自动气象站维护维修知识学习材料
内容提要
第一篇：自动气象站维护维修培训教材
第二篇：《地面气象观测规范》技术问题综合解答（第一号） 第三篇：甘肃省气象局自动气象站业务技术问题综合解答（一）
2007年3月
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第一篇：CAWS600自动气象站维护维修培训教材
一、CAWS600系列自动气象站
（一）自动气象站基本原理
自动气象站一般是通过微处理器进行实时控制和采集处理的。各个传感器的感应元件随着气象要素的变化，使得相应传感器输出的电量产生变化，这种变化由数据采集器所采集，并进行线性化和定标处理，实现工程量到要素量的转换；通过预处理后得出各个气象要素的实时值，可通过标准RS232通信口传送到主控微机中，并实时显示。在定时观测时刻，数据采集器中的观测数据通过标准RS232通信口传送到主控微机中进行计算处理后，并按统一的格式生成数据文件存储。同时可按规定生成各种气象报告电码，对观测数据资料进一步加工处理后，生成全月数据文件及全年数据文件，利用配备的打印机可打印出气象报表。
（二）传感器
1、传感器的定义：能感受被测气象要素的变化并按一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换器组成。
2、常用传感器：
? 振筒式气压传感器、膜盒式电容气压传感器 ? 铂电阻温度传感器 ? 湿敏电容湿度传感器 ? 单翼风向传感器 ? 风杯风速传感器 ? 翻斗式雨量传感器 ? 超声测距蒸发量传感器 ? 热电堆式辐射传感器 ? 双金属片日照传感器
（三）采样与算法 1、采样
自动站的数据采样在采集器中完成，采样顺序：气温、湿度、降水量、风向、风速、气压、地温、辐射、日照、蒸发。
气温、湿度、气压、地温、辐射的采样速率为每分钟6次，去掉一个最大值和一个最小值，余下的4次采样值求算术平均。1分钟平均值为瞬时值。
风向、风速的采样速率为每秒钟1次，求3秒钟、2分钟、10分钟的滑动平均值。3秒钟的平均值为瞬时值。
降水量的采样速率为每秒钟1次，1分钟值为累计值。 蒸发量和日照的采样速率为每分钟1次。
平均值在等时间间隔内取得，时间间隔不能超过传感器的时间常数。 2、算法
? 平均值
气压、气温、湿度、地温均为1分钟内有效采样值的算术平均。
瞬时风速以1秒钟为步长，求3秒钟的滑动平均值；以1秒钟为步长，求1分钟和2分钟滑动平均风速；以1分钟为步长，求10分钟滑动平均风速。风向、风速采用滑动平均方法计算。
? 极值
最大风速从10分钟平均风速值中选取。其它要素的极值(含极大风速)均从瞬时值中选取。 ? 降水量、日照时数、蒸发量、辐射均计算累计值。 二、采集器的常规维护
数据采集器是自动气象站的核心。主要功能是数据采样、数据处理、数据存储及数据传输。
主要技术性能：数据采样速率及算法符合有关技术标准的规定要求；采集器的电源能保证采集器至少七天正常工作，数据存储器至少能存储三天的每分钟气压、气温、相对湿度、风向、风速、降水量和每小时正点观测数据；能够有效的实现数据下载；能直接从显示屏上读取所需的数据；时钟误差不超过30秒/
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月；可以使用交流或直流供电 。
（一）采集器日常维护
1、采集器一般情况下无须日常维护，可定期用毛刷清理采集器的灰尘。注意不要带电拔插各种接线端子，不要带电撤换或安装传感器。如果发生故障则对相应部分做单独维护。
2、定期检查里面的交流输入指示灯、直流输出指示灯、充电指示灯是否正常。
3、每月打开采集器机箱，清理机箱内的杂物、灰尘，检查底部进线孔是否密封完好；采集器上不得放置物品。
4、每年春季对防雷设施进行全面检查，对接地电阻进行复测。
5、定期检查、维护的情况应记入值班日志中。对自动站数据有影响的摘入备注栏。 （二）数据采集器故障判断
数据采集器机箱内部右上角有一工作状态指示灯，可根据其状态判断故障：
1、正常工作状态下其红色指示灯为闪烁状态，闪烁间隔大概为3秒。闪烁间隔不对时有可能是采集程序走乱，这时采集数据也不正确，就需要重新启动数据采集器；
2、传感器有故障时，也可能影响采集程序的运行，这时可以先拔下采集器上所有传感器插头，只留供电端，重新开机，查看采集器工作是否正常。若正常，然后再依次插上传感器插头，判断是哪一个传感器引起的故障。
三、DY01电源常规维护
（一）采集器电源工作参数
1、采集器电源直接从2节蓄电池获取供电，可以使电源干扰大大降低。 开启电压12.3V--开始输出（工作） 关闭电压11.9V--关闭输出 开始充电12.7V 停止充电14.7V
通电时：先开直流开关，再开空气开关 断电时：先关空气开关，再关直流开关
在交流电断电的情况下，蓄电池可以给采集器供电2--3天。
2、DY01电源（CAWS-B型站）（见布局图）
D1为充电指示灯红色常亮, 表示给电瓶充电;不亮, 表示电瓶电已充满。 D2为直流输出: 绿色指示灯常亮为正常, 否则为不正常。
D3市电输入指示灯: 常亮有交流输入; 否则无交流输入（220v）。 3、DY03电源（CAWS-SE型站）（见布局图）
D1为绿色交流输入指示灯, 常亮为正常。
D2充电指示灯, 常亮表示给电瓶充电, 否则表示电瓶充满。 D3 绿色直流输出指示灯, 常亮为正常, 否则为不正常。
