發(fā)布時(shí)間：所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：通過綜合氣象觀測運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)對黑龍江省高空探測設(shè)備和地面觀測設(shè)備常見故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，著重分析了新一代天氣雷達(dá)和自動(dòng)氣象站常見故障。自2016年自動(dòng)氣象站觀測采用雙套站并軌運(yùn)行以來，數(shù)據(jù)要素缺測問題頻發(fā)，迫切需要解決。此外，對探空雷達(dá)、
摘要：通過綜合氣象觀測運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)對黑龍江省高空探測設(shè)備和地面觀測設(shè)備常見故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，著重分析了新一代天氣雷達(dá)和自動(dòng)氣象站常見故障。自2016年自動(dòng)氣象站觀測采用雙套站并軌運(yùn)行以來，數(shù)據(jù)要素缺測問題頻發(fā)，迫切需要解決。此外，對探空雷達(dá)、自動(dòng)土壤水分站、閃電定位儀故障進(jìn)行分析，對各類觀測設(shè)備故障分類總結(jié)，找出其產(chǎn)生的原因。針對黑龍江省的實(shí)際情況提出了設(shè)備維護(hù)維修建議，這對提高全省氣象觀測設(shè)備的運(yùn)行保障能力具有重要意義。
關(guān)鍵詞：綜合氣象觀測運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng),并軌運(yùn)行,要素缺測,運(yùn)行保障
綜合氣象觀測運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)(ASOM)是中國氣象局氣象探測中心于2010年完成設(shè)計(jì)和建設(shè)的集運(yùn)行監(jiān)控、維護(hù)維修、裝備供應(yīng)保障、站網(wǎng)信息、綜合分析評估、綜合顯示、信息服務(wù)和系統(tǒng)管理于一體的中國氣象局業(yè)務(wù)系統(tǒng)[1-3]。其中，運(yùn)行監(jiān)控部分主要是對新一代天氣雷達(dá)、探空系統(tǒng)、自動(dòng)氣象站、自動(dòng)土壤水分站和閃電定位儀的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，如圖1所示。維護(hù)維修部分對各種設(shè)備故障情況、停機(jī)情況、巡檢情況、維護(hù)維修情況進(jìn)行跟蹤，如圖2所示。
對各種氣象觀測設(shè)備常見故障進(jìn)行歸納總結(jié)，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，可以更好地指導(dǎo)臺站人員進(jìn)行氣象觀測設(shè)備的維護(hù)維修，這具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。ASOM注重氣象設(shè)備的運(yùn)行可靠性，采用業(yè)務(wù)可用性作為業(yè)務(wù)考核指標(biāo)。除了新一代天氣雷達(dá)之外，其他觀測設(shè)備以數(shù)據(jù)到報(bào)及數(shù)據(jù)質(zhì)量作為設(shè)備運(yùn)行狀況的判定依據(jù)。這難免會(huì)受到通訊傳輸和數(shù)據(jù)質(zhì)量控制算法的影響，在體現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)方面存在很大的局限性。近年來，我國氣象觀測設(shè)備的運(yùn)行保障工作在技術(shù)手段、體制機(jī)制上得到了快速發(fā)展，在氣象設(shè)備生產(chǎn)定型上更加注重設(shè)備的可監(jiān)控性設(shè)計(jì)。
運(yùn)行監(jiān)控作為全國性的業(yè)務(wù)工作，通過設(shè)立專門運(yùn)行監(jiān)控業(yè)務(wù)機(jī)構(gòu)、多級監(jiān)控系統(tǒng)等使其在內(nèi)涵和外延上發(fā)生了變化。監(jiān)控的范疇由單一向綜合方向轉(zhuǎn)變，由最初對數(shù)據(jù)傳輸情況的監(jiān)控向設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、觀測站網(wǎng)、運(yùn)行保障和探測質(zhì)量等方面發(fā)展[4-5]。
1氣象觀測設(shè)備常見故障及分析
