆成幾個有獨立功能的小系統(tǒng),多處故障現(xiàn)象將被分散在幾個小系統(tǒng)中,相對獨立的因果關(guān)系使故障判別變得容

34、易。4.1.2.4 替代原則依據(jù)電原理進行分析,可大體上分析出故障部位,但沒有得到證實。最簡單而又可信的證實就是用好的組件“替代”壞的組件,此時,故障現(xiàn)象就會消失。事實上,若故障現(xiàn)象消失,顯示“替代”成功,表明分析判斷正確,與此同時,維修也就成功了。注意:“替代”時,必須切斷電源,嚴禁帶電操作。以免損壞自動站設(shè)備。4.1.2.5 記錄原則要把自動站的故障現(xiàn)象、故障判別和維修過程、維修結(jié)果記錄在案,這對臺站積累經(jīng)驗非常有用。4.1.3 故障分析和判斷的基本步驟若要進行一次全面的檢查,故障分析和判斷的基本步驟可按“圖表8故障分析和判斷的基本步驟”所示的流程進行。 圖表 8 故障分析和判斷的基本步驟

35、 4.2 用“替代”的方法判斷故障按“圖表8故障分析和判斷的基本步驟和4.1.2 故障分析和判斷的基本原則”進行排查,我們可大致判斷出故障部位,或電源系統(tǒng)故障,或采集器故障,或傳感器故障。現(xiàn)場察看采集器故障采集系統(tǒng)正常請檢查微機系統(tǒng)和業(yè)務軟件開始室外室內(nèi)電源 軟件硬件結(jié)束4.2.1 傳感器故障的判斷和替代當發(fā)生“氣象測量要素性能下降”類故障時,自動站總體呈現(xiàn)正常工作狀態(tài),只是一個或多個氣象要素測量數(shù)據(jù)超差,這類故障是容易判斷的。4.2.1.1 氣壓傳感器故障的判斷和替代分析一段時間(例一周內(nèi)自動站測量的氣壓數(shù)據(jù)和人工測量的氣壓數(shù)據(jù)之差值,若差值較大,則疑氣壓表故障。4.2.1.2 溫度和濕度傳

36、感器故障的判斷和替代溫度和濕度敏感元件裝在同一只傳感器中,即芬蘭Vaisala公司制造的HMP45D濕度與溫度探頭。分析一段時間(例一周內(nèi)自動站測量的溫度數(shù)據(jù)和人工測量的溫度數(shù)據(jù)之差值,若差值較大,則疑溫度傳感器故障。分析一段時間(例一周內(nèi)自動站測量的濕度數(shù)據(jù)和人工測量的濕度數(shù)據(jù)之差值,若差值較大,則疑濕度傳感器故障。溫濕度傳感器安裝在觀測場的百葉箱內(nèi),用航空插頭座與線纜接連,裝拆時,脫開航空插頭座,換上新的溫濕度傳感器即可。臺站水銀溫度表和通風干濕表測量的氣溫和相對濕度是比較可信的,若自動站測量的溫濕度值與人工測量的溫濕度值一致了,則說明換下來的溫濕度傳感器“故障”了,反之,則要進一步分析,

37、可懷疑電纜或采集器故障等。4.2.1.3 風傳感器故障的判斷和替代自動站測量的風向值與人工測量的風向值有相符率的概念,一般情況下可達70%以上。若觀測場的地形或周圍的環(huán)境稍差,相符率低于70%也是有的。如果風向相符率很低甚至風向僅出現(xiàn)在園周座標的一部份區(qū)域內(nèi),則疑風向傳感器故障。自動站測量的風速值與人工測量的風速值之差值較大或起動風速明顯變大,則疑風速傳感器故障。風向傳感器與連接電纜、風速傳感器與連接電纜均用航空插頭座連接,臺站使用塔式風桿時,需爬到風桿頂上去裝拆,臺站使用倒伏式風桿時,需把風桿倒下來后再裝拆。若自動站測量的風向、風速值與人工測量的風向、風速值一致了,則說明換下來的風傳感器“故

38、障”了,反之,則要進一步分析,可懷疑電纜或采集器故障等。4.2.1.4 雨量傳感器故障的判斷和替代分析一段時間內(nèi)自動站測量的雨量數(shù)據(jù)和人工測量的雨量數(shù)據(jù)之差值,若差值較大,則疑雨量傳感器故障。此時可用雨量杯裝10MM 水對雨量傳感器進行試驗,以進一步確定雨量傳感器器是否故障。檢查電纜和采集器故障時,可把雨量筒接線柱上的兩根導線拆下,在采集器通電的情況下,把兩根導線的頭碰接若干次,每碰接一次,示意下了0.1mm的雨,在采集器前面板讀出數(shù)碼管的示值,示值正確,則采集器和電纜均無故障。雨量傳感的精度較差,誤差超過4%是常有的事,但可校正其準確度。4.2.1.5 地溫傳感器故障的判斷和替代地溫傳感器由

39、鉑絲繞制而成,氣溫傳感器用薄膜工藝制成。但由于地面環(huán)境的特殊性,例如平整程度、夥粒大小、松疏關(guān)系、干濕情況不同,特別在剛安裝時,自動與人工測量相比,地溫的一致性遠不如氣溫的一致性好,零點幾甚至12的差值尚屬正常。但是,自動站測量的地溫值與人工測量的地溫值隨時間的變化曲線應當接近,陰雨天時,其間的差值應當比晴天小。地溫傳感器共有12只,4只測地表溫,取其平均值;4只測淺層地溫,即5cm、10cm、15cm、20cm的地溫;4只測深層地溫,即40cm、80cm、160cm、320cm的地溫。每4只傳感器經(jīng)接線盒匯總后,通過一根電纜接至采集器。接線盒在靠近測溫場的地溝內(nèi)。4.2.2 采集器故障的判斷