开关电源 限流电阻 接线柱 开关 D1 D2 D3 AWS-P23 电源避雷器 空气开关 DY01电源元件布局图
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市电输入
油机输入 过欠
压
保
护
器 太阳能输入
（二）采集器电池维护
电源的输入、输出、充电、充满、欠电、报警显示 抗干扰装置 电源变换限流 充 电 蓄电池 直流输出 电池检测，充电控制，输出控制 1、定期对采集器电池进行放电，放电时要随时用万用表进行观察，当蓄电池电压低于12V时，应立即进行充电。
2、定期检查各电源线是否有破损，接线处是否有松动现象；定期检查电源是否工作在正常状态。 （三）采集器电源故障检查
1、电源输出过低或过高，均会导致传感器或采集器工作异常。电源工作不正常，首先检查保险管。 2、若电源无输出，需要检查时，最好关闭开关、断开交流电源线，再顺序检查：输入、控制、输出等等。
3、若指示灯指示有输出，而采集器无电，则首先查看位于输出线上的输出保险管是否正常，然后查看连接线路情况；
4、交流指示灯不亮，则查看空气开关是否打开，电源变换器是否正常； 5、如果长期不使用电源系统，至少要半年给电池充电一次，充满为止。 四、串口隔离器（长线驱动器）
（一）串口隔离器的作用
串口隔离器在采集器与主控微机之间成对出现，它的作用： 1、防雷击和抗干扰信号。
2、提高传输信号的质量，加长传输距离（一般232口可传输距离≤100米）。
（二）串口隔离器的故障检查
它是一个光偶器件，检查损坏的方法是：同时去掉两个串口隔离器，两个口直接对接,若传输正常，说明串口隔离器损坏，应更换。 五、风速传感器常规维护
（一）风速传感器维护
1、风速传感器如果使用得当无须维护，若严重污染，将会堵塞转动部件与静止部件之间的缝隙，要清除积聚的污垢。
2、仪器工作几年后，轴承会出现磨损情况。表现为较高的启动转矩或风杯不能长期连续转动，此时应更换轴承。
3、每月清洁风杆（近地面部分）。 （二）风速示值超差或缺测故障检查
1、用万用表20VDC电压档量取：防雷板标号15端与16端之间的电压值是否在12V左右，逐级量值至横臂接线盒处；
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2、用万用表20VDC电压档量取：若风杯转动时，防雷板标号14端与16端之间的电压值是否在6V左右，逐级量值至横臂接线盒处； 六、风向传感器原理及维护
（一）风向传感器原理
EL15-2/2A是低启动风速的光电风向传感器。风向的信号发生装置是由风标转轴连接一个由风标带动的6至8位格雷码光码盘组成，码盘由七个等分的同心圆组成，由内到外分别作0、2、22、23、24、25、(26 、27)等分，相邻每份作透光与不透光处理，通过位于码盘两侧同一半径上的6至8对光电耦合器件输出相应的6至8位格雷码，码盘的上面安装有一组(6-8个)红外发光二极管，下面有一组光电转换器(6-8个)，都正对码盘的（7）个轨道。随风向标的转动，码盘下面的光电管接收到电码发生变化，每一个格雷码代表一个风向，分辨率为5.6至1.4度。每次只能变化一位，这种编码方法有助于消除乱码。
（二）风向传感器常规维护
1、风向传感器如果使用得当无须维护，若严重污染，将会堵塞转动部件与静止部件之间的缝隙，要清除积聚的污垢。
2、仪器工作几年后，轴承会出现磨损情况。表现为风杯部分响应灵敏度降低。此时应更换轴承。 3、随时观察风向、风速传感器是否有卡滞现象，若有应及时检查并报知省局装备中心维修。 （三）风向示值超差或缺测故障检查
1、用万用表20VDC电压档量取：防雷板标号15端与16端之间的电压值是否在12V左右，逐级量值至横臂接线盒处；
2、用万用表20VDC电压档量取：防雷板标号17端与16端之间的电压值是否在0~2.5V之间，逐级量值至横臂接线盒处
七、温度传感器的常规维护
（一）空气温度示值超差或缺测检查
1、取下温度传感器在防雷板上的插头（防雷板1-4号线），用万用表电阻200Ω档量取：温度传感器标号1，2任一端与3，4任一端之间的电阻值是否在80Ω-120Ω之间；
2、用万用表电阻200Ω档量取：温度传感器标号1，2端之间的电阻值是否在1-8Ω之间，3，4端之间的电阻值是否也在1-8Ω之间；
3、若以上1、2项测量中，有一项指标超出范围，应在百叶箱内传感器与接线的接头处继续测量，且注意观察接头是否有接触不良的现象。如果以上测量均不能满足2、3项测量中的要求，则应更换温度传感器。
（二）铂电阻温度传感器温度计算 关于温度计算（见图示）： 测V1、V2值即可求得Rt: ? HMP45D采用四线制,计算公式如下: Rt=R0*V1/V2 温度计算公式：T=A+B*Rt+C*Rt2 T = ( R – 100 )/0.39
注意:
1.使用可以测量四线制铂电阻的电表； 2.测量时要保证Pt100铂电阻表面及
Rt 管脚的清洁干燥。
（三）电容湿度传感器结构 V1 ? 上部电极
– 由传导材料做成
– 保护传感器的主要材料不受灰尘,污垢和导电粒子的影响. – 使水蒸汽通过
– 做为电容两极中的一极
? 活性材料
– 活性聚合物薄膜
– 吸收水蒸汽: 吸收量和周围环境的相对湿度有函数关系
? 下部电极
恒流源 A R0 V2 5