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[摘 要]区域自动气象站的维护工作是建立在区域自动气象站的安装工作的基础上的，其是进一步落实自动气象站建设安装工作的一个关键点。本文主要对区域气象自动站的安装与维护工作做了分析。
[关键词]区域自动气象站；安装；维护
中图分类号：P415.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0367-01
一、区域自动气象站组成
区域自动站主要由数据采集系统、GPRS通信网络、传感器、供电系统、主控微机等几部分组成。采集器是区域自动气象站的核心部分，传感器主要有风向风速、温度、雨量等，其他部分主要是电源部分，数据处理部分，串行接口部分，采集通道等组成，主要实现了气象要素的数据采集、处理、存储、传输等功能。
二、区域自动气象站工作原理
系统由室外采集器、GPRS通信网络和气象数据中心三大部分构成。采集器是区域自动气象站的核心，硬件部分主要是由电源部分、数据处理部分、串行接口部分、采集通道、显示单元等部分组成。主要实现了气象要素的数据采集、处理、存储、显示、传输等功能。
2.1 电源部分
电源部分的设计充分考虑到四要素区域自动气象站一般建在偏远地区、无人值守的地方，所以整机选用太阳能供电，由太阳能电池板产生的不稳定直流电压经防雷处理后进入充放电控制板，一路完成对蓄电池的充放电控制，另一路电压经稳压变成稳定的+9V、+5V电压，供GPRS通信模块与采集器主板单元供电。控制板输出的12V左右电压一方面经过直流/直流交换电路形成稳定的+5V电压供单片机部分使用，另一方面通过带隔离的直流/直流交换形成另外一路+5V电压专供传感器部分使用，由于两个+5V电压之间隔离，没有电气联接，使二部分电路间没有干扰，提高可靠性及抗干扰能力。
2.2 数据处理部分
单片机部分核心是一个P89V51RD2单片机，具有64K字节程序存储器，具有512Byte的内部KAM和扩展的768Byte扩展存储器，接口丰富，内部资源多等特点，在外围加了一个“看门狗”电路并与其内部“看门狗”协同工作，彻底解决软件在运行中受强干扰而引起的“软件死锁”现象，一旦出现“死机”，看门狗会自动把单片机系统复位，使软件重复自动运行。实时时钟及非易失存储器为单片机系统提供准确的时间信息（电子表）。中心站可通过下行命令对其校时，保证时间的一致性。大容量的非易失存储器可长期保存历史数据供主站查询调用。
2.3 串行接口部分
串行接口三个任务，一与GPRS通信，二与气压传感器通信，三与本地PC机通信，单片机内部只有一个全双工串行接口，串行接口通过电平交换后把TTL电平变成RS232标准电平，与GPRS相联，通过GPRS把数据传给主站，并从主站接收有关命令。由于在系统中采用了数字式气压传感器对电压进行检测，这种传感器也是一个标准的RS232设备，需通过串口与其通信，为解决这个问题，使用软件与端口结合的方法，在软件的支持下完成另一个标准串口的功能。通过COM2 9针接口与气压计相联，实现对气压的读取。
2.4 采集通道
通过各要素传感器对各气象要素（雨量、温度、风向、风速、）进行连续、自动的测量，通过光电隔离器件实现传感器与采集器的连接，防止外部有害干扰源影响传感器的原始信号，同时保护采集器的集成电路，由单片机控制完成对雨量/温度/风向/风速的采样及运算。
2.5 显示单元
由漢字液晶显示模块和按键组成的人机交互介面用于直观地显示当前数据及查询等。
三、区域自动气象站的安装与维护
3.1 风传感器的安装与维护
