DZZ4新型自动气象站常见故障和诊断方法,该文是关于气象类论文范文与自动气象站和DZZ4和故障有关电大毕业论文范文.
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摘 要：新型自动气象站是新一代气象观测设备,具有高精度、高稳定、易维护、低功耗、易扩展的特点,设备的稳定运行为气象预报提供了准确的分析数据.随着新型自动气象站的增多及设备老化,会出现不同情况的故障,有效解决这些故障,提高气象观测数据质量,是当前不可忽视的问题.就DZZ4新型自动气象站的使用过程中,发现的一些常见故障及处理方法作简要阐述.
关键词：新型自动气象站；DZZ4；故障；诊断方法
0引言
DZZ4新型自动气象站按照高精度、高稳定、易维护、低功耗、易扩展的投计要求,采用最先进的嵌入式系统技术和外部总线技术,主采集器具有强大的数据处理能力,满足各种复杂气象观测系统的数据处理要求.从功能、结构、通信协议、数据采集、数据存储、数据质量控制、数据传输、电气接口标准、生产工艺等方面较上一代自动气象站（ZQZ-CⅡ）有了很大提高.能够实现全要素、综合观测的能力,同时具备高性能、多功能的数据处理能力.满足天气、气候需要的基本气象资料,形成天气、气候要素长期、连续和稳定可靠观测能力,进一步提升地面气象观测的自动化水平.新型自动气象站的稳定运行是保证观测数据及时准确的基础.近年来,莱州市先后安装使用了17套DZZ4型自动气象站,设备数量多,故障类型多种多样.及时解决这些故障,有利于观测数据质量.
1故障诊断分类
从故障类别来看,常见故障可以分为硬件故障（包括数据故障、通讯故障和电源故障）和软件故障（计算机设置或ISOS业务软件故障）.进行故障诊断首先需要对故障进行初步的判断划分,判断是软件故障还是硬件故障.通常,可使用ISOS软件的维护终端功能,向采集器发送各种指令,根据自动站的响应情况判断故障类别.
2整站无响应故障诊断
向自动站发送指令,在接收不到任何响应的情况下,首先检查自动站的直流供电状态,如果自动站直流供电正常,故障极可能出现在通讯链路上,应进行通讯系统排查.
2.1硬件系统故障
硬件故障的排查包括供电检查和通讯部件（硬件综合管理控制器、室内光纤转换器）状态检查.原因主要包括以下几种：电源线短路或断路；保险管烧毁；电源控制器损坏；蓄电池在连接负载时端电压是否正常；自动站电源系统自动保护；自动站交流电源供给异常等.对于电源系统异常,可根据设备运行指示灯或电标识符,用万用表检测输入输出电信号,再用通断档测量线缆,即可判断故障位置.
2.2软件故障
首先检查计算COM端口设置是否正确.其次,检查采集器串口参数是否与实际相符,出厂默认串口参数如下：波特率：9600,数据位：8,停止位：1,校验位：NONE,如不正确可用SETCOM命令修改.其次是查看软件挂接状态.再是检查软件参数设置.
3部分数据异常诊断
如果自动站可以返回观测数据,但数据不完整或者某些数据与实际不符,但整站通讯正常.使用维护终端功能向采集器发送SAMPLES或DMGD指令,检查返回的数据,找出不正确的气象要素数据项,按照软件设置、传感器测量、线路检查、采集器检测的顺序进行故障诊断.软件设置主要是设备挂接是否正常、用SENST命令检查传感器通道是否打开,其次是用SENCO查看传感器的配置参数,确保参数设置正确后,再进行硬件检测.
3.1温度、湿度故障诊断
首先应检测温度传感器正常与否,用万用表测量铂电阻,用200Ω电阻档测量1、2两端应为近似短路,同样3、4两端也应为近似短路,如果1、2或3、4端线缆较长则其电阻一般应不大于10Ω.1、2两端与3、4两端之间的电阻值应为80～125Ω之间.利用温度计算公式T等于（Rt-100）/0.385,可确认温度传感器是否正常.测量无故障后仍无数据,再用万用表对线路进行通断检测.
湿度传感器的检测方法,将传感器按规定的电压供电,测量传感器输出的直流电压.测量信号+线缆与信号-线缆之间电压,测量结果应为0～1V之间的某一电压值,超出这一范围,说明传感器有故障.
确认传感器无故障后仍无数据,用万用表对线路进行通断检测.包括传感器与温湿分采之间、分采与主采之间线路两部分.如果传感器正常,采集器数据不正常,一是温湿分采的CAN总线电路部分故障；二是主采的CAN总线接收电路部分故障；三是温湿智能传感器故障.前两种故障可以采取分段测量的办法进行诊断,后一种故障只能采取更换的办法进行故障排除.
3.2雨量故障诊断
先检查雨量传感器承水口、内部漏斗及各个翻斗是否有异物堆积,再使用万用表进行通断测量,红、黑表笔分别接触雨量传感器红、黑接线柱的金属部分,翻动计数翻斗,每翻到中间位置万用表有导通响声为正常,若无,说明传感器故障,更换传感器内的干簧管.最后将信号线的两端分别从接线柱上拧下,从采集器C1、G上拔下端子,一端将两芯线两芯短接,另一端用万用表测量两芯线的两芯是否导通,若不导通,说明线缆故障.
3.3风向故障诊断
故障现象：无风向输出、测量值与实际值偏差较大.
