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[摘 要]新型自动气象站是地面气象观测的重要组成部分，自新型自动气象站投入业务使用以来，为气象测报工作带来了极大的便利。但是这其中也还存在很多问题和考验。本文主要分析了新型西东气象站的应用技术以及常见的故障分析及处理，仅供参考。
[关键词]新型自动站；主采集器；常见故障；处理
中图分类号：P457；P445 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）47-0088-01
一、新型自动气象站概述
新型自动站按照统一标准、统一功能、统一结构、统一方法、统一规范的设计思路，做到各部件或模块互换的自适应，形成统一型号的新型自动气象（气候）站，达到满足现有气象观测站的气候观测、天气观测和区域观测业务的需要。
新型自动气象站的硬件系统包括主采集器、分采集器、传感器、外围设备及外部总线等。外部总线技术的应用能够使采集系统实现任意的裁减及扩展。终端计算机与主采集器之间通常需要使用长线以实现串口数据之间的通讯。新型自动气象站的任意部位出现问题都会影响到自动气象站的正常运行。当气象站有异常情况发生时，需要以故障的表现为依据，对故障出现的部位进行分析，从而采取有效的处理措施，使自动气象站能够尽早的恢复正常运行。
二、新型自动气象站应用到的新技术
在新型自动气象站中应到了两项比较新的技术，即：嵌入式系统技术和外部现场总线技术。
2.1 嵌入式系统技术
嵌入式系统是以高性能CPU数据处理器为核心处理器，嵌入操作系统，配置相关的外围组件，构成单板电脑系统。高性能的CPU一般是指32位CPU，包括：ARM7系列、ARM9系列以及现在比较新的ARM Cortex M3系列或其他系列CPU等。操作系统嵌入实时性比较好的操作系统，一般可以嵌入：C/OS-II、FreeRTOS、Clinux等。
以上操作系统的特点是：实时性比较好，规模相对比较小，所需要的硬件资源也不大。但功能相对简单一点。
对于功能要求比较多的可以选用Linux操作系统或WindowCE操作系统。其特点是：功能比较齐全，基本上具备标准电脑的全部功能，所构成的系统又称单板电脑。Linux操作系统是开源的可以从网络上找到；WindowCE在使用时是需要付版权费用的。
外围部件配置基本上按照标准电脑的部件配置，包括： Flash存储器、RAM存储器、CF卡（或SD卡）存储器、以太网络接口电路以及TCP/IP通讯协议、USB通讯端口、多个RS232/RS485串口、CAN總线。
嵌入式系统的数据综合处理能力非常强大，在新型自动站系统中引入了嵌入式系统，可以大大提高自动气象站的数据处理能力，使很多复杂的数据分析、处理计算功能在数据采集器端得以实现。嵌入式系统丰富的外设处理单元、多种通讯端口，可以非常方便地实时自动气象站的数据通讯处理、远程访问的功能。
2.2 外部总线技术
外部总线是用来连接各个数据处理控制、数据处理单元，并完成数据传输、通讯处理功。外部总线的功能就是实现多个数据处理控制、数据处理单元之间的数据通讯；外部总线的的电气结构要求简单，而且数据传输要稳定可靠。
目前，在实际应用中外部总线的方式有很多种，使用最多的是RS485方式和CAN总线方式，另外应用比较多的还有SDI-12方式。要想外部总线的结构简单、而且数据传输可靠，基本上都是采用差分信号方式传输，所以数据传输只需要两根线。RS485和CAN总线都是采用两根线进行数据传输。因为是传输差分信号，所以采用双绞线跟有利于提高信号传输的可靠性。
三、新型自动气象站常见故障的分析及处理
3.1 新型自动气象站气象要素数值发生异常