1.1新一代天氣雷達(dá)
在新一代天氣雷達(dá)運(yùn)行的過程中，發(fā)生故障的類別有發(fā)射系統(tǒng)故障、監(jiān)控系統(tǒng)故障、天線/饋線系統(tǒng)故障、接收機(jī)/信號處理機(jī)故障、光纖系統(tǒng)故障、伺服系統(tǒng)故障和數(shù)據(jù)處理與顯示終端故障[6]。這些故障會(huì)影響雷達(dá)數(shù)據(jù)的正常上傳，對氣象預(yù)報(bào)產(chǎn)生一定的影響。發(fā)射系統(tǒng)常見的故障備件有調(diào)制器、風(fēng)機(jī)、開關(guān)組件、觸發(fā)器、可控硅、燈絲電源、泵臺電源和磁場電源等。
這些備件出現(xiàn)故障的原因有，全天候運(yùn)轉(zhuǎn)而導(dǎo)致老化磨損，高壓過流導(dǎo)致劇烈發(fā)熱而被擊穿，電壓不穩(wěn)導(dǎo)致備件被擊穿等。接收系統(tǒng)主要故障備件有混頻/前置中放、頻綜、IF放大/限幅器。接收系統(tǒng)故障主要有，頻率源損壞或頻綜濾波器無輸出造成掃描無回波，IQ相位檢波器故障導(dǎo)致回波出現(xiàn)大量噪點(diǎn)，信號處理器損壞導(dǎo)致回波為圓餅圖，接口機(jī)接口板線纜的衰減和線性通道增益常數(shù)的設(shè)置不合理會(huì)導(dǎo)致回波強(qiáng)度的過強(qiáng)或過弱等。
天饋系統(tǒng)主要故障備件有波導(dǎo)及波導(dǎo)開關(guān)、匯流環(huán)及碳刷、周角盒等。長時(shí)間工作造成的磨損會(huì)導(dǎo)致匯流環(huán)和碳刷的損害，惡劣的溫濕度環(huán)境會(huì)造成誤差電壓波動(dòng)幅度大，導(dǎo)致天線和高壓器件故障。伺服系統(tǒng)俯仰電機(jī)和方位電機(jī)故障易多發(fā)，原因主要有長時(shí)間連續(xù)工作的磨損;碳刷長時(shí)間工作導(dǎo)致碳粉聚集，造成短路燒毀電機(jī);漏油導(dǎo)致方位減速箱故障等。通訊系統(tǒng)主要故障備件有上光纖線路板和光端機(jī)，監(jiān)控系統(tǒng)主要故障備件有監(jiān)控主板，其他故障備件有電源保險(xiǎn)、空氣開關(guān)等。
另外，經(jīng)常出現(xiàn)虛假報(bào)警、狀態(tài)文件/產(chǎn)品文件未到報(bào)(狀態(tài)文件上傳軟件故障/產(chǎn)品文件上傳軟件故障)等情況。部分臺站人員單據(jù)填寫不規(guī)范特別是停機(jī)時(shí)間和維護(hù)時(shí)間填寫不規(guī)范也會(huì)影響業(yè)務(wù)可用性。
1.2探空雷達(dá)
在探空雷達(dá)運(yùn)行過程中發(fā)生故障的主要是雷達(dá)附屬設(shè)備，視頻攝像頭故障、俯仰電機(jī)皮帶老化、WT9線纜破損、天線控制盒故障等是常見故障[7]。部分雷達(dá)在大修后器件耐老化程度和硬件質(zhì)量與大修前相比有所下降，尤其是攝像頭，影響到的臺站比較多。
1.3自動(dòng)氣象站
黑龍江省在網(wǎng)運(yùn)行的國家級自動(dòng)氣象站共84部，當(dāng)前，全省各臺站都處于雙套站并軌運(yùn)行狀態(tài)，一代站以長春氣象儀器廠生產(chǎn)的系列產(chǎn)品為主、華創(chuàng)產(chǎn)品為輔，二代站為中國華云技術(shù)開發(fā)公司生產(chǎn)的系列產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自動(dòng)氣象站運(yùn)行過程中發(fā)生故障的類別有傳感器故障、供電系統(tǒng)故障、軟件和業(yè)務(wù)終端設(shè)備故障、采集器故障和通訊傳輸設(shè)備故障等[8-10]。
全省各部自動(dòng)站的到報(bào)率均接近100%，業(yè)務(wù)可用性在每年5月和6月最低，這是由于汛期前自動(dòng)站年度現(xiàn)場標(biāo)定工作中因工作需要對被檢定自動(dòng)站斷電，從而產(chǎn)生了錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，以及傳感器更換過程中環(huán)境改變，導(dǎo)致一定時(shí)間段的數(shù)據(jù)發(fā)生較大變化，并且各類要素?cái)?shù)據(jù)回歸到真實(shí)數(shù)據(jù)需要一定的時(shí)間。
另外，地溫傳感器故障和線路調(diào)整也是造成數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的常見原因。同時(shí)，在新軟件的應(yīng)用過程中，軟件不太穩(wěn)定以及臺站觀測人員操作不熟練也會(huì)造成部分臺站要素缺測和部分要素?cái)?shù)據(jù)跳變[11-13]。線纜損壞和地溫傳感器故障也是常見故障，臺站線纜已經(jīng)在2015年更換為鎧裝電纜，問題得到一定程度的解決。現(xiàn)已對各觀測站配備了足夠的備份地溫傳感器，故障出現(xiàn)時(shí)能及時(shí)更換。