检查各电源节点是否有正常电压,确定不是供电故障后,给传感器加上5V直流电压（风向传感器为间断供电,需另供电测量）,分别检测采集器端子D0-D6与GND间电压,得出的高低电平,高电平值约5V左右,低电平约0V左右.按照7位格雷码对照表查看所指角度与真实值是否符合.具体测量方法：将风向表固定任意位置不动,万用表拨至直流20V档,黑表笔连接GND端,红表笔依次连接采集器测量端D0-D6,记录测得的7个电压值,之后将其转为高低电平.若检测所有电压值均为0,则初步判定为传感器或通信线路故障,更换可靠传感器后若恢复正常,则为传感器损坏；更换后数据依然为0,则为通信线路故障.
如果对主采集器进行过程序更新或更换过采集器后该要素无数据,且确定所有接头都可靠连接,则需查看主采中该要素是否被关闭.用串口调试助手对主采集器的通讯串口发送SENSTWD命令,若返回为0,则说明该要素在主采中被关闭,再次发送SENSTWD1↙返回值：<F>表示设置失败,<T>表示设置成功.
3.4风速故障诊断
故障现象：无风速、测量值与实际值偏差较大.
在采集器正常工作状态下检测电压,将万用表拨至直流20V档,5V与G端的电压值在5V左右,C2与G端电压值在0.7～3.8V左右,则说明传感器工作正常.若测量电压值为0,则说明传感器损坏或连接传感器的通信线路故障,更换可靠的传感器备件后看信号是否恢复正常.若恢复,则说明是传感器故障；如电压值依然为0,则说明通信线路故障,分段依次检查风线.同时也可以将万用表调到频率档,测量C2与G端频率输出,可判断传感器是否正常工作.
主采集器的通讯串口发送SENSTWS命令,若返回为0,则说明该要素在主采中被关闭.还要注意用SENCOWS命令查看配置参数设置是否正确.
3.5气压故障诊断
首先检测传感器正常与否,将传感器通讯端从采集器上拆下,接入PC串口,使用串口调试助手,查看通讯参数设置是否正确（9600、N、8、1）,发送“5”回车,应有当前气压值返回.如果串口调试程序窗口显示乱码,是通讯参数与传感器不同所致.若无返回或返回值非正常气压值,则修改串口调试助手面板上的串口波特率,重新打开串口发送命令.若所有参数组合仍无正常气压值返回,则说明传感器故障.确认传感器无故障后,就应确认采集器通道是否正常.RS232连接到PC,打开串口调试助手,发送SENSTP命令检查,检查方法同上.发送QCPSP↙取气压质控参数是否正确.
3.6能见度故障诊断
首先检测传感器正常与否,将传感器通讯端从采集器拔下,去除接线排中连接该插头的线缆.将接线排接入PC串口线,打开串口调试助手,参数设置为9600、E、7、1.然后发送OPEN命令,目的是为了进入能见度传感器的命令模式.进入命令模式后发送命令：
AMES060<CR>,其中<CR>表示回车符
若无返回或返回值非正常能见度值,则说明有可能能见度传感器和能见度传感器线缆可能有故障.若返回有数据,则需要检查采集器的数据质量控制码.如果经上述检测能见度要素无数据,且确定所有通道及接插头都可靠连接,则需查看主采中能见度要素是否被关闭.
4ZQZ-PT1通信转换器故障
首先应确认线路连接是否正常,确认连接无误后,然后根据指示灯（表1）状态判断.
一要查看ISOS软件串口参数配置是否正确,尤其是串口号,需要一一对应.二要查看串口服务器是否在局域网内.在计算机端ping串口服务器的IP地址,默认为192.168.10.10,如果无法ping通,说明串口服务器和计算机不在一个网段内,需要确认计算机和串口服务器的IP地址,保证两个IP地址在同一网段内.三要检查观测场内设备和串口服务器之间的光纤是否交叉连接,即两个串口光纤转换器的RX和TX是否交叉连接.四要打开设备机箱查看设备是否正常工作.若上述检查都没有问题,各模块指示灯都正常,给串口服务器断电,使用一根回形针插入串口服务器的RESET孔内,串口服务器上电,5s之后听到“滴滴”声之后,串口服务器已经复位.
5系统接地不良引起数据跳变
经过分析发现,数据跳变的原因可由接地不正常引起,应检查采集系统接地,一般按以下顺序检查：主采与采集器机箱底板之间的连接；机箱底板与防雷接地之间的连接；防雷接地线与大地之间的连接；主采端接地线与温湿分采电源G之间连接；传感器屏蔽线与温湿分采电源G之间的连接；防雷接地的接地电阻（应小于4Ω）；用万用表仔细检查这些点之间的连接是否有接触不良,可排除跳动的故障.
6备件更换注意事项
更换备件及线缆时,首先要将电源系统的交直流电源均断开,这样既可以保证现场维护人员人身安全,又能确保采集器或传感器不因带电操作而损坏.依照与设备对应的接线图来整理、连接线缆,若不方便查找接线图,可在更换线缆前对原有接线方式进行标示、记录或拍照,做好记录工作后再进行线缆连接.运行调试前再次仔细检查所更换部件的接线是否正确,确认正确后方可通电,通电1～3min后用串口调试助手等工具软件发送部件对应命令查看数据返回情况.
7小结
自动气象站的故障次数与设备维护密不可分,只有掌握自动化观测设备的原理才能及时发现并排除故障,提高技术保障水平,减少故障发生,保证气象数据的完整采集与传输,提升观测数据质量,为天气预报提供保障.
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