李红英1，唐洪君2
（1.新疆石河子乌兰乌苏农业气象试验站，新疆 石河子 832000；2.新疆和静县巴仑台气象站）
收稿日期：２０15—06—02
*本文由中国气象局乌兰乌苏绿洲农田生态站资助。
摘要：本文从DZZ5型自动气象站结构原理和特点入手，介绍了DZZ5型自动气象站故障判断和检修方法，在熟悉DZZ5型自动气象站结构和电气原理的前提下，利用采集系统的检测命令和测量、替代等方法，可以迅速确定和排除温湿度传感器的故障，极大提高了维修人员的工作效率。
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 ：DZZ5型自动气象站；温湿度传感器；故障；判断
DZZ5型自动气象站是由华云公司生产的新型自动气象站。其按照统一标准设计，采用主/分采结构方式，利用Linux作为嵌入式操作系统，运用CAN总线技术、光纤通信等新材料、新技术、新工艺，可结合台站的不同任务自由安装传感器，解决了第一代自动气象站无法扩展观测要素等问题，提高了产品的可靠性和实用性。其采用了先进的CNA总线国际标准，可以灵活扩充气象观测要素，并对上一代自动气象站在业务运行中存在的问题作了针对性的改进。2012年以来，本区已有近80%的国家级气象观测站采用DZZ5型自动气象站投入业务运行。
1 DZZ5型自动气象站结构原理和特点
1.1 结构原理
DZZ5型自动气象站由主/分采集器、传感器、通信线路和供电单元四部分组成。
主采集器是整个系统的核心控制单元集。整个的系统控制流程、数据处理全部由主采集器负责完成。主采集器的处理器采用目前先进的ARM9架构的32位CPU，另外配加其他外部电路，包括SDRAM、CF卡控器、以太网控制器、IDE控制器、USB控制器、CAN总线控制器、串口以及扩展串口控制器等，构成核心处理单元，其还有一个对常规气象要素进行数据探测的数据采集单元，完成对风速、风向、降水（0.1 mm的翻斗式雨量）、气压、蒸发以及能见度气象要素的观测数据采集[１]。气温和相对湿度等扩充观测的气象要素利用分集器通过CAN总线集成到主采集器上并采集数据。
温度传感器感应部分为Pt100铂电阻，输出信号为80 ~ 120 Ω电阻。湿度传感器的感应元件为湿敏电容，输出信号为0 ~ 1 V单端电压。
主采集器与终端计算机间采用串口或串口服务器经过光纤转换器、光纤的通讯方式。
1.2 结构特点
与第一代自动气象站相比，DZZ5型自动气象站在结构上有以下特点：（1）数据协议、数据计算方法等按中国气象局规定的统一标准设计，方便采集器、传感器与其它厂家设备的互换；（2）采用的“主/分采集器”结构方式，提高了实现全要素的综合观测能力和具备高性能、多功能的数据处理能力及任意扩展的能力；（3）支持多硬件、多任务、多进程，配置灵活，大大提高自动气象站的数据处理能力；（4）主采分采之间采用CAN总线通信方式，有专用的控制协议，使得电路运行可靠；（5）通过外部总线技术，实现了采集系统的随意扩展及裁减；（6）提升了部分气象要素的采样频率，使观测数据的准确性有所提高；（7）采集器内置质量控制信息，提高了观测数据的可靠性；（8）主采集器与终端计算机之间采用光纤通讯方式，解决了距离不能过远和线缆传输故障多的问题。
2 DZZ5型自动气象站故障判断和检修方法
当自动气象站出现故障时，要冷静对待，不要手忙脚乱，要按照“安全、逻辑、分解、替代、记录”这5个基本原则，仔细分析，进行排查。
对DZZ5型自动气象站系统进行故障检查，主要通过以下步骤和方法进行：（1）检查系统运行指示灯，通过系统运行状态指示灯检查系统运行状态；（2）检查供电系统，使用万用表测试直流12 V供电系统是否正常，包括220 V交流电是否正常，充电电源控制器是否正常，蓄电池是否正常，能否正常充上电的等；（3）通过测试命令检测系统是否工作正常；（4）通过模拟信号来检测测量系统是否正常。
3 DZZ5型自动气象站温湿度传感器故障判断步骤和方法
3.1 分采集器状态指示灯说明
分采集器配置了3个状态灯，分别是“SYS” 、“CAN - T”、 “CAN - R”。其中：第1个指示灯“SYS”，当系统正常运行后，“SYS”秒闪；第2个指示灯“CAN - T”，当CAN收发器往外发送数据的时候，此灯闪烁；第3个指示灯“CAN - R”，当CAN收发器接收到数据的时候，此灯闪烁。
通常情况下，如果主采集器的“RUN”指示灯秒闪，而分采CAN - R指示灯不闪烁，则要检查CAN通信线缆是否接线正常。
3.2 温湿度分采故障
当温度和湿度都观测不到，而地温能观测到，查温湿度分采的电源（12 V）是正常的，CAN总线也是正常的，按前面所述检查温度和湿度传感器是正常的，则是分采的问题；当温度或湿度其中之一观测不到时，按前面所述检查传感器，若是正常，则是温湿度分采的问题。
3.3 温湿传感器故障
3.3.1 温度
3.3.1.1 测量传感器故障（断电）
（1）在采集器上找到相应的传感器接线端子，检查电缆线是否拧紧；（2）将传感器接线端子自采集器接口板上拔下，即将数据采集器与温度传感器完全脱开；（3）用数字万用表电阻（200 Ω）档测量“*”和“＋”端，电阻很小，接近于短路状态；（4）用万用表电阻（200 Ω）档测量“－”和“G”端，电阻很小，接近于短路状态；（5）用数字万用表的电阻（200 Ω）档，测量温度传感器的“＋”和“－”端（或“*”和“G”），其电阻值应在80 ~ 140 Ω之间，分别对应温度－50 ℃和80 ℃；（6）以上（3）-（5）有一个不正常，则可判定温度传感器故障。
3.3.1.2 测量通道故障
测量通道故障，可以把标准电阻按照四线制方式，接入采集器测量通道，检查测量通道测量的温度测量值是否与标准电阻值对应的温度一致。不一致可判断为出现了故障。
3.3.1.3 检查接线故障
检查接线，看看是否有虚接的现象，另外要检查屏蔽线是否接好。
3.3.2 湿度
3.3.2.1 测量传感器故障（带电）
（1）在温湿度分采集器上找到相应的传感器接线端子，检查电缆线是否拧紧；（2）将传感器接在分采集器上的湿度信号端子拔下；（3）用万用表直流电压（2 V）档，测量湿度信号脚与地之间电压，应在0 ～ 1 V之间， 对应相对湿度0% ~ 100%，根据环境湿度判定传感器是否正常；（4）若测量电压大于1 V，则可直接判定湿度传感器故障。
3.3.2.2 测量通道故障
在采集器测量通道加载0 ~ 1 V的直流电压，检查测量通道测量的湿度测量值是否与加载电压对应的湿度一致。
3.3.2.3 检查接线故障
检查接线，看看是否有虚接的现象，另外要检查屏蔽线是否接好。
4 小结
（1）熟悉DZZ5型自动气象站结构原理、特点及故障判断和检修方法是解决故障的前提；（2）在熟悉DZZ5型自动气象站结构和电气原理的前提下，利用采集系统的检测命令、测量、元器件替代等方法，可以迅速确定和排除温湿传感器的故障，节省了人工和时间，提高了工作效率。
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献
[1] 陈冬冬.新型自动气象站结构特点及其优越性[J].气象水文海洋仪器，2011，28（4）：93-99.