新型自动气象站在正常运行的过程中，某些气象要素数值通常会出现异常。如果出现这种状况，可以先假设该要素的传感器出现了问题，直接检查传感器。如果没有特殊的原因，传感器很少会出现自然损坏的状况，大部分的故障问题都是由于传感器的不正当维护引起的。通常可以采用以下方式对故障进行检查和处理。
①首先要对故障传感器进行检查，判断其信号电缆接头是否牢固相接，尤其是要判断采集器的接口处是否出现虚接的情况。如果出现这种情况需要重新进行插拔，观察能否有效消除异常现象。
②如果风数值出现异常情况，当风向保持不变，风速为0：00，可结合实际天气状况，查看风向传感器是否被冻住。
③如果雨量值出现异常，可以先对雨量筒进行检查，判断其是否堵塞，还要检查翻斗是否能够正常翻动。
④如果地温值出现异常，需要对地温传感器的安置状况进行检查。
⑤蒸发量的数值发生异常时，要先对蒸发器内的水位进行检查，看这一数值是否位于蒸发传感器的最高水位线与最低水位线之间。当有较大降水量发生时，还要尤其注意检查蒸发器是否会出现溢流的情况。
3.2 新型自动气象站无法正常下载数据或者该气象站无法正常打开
如果新型自动气象站出现无法正常下载数据或该气象站无法正常打开等异常状况，通常存在着以下几种常见的原因：
①采集器无法正常工作。通常可以通过采集器工作状态的指示灯来判断其是否能够正常工作。采集器在正常工作的情况下，其系统的运行指示灯为秒闪。如果采集器不能正常工作，可以先对计算机或采集器进行重启，再判断是否能够将故障排除。对采集器的供电系统进行判断，判断其是否正常工作，判断空气开关是否跳开及该系统的工作电压是否偏低等。如果采集器出现故障，将会对整个采集程序的正常运行产生严重影响。在这种情况下，要先拔下位于采集器上的所有传感器的插头，只保留供电端，之后再进行重启，查看采集器是否处于正常工作状态。如果采集器正常工作，需要再将传感器的插头依次插上，进而判断出具体是由于哪一个传感器而引起的故障。
②受软件设置出现错误等因素的影响，使采集器不能正常工作。这种情况下，要对新型自动气象站的参数设置进行仔细检查，判断其是否正确设置。尤其要注意检查气象站的通讯接口与计算机串口端口号之间的连接是否一致，这一步骤通常使用计算机系统中的设备管理器来进行查看。
③通讯线路的故障问题使其无法正常连接到自动气象站。在日常的气象业务工作中，通讯线路通常会被受到雷击及其他原因的影响而在串口隔离器上出现故障。在这种情况下，可以将2个串口隔离器同时去除，并直接使2个口对接，如果能够正常传输，表明串口隔离器已经被损坏，在这种情况下应该及时更换。
3.3 测量风速风向的设施出现问题
在用人工进行气象数据的观测时，需要最多风向和平均风速进行测量。使用自动气象站进行气象数据的观测时，则需要对平均风向、平均风速、最大风速、最多风向进行测量，而荣成市气象局测量风速风向时，所用的测量仪器通常有EL型电接风速风向计、EN型测风数据处理器、海岛自动型测风站、轻便风速风向表、单翼式风向风速传感器等，而如果用于测量风俗风向的设施出现问题的话，就会在很大程度上造成气象数据的失真。
维修措施：当新型自动气象站的风速风向测量设施出现问题时，就要检查设施是否还可以正常工作，同时风速风向传感器、计算机、采集器、电源、电缆等都需要考虑。风速风向传感器没有显示数据，在替换电源后发现问题依然没有解决，就表明原因不在于电源。然后再依次对风速风向传感器、计算机、采集器、电缆进行检查，知道找到问题的所在，并采取针对性的措施进行维修。在遇到极端天气时，一定要更加的注意风速风向测量器，因为其安装高度非常的高，很容易受到大风的影响，而且电缆线路的转弯又很多，易被折断，此外，还有可能会风化、腐蚀，所以，在维修时一定要特别注意。