2套站并軌運(yùn)行時(shí)，數(shù)據(jù)中心會(huì)收到2份報(bào)文，一代站有時(shí)候傳輸快先入庫，二代站報(bào)文無法覆蓋一代站報(bào)文，還是會(huì)造成能見度、固態(tài)降水等要素的缺測。臺站計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)中心授時(shí)時(shí)間不一致時(shí)，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)延遲傳輸。二代站發(fā)生故障未及時(shí)切換到一代站，觀測員沒有用一代站數(shù)據(jù)訂正，會(huì)造成全要素缺測;在及時(shí)切換到一代站的情況下，因一代站沒有能見度、固態(tài)降水等要素，會(huì)造成這些要素缺測。此外，采集器故障也會(huì)導(dǎo)致報(bào)文內(nèi)容為空。
1.4土壤水分自動(dòng)觀測站
土壤水分站運(yùn)行過程中發(fā)生故障的類別有傳感器故障、數(shù)據(jù)采集器故障、供電單元故障、氣象專網(wǎng)通訊傳輸模塊故障和GPRS模塊故障[14]。臺站使用宏電模塊進(jìn)行無線通訊，部分臺站所處地?zé)o線信號差、信號不穩(wěn)定，均會(huì)造成數(shù)據(jù)時(shí)有時(shí)無。
1.5閃電定位儀
在閃電定位儀運(yùn)行過程中發(fā)生的故障類型有，電子盒故障、信號線破損、接收器故障、AC/DC轉(zhuǎn)換器故障、UPS故障和通訊設(shè)備故障等[15-16]。在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，國家級ASOM與省級ASOM的結(jié)果不一致的情況時(shí)有出現(xiàn)，個(gè)別臺站有時(shí)國家級監(jiān)控平臺有數(shù)據(jù)，但省級平臺無數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸存在較大問題，外網(wǎng)通信故障比較多，影響數(shù)據(jù)上傳。設(shè)備從2006年啟用至今，部分臺站出現(xiàn)設(shè)備芯片老化現(xiàn)象，導(dǎo)致一些臺站出現(xiàn)通訊設(shè)備故障。進(jìn)入冬季后，我省北部林區(qū)夜晚氣溫極低，經(jīng)常導(dǎo)致一些臺站設(shè)備運(yùn)行異常。
2氣象觀測設(shè)備運(yùn)行保障建議
全省新一代天氣雷達(dá)站建站時(shí)間分布跨度大，問題主要體現(xiàn)在部分臺站的設(shè)備老化和新建臺站的設(shè)備磨合方面。部分臺站已運(yùn)行10年以上，雷達(dá)主機(jī)設(shè)備開始顯現(xiàn)老化狀態(tài)。按國家局相關(guān)主管部門要求，現(xiàn)已開始對雷達(dá)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行控制。部分自動(dòng)站備件沒有專人負(fù)責(zé)保管，不能及時(shí)將損壞的備件交付省數(shù)據(jù)中心更換，在這方面需要加強(qiáng)管理。土壤水分站多數(shù)蓄電池使用時(shí)間超過5年，有些電池不能正常工作，導(dǎo)致儀器停運(yùn)，需要更換。
儀器存在人為毀壞現(xiàn)象，需要臺站人員細(xì)致細(xì)心，同時(shí)應(yīng)定期巡查。設(shè)備采用太陽能供電，黑龍江省冬季降雪時(shí)長量大，積雪常將太陽能板覆蓋，不能保證設(shè)備供電，會(huì)影響臺站的正常運(yùn)行，所以，需要臺站人員加強(qiáng)巡檢巡查，及時(shí)清理積雪。另外，長時(shí)間陰雨天氣也會(huì)導(dǎo)致太陽能板產(chǎn)生的電能不足，影響設(shè)備運(yùn)行。
黑龍江省按照業(yè)務(wù)規(guī)范和工作實(shí)際情況制定了全省閃電定位儀巡檢規(guī)范，每年對全省閃電定位儀進(jìn)行巡檢，為提高閃電定位儀的穩(wěn)定性和可靠性，及時(shí)排除故障隱患，提供了有力保障。黑龍江省緯度高，冬季溫度極低，這對設(shè)備的耐寒性提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，需要廠家在儀器耐低溫方面有所改進(jìn)，以便適應(yīng)黑龍江省高寒的天氣情況。另外，要加大臺站備件儲備，省級保障人員可通過遠(yuǎn)程指導(dǎo)方式解決故障問題，這是高效快速的方法。同時(shí)，要加強(qiáng)臺站人員在維護(hù)和操作方面的培訓(xùn)，進(jìn)一步加強(qiáng)日常巡查、維護(hù)工作，從而提高設(shè)備保障能力。