40、和替代當電源供電正常而自動站工作不正常時,應檢查采集器有否故障?？梢姷牟杉鞴收犀F(xiàn)象有:1. 前面板上的數(shù)碼管不顯示;2. 數(shù)碼管旁邊的“秒閃燈”不閃;3. 數(shù)碼管顯示亂碼;4. 采集器與微機無法通信等。判斷采集器有否故障時,應先對采集器總清零,排除軟件的故障。通信有故障時,應先在微機上重新啟動“自動站采集通信軟件”,接收正點數(shù)據(jù)時,多補收幾次,即先檢查“地面氣象業(yè)務測報軟件”,再懷疑采集器的通信口故障。判斷采集器有否故障時,先宜把采集器與微機間的通信電纜斷開。若采集器顯示都正常,懷疑采集器與微機間通信故障時,才把通信電纜接上。采集器與傳感器、后備電源、微機的連接電纜的插頭座都在后面板上,斷電

41、后,一一脫開即可。4.2.3 電源系統(tǒng)故障的判斷和替代電源正常供電是自動站正常工作的前提,電源故障會使自動站呈現(xiàn)不正常工作狀態(tài),因此,若自動站工作不正常時,應首先檢查電源系統(tǒng)。電源系統(tǒng)分二部份,一部份在后備電源箱中,主要為12伏蓄電池及其充電電路以及市電的抗干擾電路;一部份在采集器中,主要為低壓電源的產(chǎn)生和直流/直流變換電路。有市電時,采集器由市電供電,無市電時,采集器由蓄電池供電。后備電源箱上的指示燈是市電指示燈,此燈滅,則可能無市電、可能指示燈壞、可能保險絲斷。要強調(diào)的是:電源插頭座被拉松是常見的不是故障的故障,請予以特別關(guān)注。有時,保險絲斷,無市電了,指示燈也滅了,但值班員未發(fā)現(xiàn)。采集器

42、由蓄電池供電,蓄電池的電也用完了,直至自動站呈現(xiàn)不正常狀態(tài)才發(fā)現(xiàn)。應避免這種情況。后備電源箱上有三根電纜,一根為市電電源的輸入連接線,其余二根為向采集器供電的交流連接線和直流連接線,后備電源箱的“替代”是非常方便的。第五章常見故障分析與排除5.1 采集通信:1. 計算機無法收到采集器數(shù)據(jù)計算機屏幕出現(xiàn)“信道A錯誤”的提示,一般是由于主控計算機與采集器不能正常通訊引起的。計算機與采集器之間采用RS232通訊聯(lián)系,有時受干擾(如雷電等而通訊混亂,嚴重時損壞RS232端口¡£ 應從以下幾方面進行檢查:(1按“復位”鍵。ZQZ-CII型在采集器面板上,CAWS600型在室外采集箱內(nèi)

43、。(2檢查通信軟件中相關(guān)參數(shù)設(shè)置是否正確,即通信口的狀態(tài)參數(shù)是否設(shè)置正確(com1 4800,n,10,采集器型號是否正確。若正確進入下一步。(3關(guān)閉通信軟件,檢查串口通訊線、計算機機箱接地是否接好。若無問題進入下一步檢查。(4檢查采集器是否正常工作。包括采集器供電電源,采集器是否正常采集等。(5更換計算機串口COM1至COM2,同時要更改采集通信軟件中通信口參數(shù)設(shè)置。觀察通訊是否正常。(6更換一臺微機進行試驗,看看通信是否恢復正常。2. 采集器出現(xiàn)蜂鳴音在四種情況下,采集器出現(xiàn)蜂鳴:(1大風報警:風力超過設(shè)定值17.2M/S。5分鐘后自動關(guān)閉;若無法自動關(guān)閉,則只能關(guān)閉采集器電源后重開電源;

44、并注意將本站海拔高度重新輸入。(2隔一分鐘響一次:氣壓傳感器因供電故障而產(chǎn)生;大多數(shù)因停市電,造成ZQZ蓄電池過放電,再次來電時燒毀了保險絲,ZQZ電源無法充電而電壓偏低。(3采集器的交流保險絲燒斷時。以上兩種情況,請檢查ZQZ電源保險絲和采集器材的保險絲。(4氣壓傳感器自身故障:可能是氣壓傳感器損壞。(5雷雨過后:風向風速傳感器感應雷電或被雷擊損壞。檢查步驟:第一步:按面版復位鍵,觀察是否能恢復正常;若不能正常,請做下一步。第二步:關(guān)閉采集器電源,進行“0”態(tài)總復位。觀察是否能恢復正常;若不能正常,請做下一步。第三步:關(guān)閉采集器電源,斷開風向風速傳感器連線。若鳴叫消失則為風向風速傳感器損壞。否則斷開其他傳感器連線,觀察是否能恢復正常。第四步:若經(jīng)過以上三步仍然不能正常工作的,一般可能是采集器故障。(5雷雨過后:風向風速傳感器感應雷電或被雷擊損壞。檢查步驟:第一步:按面版復位鍵,觀察是否能恢復正常;若不能正常,請做下一步。第二步:關(guān)閉采集器電源,進行“0”態(tài)總復位。觀察是否能恢復正常;若不能正