结语：综上所述，新型自动气象站会逐步推广应用，自动站除了按照规范要求做好维护外，还要根据各种故障现象做出正确地判断加以排除，同时应掌握相关的一些自动站原理知识，适时运用到工作中去，确保数据的准确性。
[关键词]新型自动站；主采集器；常见故障；处理
中图分类号：P457；P445 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）47-0088-01
一、新型自动气象站概述
新型自动站按照统一标准、统一功能、统一结构、统一方法、统一规范的设计思路，做到各部件或模块互换的自适应，形成统一型号的新型自动气象（气候）站，达到满足现有气象观测站的气候观测、天气观测和区域观测业务的需要。
新型自动气象站的硬件系统包括主采集器、分采集器、传感器、外围设备及外部总线等。外部总线技术的应用能够使采集系统实现任意的裁减及扩展。终端计算机与主采集器之间通常需要使用长线以实现串口数据之间的通讯。新型自动气象站的任意部位出现问题都会影响到自动气象站的正常运行。当气象站有异常情况发生时，需要以故障的表现为依据，对故障出现的部位进行分析，从而采取有效的处理措施，使自动气象站能够尽早的恢复正常运行。
二、新型自动气象站应用到的新技术
在新型自动气象站中应到了两项比较新的技术，即：嵌入式系统技术和外部现场总线技术。
2.1 嵌入式系统技术
嵌入式系统是以高性能CPU数据处理器为核心处理器，嵌入操作系统，配置相关的外围组件，构成单板电脑系统。高性能的CPU一般是指32位CPU，包括：ARM7系列、ARM9系列以及现在比较新的ARM Cortex M3系列或其他系列CPU等。操作系统嵌入实时性比较好的操作系统，一般可以嵌入：C/OS-II、FreeRTOS、Clinux等。
以上操作系统的特点是：实时性比较好，规模相对比较小，所需要的硬件资源也不大。但功能相对简单一点。
对于功能要求比较多的可以选用Linux操作系统或WindowCE操作系统。其特点是：功能比较齐全，基本上具备标准电脑的全部功能，所构成的系统又称单板电脑。Linux操作系统是开源的可以从网络上找到；WindowCE在使用时是需要付版权费用的。
外围部件配置基本上按照标准电脑的部件配置，包括： Flash存储器、RAM存储器、CF卡（或SD卡）存储器、以太网络接口电路以及TCP/IP通讯协议、USB通讯端口、多个RS232/RS485串口、CAN總线。
嵌入式系统的数据综合处理能力非常强大，在新型自动站系统中引入了嵌入式系统，可以大大提高自动气象站的数据处理能力，使很多复杂的数据分析、处理计算功能在数据采集器端得以实现。嵌入式系统丰富的外设处理单元、多种通讯端口，可以非常方便地实时自动气象站的数据通讯处理、远程访问的功能。
2.2 外部总线技术
外部总线是用来连接各个数据处理控制、数据处理单元，并完成数据传输、通讯处理功。外部总线的功能就是实现多个数据处理控制、数据处理单元之间的数据通讯；外部总线的的电气结构要求简单，而且数据传输要稳定可靠。
目前，在实际应用中外部总线的方式有很多种，使用最多的是RS485方式和CAN总线方式，另外应用比较多的还有SDI-12方式。要想外部总线的结构简单、而且数据传输可靠，基本上都是采用差分信号方式传输，所以数据传输只需要两根线。RS485和CAN总线都是采用两根线进行数据传输。因为是传输差分信号，所以采用双绞线跟有利于提高信号传输的可靠性。
三、新型自动气象站常见故障的分析及处理
3.1 新型自动气象站气象要素数值发生异常
新型自动气象站在正常运行的过程中，某些气象要素数值通常会出现异常。如果出现这种状况，可以先假设该要素的传感器出现了问题，直接检查传感器。如果没有特殊的原因，传感器很少会出现自然损坏的状况，大部分的故障问题都是由于传感器的不正当维护引起的。通常可以采用以下方式对故障进行检查和处理。