3結(jié)束語
全省氣象觀測設(shè)備的種類和數(shù)量越來越多，設(shè)備保障人員的壓力加大，需要充實(shí)和加強(qiáng)保障人員力量，加強(qiáng)對各級人員的培訓(xùn)。當(dāng)前北斗通信設(shè)備正在建設(shè)，數(shù)據(jù)傳輸途徑豐富多樣，這將會(huì)改善數(shù)據(jù)傳輸狀況。氣象觀測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的評判標(biāo)準(zhǔn)要由以觀測數(shù)據(jù)到報(bào)情況及到報(bào)數(shù)據(jù)的質(zhì)量狀況為主要依據(jù)變?yōu)橐栽O(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、氣象觀測元數(shù)據(jù)、氣象觀測數(shù)據(jù)和氣象保障業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為依據(jù)，以自動(dòng)觀測與人工觀測相結(jié)合等方法來推動(dòng)氣象觀測運(yùn)行監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1]梁海河，孟昭林，張春暉，等.綜合氣象觀測運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)[J].氣象，2011，37(10)：1292-1300.
[2]裴翀，宋連春，吳可軍，等.我國綜合氣象觀測運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].氣象，2011，37(2)：213-218.
[3]李峰，秦世廣，周薇，等.綜合氣象觀測運(yùn)行監(jiān)控業(yè)務(wù)及系統(tǒng)升級設(shè)計(jì)[J].氣象科技，2014，42(4)：539-544.
[4]李雁，李峰，郭維，等.氣象觀測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)綜合判定技術(shù)應(yīng)用[J].南京信息工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2016，8(5)：439-445.
[5]薛風(fēng)國，侯飆，韓亮，等.綜合氣象觀測運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控信息的標(biāo)準(zhǔn)化與傳輸[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45(20)：190-195.
[6]劉維成，張宇飛，楊曉軍，等.新一代天氣雷達(dá)故障分析與日常維護(hù)[J].甘肅科技，2009，25(23)：66-68.
[7]羅雄光，陳杰呼，吳華斌.L波段探空雷達(dá)常見故障分析與維修[J].氣象水文海洋儀器，2009(4)：104-106.
[8]李鑒.新型自動(dòng)氣象站的常見故障分析與處理[J].南方農(nóng)業(yè)，2015，9(27)：209-221.[9]楊燕.新型自動(dòng)氣象站常見故障及維護(hù)管理[J].農(nóng)業(yè)科技與信息，2016(23)：45-48.[10]楊正軍，劉婷，羅勇.新型自動(dòng)氣象站儀器設(shè)備保障及維護(hù)[J].低碳世界，2017(6)：16-17.
[11]周青，梁海河，李雁，等.自動(dòng)氣象站故障分析排除方法[J].氣象科技，2012，40(4)：567-570.
[12]任建剛，王軍.自動(dòng)氣象站故障分析與維護(hù)[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2014，34(1)：166-167.
[13]鐘日南，田應(yīng)花.新型自動(dòng)氣象站日常運(yùn)行故障分析及處理[J].吉林農(nóng)業(yè)，2017(21)：107.
[14]侯飆，韓書新，隋丹，等.自動(dòng)土壤水分觀測站常見故障分析及維護(hù)[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2017(8)：65-66.
[15]黎志波，劉達(dá)新，李毅聰.ADTD閃電定位系統(tǒng)異常故障分析[J].陜西氣象，2015(2)：47-48.
[16]虞蘇青，周楓.ADTD型閃電定位儀故障分析與處理[J].貴州氣象，2011，35(6)：44-46