风传感器的安装与维护工作是区域自动气象站建设落实的一个关键性要点，也是区域自动气象站实现系统化运作的一项重要工作。在安装的过程当中，工作人员应先对所采购的安装组件的型号及质量进行全方位的评估，对其在安装工程中的适用性作深化地控制，从源头上避免因安装组件的选用或组件自身的质量问题所导致的安装失误问题。风传感器的应用是极具区域性的，在选用风传感器的过程中，必须以气象站所辖区域的区域性特征为选用标准，精确、到位地选择相应的风传感器投入使用。而在安装过程中，安装人员则需严格依照相关的安装工序对其进行安装，同时注意安装过程中传感器所产生的变化是否合理，并在安装完成后，依照传感器的数据和原有数据进行对比，并就对比的结果对其差异性进行分析，再以分析结果为依据，采取一系列具有针对性的举措，按部就班地对安装进行整改，直到传感器数据符合原有数据标准为止。在风传感器投入使用后，气象站管理人员则应制定合理、科学的轮班制度，安排相应的维护人员对风传感器实行全方位的实时监测，通过相关的信息化网络系统等方式提高信息的传输效率，确保监测信息得到全局性的掌控，使风传感器监测到位、实时。
3.2 温度传感器的安装与维护
在安装温度传感器的过程中，必须严格按相关规范接线，避免在温度传感器拉动时出现松动。如仅靠手工接线不能满足安装要求，则还应在线头处涂上相应信号的硅橡胶，并抹匀，将整个线头覆盖，以保证接线稳当，同时起到防锈的作用。在温度传感器运作的过程中，则应安排专人进行定期或不定期的维护，对温度传感器的各项数值进行实时监控，充分实现温度传感器的安装实效的全方位落实。
3.3 雨量传感器的安装与维护
雨量传感器是对雨量数据进行收集的重要传感器，也是现今气象站实现自动化建设的重要设备。在安装方面，与温度传感器的安装步骤基本相同。但雨量传感器由于处于较湿润的环境下，其防锈要求比温度传感器高，在安装过程中应注意其防锈工作，且安装完成后，应保证雨量传感器的水平，从根本上使整个雨量收集数据的可靠性。
3.4 采集器的安装维护
将采集器固定在机箱底板的固定位置上，风、温度、雨量的连线从箱体的底孔穿入，接上接线插头。风的接线按红橙色（+5V）、黑白色（地）、浅蓝色（风向D1）、粉红（D2）、黄色（D3）、绿色（D4）、蓝色（D5）、棕色（D6）、灰色（D7）、深蓝或紫色（风速线）的顺序接上；温度的接线按白色（I-）、绿色（I-）、黑色（V+）、红色（V-）的顺序接上；雨量2根接线不分左右，可互换，正常时1、2脚间的电压约5 V。接好后将其插入采集器对应的接口。接蓄电池时注意检查开关电路板上的正负极与接线的颜色，一般红色为正，黑色为负，应仔细看清开关电路板上的正负极标识，一定是开关电路板上的正极接蓄电池的正极，负极接负极。接上DTU之前要用万用表测量其电压，表笔的接法是外皮为负极，芯为正极。
四、区域气象自动站维护应注意的问题
4.1 突发故障维护
打开区域气象自动站数据采集监控平台，查看每个自动站采集数据正常情况。自动站出现故障或观测数据不正常，系统管理员应立即现场检修站点，如果无法正常运行则要第一时间向上级报告，尽快修复故障。
4.2 定期维护
安排维护人员每月巡检区域气象自动站点，检查线路，清洁各观测仪，确保设备运转正常。尤其是雨量传感器，其次是信号线路和接地系统。为避免出现非正常值，检查清洁时把对应传感器信号线从采集器端拨下。
（1）维护雨量传感器。雨量筒进水漏斗孔易被树叶、灰尘或草堵塞造成雨量滞后或缺测，这就需要及时检查清洗雨量筒。a、检查干簧管受损情况，翻斗翻动灵活与否，如果损坏则及时更换、调整。b、检查滤网和漏斗，清除堵塞物。及时检查清洗雨量筒，保证滤网清洁。c、为避免雨量数值错误进入主机，操作时要拔下雨量传感器信号传输线。
（2）防雷和线路屏蔽接地检查、检查防雷接地和屏蔽接地情况，防避免出现鼠咬破损。如果接地不良，则会导致采集数据非法值或系统时钟跳变。
