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摘要:本文以區域自動氣象站通信故障為例，介紹了區域自動氣象站的基本情況、設備故障分析和判斷的基本原則和通信故障，為基層氣象保障人員提供參考。本文希望通過分析這次通信故障，為以后出現類似通信故障提供幫助。

關鍵詞:區域自動氣象站；通信故障；基本原則

1引言

區域自動氣象站已成為我國綜合氣象觀測系統的重要組成部分。區域站觀測網，提供了區域性高時空分辨率的中小尺度災害性天氣、局部環境和區域氣候等觀測數據，加強當地的氣象監測手段、提高氣象服務能力[1]，對地方政府服務形成支撐。隨著氣象現代化建設的迅速推進[2]，福建省于2019年1月已實現四要素以上自動氣象站鄉鎮全覆蓋。為了更好地為氣象服務提供及時準確的數據，站點的維修保障就顯得異常重要。近三年福建省區域自動氣象站的故障統計：2016年全年區域自動氣象站故障648次，其中通信故障184次，占比28.4%，2017年全年區域自動氣象站故障411次，其中通信故障123次，占比29.93%，2018年全年區域自動氣象站故障361次，其中通信故障100次，占比27.7%。從近三年的統計可以看出，通信故障占比接近三成，是區域自動氣象站常見的故障之一。

2區域自動氣象站概述

區域自動氣象站主要由主要由采集器、傳感器、供電設備和通訊模塊等組成[3]。目前在用的區域自動氣象站主要有CAWS600RT四要素和CAWS600和DZZ5六要素。它們之間的區別主要有：（1）使用的采集器和傳感器的型號不同。（2）前者主要采集降水、溫度、風向、風速等數據，后者主要采集降水、溫度、風向、風速、濕度、氣壓等數據。（3）前者的通信模塊集成在采集器上的，后者有獨立的通信服務器。（4）前者通過6V蓄電池供電，后者通過12V蓄電池供電。區域自動氣象站主要通過太陽能蓄電池供電，傳感器采集氣象要素，采集的氣象要素數據傳輸到采集器上處理，處理后的數據通過通信服務器發送回中心站服務器。

3設備故障分析和判斷的基本原則

設備故障，一般是指設備或系統在使用中喪失或降低其規定功能的現象[4]。當自動氣象站出現故障時，應按照故障分析和判斷的基本原則，進行合理、快速的排查：（1）安全原則，設備不能進行帶電拔插和更換，操作時要先將設備斷電。（2）邏輯原則，即依據電路原理分析的原則。例如，某一氣象要素出現問題時，大概率是該要素相應的傳感器或線路出現問題，小概率是采集器的相應模塊出現問題，不可能是通訊和電源的問題。（3）分解原則。自動氣象站由很多系統和設備組成，有時分析的結果可能是多個原因和多個設備的故障。在這種情況下，要斷開部分連線，把整個自動氣象站系統分解成幾個部分來排查。（4）替代原則。用好的組件設備代替可能出現故障的組件設備，若故障現象消失，則說明分析判斷正確。

4通信故障

通信故障最明顯的特點是故障期間的數據信息儲存在采集器上，當通信恢復正常后，故障期間的數據信息會補傳到中心站服務器上。造成通信故障的原因主要有：（1）通信服務器故障。（2）通信服務器外接天線接觸不好或故障。（3）SIM卡接觸不好、氧化、損壞、欠費。（4）運營商網絡服務故障。可以通過觀察網絡指示燈的閃爍情況來判斷通信故障：每三秒鐘閃爍一次，代表設備能夠正常接收到無線網絡信號；每一秒鐘閃爍一次，表明設備無線模塊正在搜尋無線網絡信號，設備不能正常通信；指示燈熄滅，表明設備關閉無線通訊模塊。

5故障實例處理及分析

故障現象：2018年11月07日15時在上行監控網站上發現區域站建甌東游環保站報文缺報。故障處理：報文缺報的情況可以分為三種：采集器故障、通信服務器故障和電源故障。到現場排查，測量電池電壓12.7V，采集器供電電壓12.6V，通信服務器供電電壓12.6V，所有電壓均正常，排除電源故障。檢查通信服務器，發現TG04通信服務器網絡燈閃爍不正常，為一秒鐘閃爍一次。撥打該站點SIM卡號碼，判斷是否為SIM卡停機欠費引起的通信故障，經確認為正常；關閉設備電源，檢查外接天線也正常；取出通信服務器里的SIM卡，查看SIM卡的金屬芯片是否氧化，發現SIM卡表面存在些許氧化現象，更換SIM卡，更換后查看站點數據，站點數據報文恢復正常上傳并補傳了昨日15時至今日恢復前的數據。數據有進行補傳說明在缺報的這段時間里，采集器是正常工作的，只是數據報文沒有發送出去，存儲在采集器里，通信恢復后進行補傳，確認本次故障為通信故障。在數據恢復上傳半小時后，報文又停止上傳，通訊服務器網絡燈閃爍又變為一秒鐘閃爍一次。使用筆記本連接通訊服務器，檢查通訊服務器參數設置為正常。由于有補傳數據，故排除主采集器故障。更換通信服務器后數據恢復上傳，但半小時后又停止上傳，故也排除了通服務器故障。現可能為運營商網絡信號問題，聯系網絡運營商發現該地2G信號正常，要求運營商增強該站點附近GPRS信號強度后，數據恢復正常傳輸。故障分析：目前大部分區域自動氣象站仍使用2G網絡進行數據通信，由于電信部門2G通信設備的語音和數據共享信道資源，語音通信優先級高。所以當信號強度較弱時，語音業務正常，數據服務不能正常使用。此次故障中每次斷電重啟后數據都會在一段時間內恢復上傳，主要可能是重啟設備時設備會加大功率搜尋無線網絡信號，所以每次重啟后都能正常登錄無線網絡。可當設備穩定工作，功率恢復正常后，信號強度達不到設備要求，又無法正常登錄無線網絡。

6結束語

區域自動站通信故障是目前比較常見且高發的故障，原因有多種，需要維修人員在處理時保持冷靜，認真分析問題的本源。目前通信故障多發的原因主要有：（1）隨著氣象探測站網布局的不斷完善[5]，越來越多的區域自動氣象站安裝在信號強度較弱的野外，導致無線數據傳輸誤碼率增大，從而導致不能正常登陸GPRS數據網絡。（2）隨著4G網絡的普及和5G網絡的到來，2G網絡將逐漸退出歷史的舞臺，運營商對2G網絡的維護力度也逐漸減弱，但目前大部分區域自動氣象站仍使用2G網絡進行數據通信。（3）區域自動氣象站為野外無人值守站，設備的老化、損壞和SIM卡的氧化。為應對這些狀況，目前部分區域自動氣象站加裝了一套北斗衛星通信系統，實現兩路信號的傳輸，北斗系統覆蓋范圍廣，無通信盲區，在GPRS信號出現問題時，能夠保障數據信息的正常傳輸。區域自動氣象站也已開始升級為4G網絡通信。每年需定期巡檢，查看設備狀態，對有問題的部件進行更換。

作者:郭耀偉 沈文輝 林銀杰 單位:福建省南平市氣象局