2023年四要素区域自动气象站工作原理及维护修区域自动气象站.docx

四要素区域自动气象站工作原理及维护|修区域自动气象站 介绍四要素区域自动气象站采集器的工作原理、设备的日常维护和维修方法，为进一步完善湖北区域气象观测网，保证四要素自动站顺利动行提供参考依据。关键词四要素;区域自动气象站;工作原理;日常维护 中图分类号p415.12文献标识码a文章编号20232023-5739（202223）11-0326-01 近些年来，因气候变化等原因，极端天气气候事件日益增加，气象灾害发生几率加大。XX省各种灾害性天气频繁出现，是我国受气象灾害影响最严重的省份之一，乡镇自动雨量站的建设，在防灾减灾气象效劳工作中发挥了极其重要和不可替代的作用。从2023年开始，在省局的领导下，各地市先后开始建设乡镇自动雨量站，2023年又纷纷建成多要素区域自动气象站。截至目前，XX市夷陵区已分布20个单要素自动雨量站，3个四要素自动气象站，进一步完善了XX省的区域气象观测网，增强了灾害性天气探测的多元化和自动化程度，使风向风速、温度、雨量各要素预报更加及时、精确，为各级领导提供更加全面、准确的气象情报效劳。 1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局部构成。采集器是区域自动气象站的核心，硬件局部主要是由电源局部、数据处理局部、串行接口局部、采集通道、显示单元等局部组成。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。 1.1电源局部 电源局部由蓄电池放电供系统使用。控制板对电瓶放电进行低压保护，当电瓶电压接近2023.5v时，切断电瓶后边电路，防止过放电损坏电瓶。 1.2数据处理局部 单片机局部核心是1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1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。 1.3串行接口局部 串行接口有3个任务，即与gprs通信，与气压传感器通信，与本地pc机通信。单片机内部只有1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。通过com29针接口与气压计相联，实现对气压的读取。同时，计算机串行接口可在本地与本机联接进行调试和数据本地采集。 1.4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。 1.5显示单元 由汉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。 2日常维护与维修 2.1采集器局部 首先检查采集器是否正常，如果采集器的面板没有显示，检查采集器有无电源供电，太阳能板是否有电压输出，蓄电池的电压是否到达2023.8v以上，如果小于2023.8v，那么负载没有供电，需要对电池进行维护。检查采集器中各单元之间连线是否良好。 如果数据采集正常，在采集器上可以查询显示数据，但是数据无法发送到中心效劳器，那么出现了通信故障。检查gprs模块的工作情况，gprs模块有3个指示灯：power灯为电源指示灯，通电后为常亮;act为数据交换灯，在gprs模块发送数据时会闪烁一下;online为网络指示灯，gprs模块在成功登陆网络后，灯为常亮。如果电源指示灯、数据交换灯、网络指示灯都不亮，说明模块没有加上电，检查电源局部;电源指示灯、数据交换灯正常，网络指示灯始终不亮，说明没有登陆上网络。检查sim卡是否插好，是否欠费，是否开通gprs功能，所在地移动基站gprs信号是否弱;如果sim卡和电源正常，那么可能是模块出现问题，需要对模块重新设置，如仍不能正常工作那么更换模块。 2.2传感器局部 2.2.1网站上没有雨量资料。雨量传感器由2根电缆引入，分别接在接线端架上的11、12位置，不分极性，一定要紧固并拧紧防水螺钉。如果有降水而显示无雨量，一是检查雨量传感器的干簧管是否损坏，用万用表电阻档测量干簧管两端，翻转1次翻斗，万用表应该有1个跳变，如果表针没有变化，那么说明干簧管已损坏，更换干簧管即可;二是检查雨量传感器的干簧管与翻斗之间的距离，由于雨量传感器翻斗长时间翻转运动，造成翻斗内部磁钢移位，或者是位置间隙过大，干簧管不能正常感应翻斗次数的变化，因而得不到正确的雨量值，此时需调节两者到适宜的位置。 2.2.2网站上没有温度资料。在自动气象站中用到的温度传感器是采用标准4线制铂电阻测温，有5根接线，其中a、b为1组，c、d为1组。除了4根接线外，剩余1根为屏蔽线。与采集器的连接是在连接板的13、14、15、16脚，屏蔽线与地相连。如果网站上没有温度资料，检查温度传感器的连线与采集器是否连接牢固。日常要保证传感器探头的清洁，不要与周边物体接触，不要用手触摸，否那么将影响温度的准确性。 2.2.3网站上没有风向风速资料。如果没有风向风速资料上传，在排除采集系统故障的前提下，先确认传感器供电是否正常，再检查插座连接是否正常，最后看有无信号输出，判断是哪个局部出现了问题，以便于故障的解决。风向风速传感器与采集器的连接是否牢固，风向风速的连接点是1~2023，屏蔽线与地相连。如果风向只有某1个值，是因为风向角度的变换采用7位格雷码光电码盘，码盘上下有7个红外发光二极管和7个光敏器件，用来产生格雷码，从格雷码盘的编码特征得知，假设第1圈的光电器件损坏，风向传感器的显示只在180°范围内，假设第2圈的光电器件损坏，风向传感器的显示只能在2个90°范围内，假设第1、第2圈的光电器件都损坏，风向传感器的显示那么只在90°范围内。据此原理，可判断风速传感器的内部故障部位。每次维护、维修风向风速传感器时都要放倒风杆，连接风杆与预埋件的螺丝螺母长期裸露在外，容易生锈不易翻开，所以日常要经常维护，每次安装后要上好黄油，最好半年添加1次。 3结语 目前四要素自动气象站还不可能到达每站1套备份设备条件，而自动观测的连续性要求保证仪器设备完好。因此，观测员每天必须认真监测4要素气象站运行情况，认真登记监测情况;维护人员在平时要加强对自动站设备的维护，同时要努力学习钻研维修知识，出现小的故障时尽可能自己排除，从而保证四要素自动站正常运行和通讯质量提高。 4参考文献 [1]胡玉峰.自动气象原理与测量方法[m].北京：气象出版社，2022. 第6页 共6页