结语：综上所述，为了更好的保证自动站的正常运行，提高观测质量，我们相关操作人员要与时俱进，刻苦钻研，着力提升自动站设备安装、维护水平。
[关键词]区域自动气象站；安装；维护
中图分类号：P415.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0367-01
一、区域自动气象站组成
区域自动站主要由数据采集系统、GPRS通信网络、传感器、供电系统、主控微机等几部分组成。采集器是区域自动气象站的核心部分，传感器主要有风向风速、温度、雨量等，其他部分主要是电源部分，数据处理部分，串行接口部分，采集通道等组成，主要实现了气象要素的数据采集、处理、存储、传输等功能。
二、区域自动气象站工作原理
系统由室外采集器、GPRS通信网络和气象数据中心三大部分构成。采集器是区域自动气象站的核心，硬件部分主要是由电源部分、数据处理部分、串行接口部分、采集通道、显示单元等部分组成。主要实现了气象要素的数据采集、处理、存储、显示、传输等功能。
2.1 电源部分
电源部分的设计充分考虑到四要素区域自动气象站一般建在偏远地区、无人值守的地方，所以整机选用太阳能供电，由太阳能电池板产生的不稳定直流电压经防雷处理后进入充放电控制板，一路完成对蓄电池的充放电控制，另一路电压经稳压变成稳定的+9V、+5V电压，供GPRS通信模块与采集器主板单元供电。控制板输出的12V左右电压一方面经过直流/直流交换电路形成稳定的+5V电压供单片机部分使用，另一方面通过带隔离的直流/直流交换形成另外一路+5V电压专供传感器部分使用，由于两个+5V电压之间隔离，没有电气联接，使二部分电路间没有干扰，提高可靠性及抗干扰能力。
2.2 数据处理部分
单片机部分核心是一个P89V51RD2单片机，具有64K字节程序存储器，具有512Byte的内部KAM和扩展的768Byte扩展存储器，接口丰富，内部资源多等特点，在外围加了一个“看门狗”电路并与其内部“看门狗”协同工作，彻底解决软件在运行中受强干扰而引起的“软件死锁”现象，一旦出现“死机”，看门狗会自动把单片机系统复位，使软件重复自动运行。实时时钟及非易失存储器为单片机系统提供准确的时间信息（电子表）。中心站可通过下行命令对其校时，保证时间的一致性。大容量的非易失存储器可长期保存历史数据供主站查询调用。
2.3 串行接口部分
串行接口三个任务，一与GPRS通信，二与气压传感器通信，三与本地PC机通信，单片机内部只有一个全双工串行接口，串行接口通过电平交换后把TTL电平变成RS232标准电平，与GPRS相联，通过GPRS把数据传给主站，并从主站接收有关命令。由于在系统中采用了数字式气压传感器对电压进行检测，这种传感器也是一个标准的RS232设备，需通过串口与其通信，为解决这个问题，使用软件与端口结合的方法，在软件的支持下完成另一个标准串口的功能。通过COM2 9针接口与气压计相联，实现对气压的读取。
2.4 采集通道
通过各要素传感器对各气象要素（雨量、温度、风向、风速、）进行连续、自动的测量，通过光电隔离器件实现传感器与采集器的连接，防止外部有害干扰源影响传感器的原始信号，同时保护采集器的集成电路，由单片机控制完成对雨量/温度/风向/风速的采样及运算。
2.5 显示单元
由漢字液晶显示模块和按键组成的人机交互介面用于直观地显示当前数据及查询等。
三、区域自动气象站的安装与维护
3.1 风传感器的安装与维护