①首先要对故障传感器进行检查，判断其信号电缆接头是否牢固相接，尤其是要判断采集器的接口处是否出现虚接的情况。如果出现这种情况需要重新进行插拔，观察能否有效消除异常现象。
②如果风数值出现异常情况，当风向保持不变，风速为0：00，可结合实际天气状况，查看风向传感器是否被冻住。
③如果雨量值出现异常，可以先对雨量筒进行检查，判断其是否堵塞，还要检查翻斗是否能够正常翻动。
④如果地温值出现异常，需要对地温传感器的安置状况进行检查。
⑤蒸发量的数值发生异常时，要先对蒸发器内的水位进行检查，看这一数值是否位于蒸发传感器的最高水位线与最低水位线之间。当有较大降水量发生时，还要尤其注意检查蒸发器是否会出现溢流的情况。
3.2 新型自动气象站无法正常下载数据或者该气象站无法正常打开
如果新型自动气象站出现无法正常下载数据或该气象站无法正常打开等异常状况，通常存在着以下几种常见的原因：
①采集器无法正常工作。通常可以通过采集器工作状态的指示灯来判断其是否能够正常工作。采集器在正常工作的情况下，其系统的运行指示灯为秒闪。如果采集器不能正常工作，可以先对计算机或采集器进行重启，再判断是否能够将故障排除。对采集器的供电系统进行判断，判断其是否正常工作，判断空气开关是否跳开及该系统的工作电压是否偏低等。如果采集器出现故障，将会对整个采集程序的正常运行产生严重影响。在这种情况下，要先拔下位于采集器上的所有传感器的插头，只保留供电端，之后再进行重启，查看采集器是否处于正常工作状态。如果采集器正常工作，需要再将传感器的插头依次插上，进而判断出具体是由于哪一个传感器而引起的故障。
②受软件设置出现错误等因素的影响，使采集器不能正常工作。这种情况下，要对新型自动气象站的参数设置进行仔细检查，判断其是否正确设置。尤其要注意检查气象站的通讯接口与计算机串口端口号之间的连接是否一致，这一步骤通常使用计算机系统中的设备管理器来进行查看。
③通讯线路的故障问题使其无法正常连接到自动气象站。在日常的气象业务工作中，通讯线路通常会被受到雷击及其他原因的影响而在串口隔离器上出现故障。在这种情况下，可以将2个串口隔离器同时去除，并直接使2个口对接，如果能够正常传输，表明串口隔离器已经被损坏，在这种情况下应该及时更换。
3.3 测量风速风向的设施出现问题
在用人工进行气象数据的观测时，需要最多风向和平均风速进行测量。使用自动气象站进行气象数据的观测时，则需要对平均风向、平均风速、最大风速、最多风向进行测量，而荣成市气象局测量风速风向时，所用的测量仪器通常有EL型电接风速风向计、EN型测风数据处理器、海岛自动型测风站、轻便风速风向表、单翼式风向风速传感器等，而如果用于测量风俗风向的设施出现问题的话，就会在很大程度上造成气象数据的失真。
维修措施：当新型自动气象站的风速风向测量设施出现问题时，就要检查设施是否还可以正常工作，同时风速风向传感器、计算机、采集器、电源、电缆等都需要考虑。风速风向传感器没有显示数据，在替换电源后发现问题依然没有解决，就表明原因不在于电源。然后再依次对风速风向传感器、计算机、采集器、电缆进行检查，知道找到问题的所在，并采取针对性的措施进行维修。在遇到极端天气时，一定要更加的注意风速风向测量器，因为其安装高度非常的高，很容易受到大风的影响，而且电缆线路的转弯又很多，易被折断，此外，还有可能会风化、腐蚀，所以，在维修时一定要特别注意。
结语：综上所述，新型自动气象站会逐步推广应用，自动站除了按照规范要求做好维护外，还要根据各种故障现象做出正确地判断加以排除，同时应掌握相关的一些自动站原理知识，适时运用到工作中去，确保数据的准确性。