风传感器的安装与维护工作是区域自动气象站建设落实的一个关键性要点，也是区域自动气象站实现系统化运作的一项重要工作。在安装的过程当中，工作人员应先对所采购的安装组件的型号及质量进行全方位的评估，对其在安装工程中的适用性作深化地控制，从源头上避免因安装组件的选用或组件自身的质量问题所导致的安装失误问题。风传感器的应用是极具区域性的，在选用风传感器的过程中，必须以气象站所辖区域的区域性特征为选用标准，精确、到位地选择相应的风传感器投入使用。而在安装过程中，安装人员则需严格依照相关的安装工序对其进行安装，同时注意安装过程中传感器所产生的变化是否合理，并在安装完成后，依照传感器的数据和原有数据进行对比，并就对比的结果对其差异性进行分析，再以分析结果为依据，采取一系列具有针对性的举措，按部就班地对安装进行整改，直到传感器数据符合原有数据标准为止。在风传感器投入使用后，气象站管理人员则应制定合理、科学的轮班制度，安排相应的维护人员对风传感器实行全方位的实时监测，通过相关的信息化网络系统等方式提高信息的传输效率，确保监测信息得到全局性的掌控，使风传感器监测到位、实时。
3.2 温度传感器的安装与维护
在安装温度传感器的过程中，必须严格按相关规范接线，避免在温度传感器拉动时出现松动。如仅靠手工接线不能满足安装要求，则还应在线头处涂上相应信号的硅橡胶，并抹匀，将整个线头覆盖，以保证接线稳当，同时起到防锈的作用。在温度传感器运作的过程中，则应安排专人进行定期或不定期的维护，对温度传感器的各项数值进行实时监控，充分实现温度传感器的安装实效的全方位落实。
3.3 雨量传感器的安装与维护
雨量传感器是对雨量数据进行收集的重要传感器，也是现今气象站实现自动化建设的重要设备。在安装方面，与温度传感器的安装步骤基本相同。但雨量传感器由于处于较湿润的环境下，其防锈要求比温度传感器高，在安装过程中应注意其防锈工作，且安装完成后，应保证雨量传感器的水平，从根本上使整个雨量收集数据的可靠性。
3.4 采集器的安装维护
将采集器固定在机箱底板的固定位置上，风、温度、雨量的连线从箱体的底孔穿入，接上接线插头。风的接线按红橙色（+5V）、黑白色（地）、浅蓝色（风向D1）、粉红（D2）、黄色（D3）、绿色（D4）、蓝色（D5）、棕色（D6）、灰色（D7）、深蓝或紫色（风速线）的顺序接上；温度的接线按白色（I-）、绿色（I-）、黑色（V+）、红色（V-）的顺序接上；雨量2根接线不分左右，可互换，正常时1、2脚间的电压约5 V。接好后将其插入采集器对应的接口。接蓄电池时注意检查开关电路板上的正负极与接线的颜色，一般红色为正，黑色为负，应仔细看清开关电路板上的正负极标识，一定是开关电路板上的正极接蓄电池的正极，负极接负极。接上DTU之前要用万用表测量其电压，表笔的接法是外皮为负极，芯为正极。
四、区域气象自动站维护应注意的问题
4.1 突发故障维护
打开区域气象自动站数据采集监控平台，查看每个自动站采集数据正常情况。自动站出现故障或观测数据不正常，系统管理员应立即现场检修站点，如果无法正常运行则要第一时间向上级报告，尽快修复故障。
4.2 定期维护
安排维护人员每月巡检区域气象自动站点，检查线路，清洁各观测仪，确保设备运转正常。尤其是雨量传感器，其次是信号线路和接地系统。为避免出现非正常值，检查清洁时把对应传感器信号线从采集器端拨下。
（1）维护雨量传感器。雨量筒进水漏斗孔易被树叶、灰尘或草堵塞造成雨量滞后或缺测，这就需要及时检查清洗雨量筒。a、检查干簧管受损情况，翻斗翻动灵活与否，如果损坏则及时更换、调整。b、检查滤网和漏斗，清除堵塞物。及时检查清洗雨量筒，保证滤网清洁。c、为避免雨量数值错误进入主机，操作时要拔下雨量传感器信号传输线。
（2）防雷和线路屏蔽接地检查、检查防雷接地和屏蔽接地情况，防避免出现鼠咬破损。如果接地不良，则会导致采集数据非法值或系统时钟跳变。
结语：综上所述，为了更好的保证自动站的正常运行，提高观测质量，我们相关操作人员要与时俱进，刻苦钻研，着力提升自动站设备安装、维护水平。