自动气象站通信故障处理分析

摘要:本文以区域自动气象站通信故障为例，介绍了区域自动气象站的基本情况、设备故障分析和判断的基本原则和通信故障，为基层气象保障人员提供参考。本文希望通过分析这次通信故障，为以后出现类似通信故障提供帮助。

关键词:区域自动气象站；通信故障；基本原则

1引言

区域自动气象站已成为我国综合气象观测系统的重要组成部分。区域站观测网，提供了区域性高时空分辨率的中小尺度灾害性天气、局部环境和区域气候等观测数据，加强当地的气象监测手段、提高气象服务能力[1]，对地方政府服务形成支撑。随着气象现代化建设的迅速推进[2]，福建省于2019年1月已实现四要素以上自动气象站乡镇全覆盖。为了更好地为气象服务提供及时准确的数据，站点的维修保障就显得异常重要。近三年福建省区域自动气象站的故障统计：2016年全年区域自动气象站故障648次，其中通信故障184次，占比28.4%，2017年全年区域自动气象站故障411次，其中通信故障123次，占比29.93%，2018年全年区域自动气象站故障361次，其中通信故障100次，占比27.7%。从近三年的统计可以看出，通信故障占比接近三成，是区域自动气象站常见的故障之一。

2区域自动气象站概述

区域自动气象站主要由主要由采集器、传感器、供电设备和通讯模块等组成[3]。目前在用的区域自动气象站主要有CAWS600RT四要素和CAWS600和DZZ5六要素。它们之间的区别主要有：（1）使用的采集器和传感器的型号不同。（2）前者主要采集降水、温度、风向、风速等数据，后者主要采集降水、温度、风向、风速、湿度、气压等数据。（3）前者的通信模块集成在采集器上的，后者有独立的通信服务器。（4）前者通过6V蓄电池供电，后者通过12V蓄电池供电。区域自动气象站主要通过太阳能蓄电池供电，传感器采集气象要素，采集的气象要素数据传输到采集器上处理，处理后的数据通过通信服务器发送回中心站服务器。

3设备故障分析和判断的基本原则

设备故障，一般是指设备或系统在使用中丧失或降低其规定功能的现象[4]。当自动气象站出现故障时，应按照故障分析和判断的基本原则，进行合理、快速的排查：（1）安全原则，设备不能进行带电拔插和更换，操作时要先将设备断电。（2）逻辑原则，即依据电路原理分析的原则。例如，某一气象要素出现问题时，大概率是该要素相应的传感器或线路出现问题，小概率是采集器的相应模块出现问题，不可能是通讯和电源的问题。（3）分解原则。自动气象站由很多系统和设备组成，有时分析的结果可能是多个原因和多个设备的故障。在这种情况下，要断开部分连线，把整个自动气象站系统分解成几个部分来排查。（4）替代原则。用好的组件设备代替可能出现故障的组件设备，若故障现象消失，则说明分析判断正确。

4通信故障

通信故障最明显的特点是故障期间的数据信息储存在采集器上，当通信恢复正常后，故障期间的数据信息会补传到中心站服务器上。造成通信故障的原因主要有：（1）通信服务器故障。（2）通信服务器外接天线接触不好或故障。（3）SIM卡接触不好、氧化、损坏、欠费。（4）运营商网络服务故障。可以通过观察网络指示灯的闪烁情况来判断通信故障：每三秒钟闪烁一次，代表设备能够正常接收到无线网络信号；每一秒钟闪烁一次，表明设备无线模块正在搜寻无线网络信号，设备不能正常通信；指示灯熄灭，表明设备关闭无线通讯模块。

5故障实例处理及分析

故障现象：2018年11月07日15时在上行监控网站上发现区域站建瓯东游环保站报文缺报。故障处理：报文缺报的情况可以分为三种：采集器故障、通信服务器故障和电源故障。到现场排查，测量电池电压12.7V，采集器供电电压12.6V，通信服务器供电电压12.6V，所有电压均正常，排除电源故障。检查通信服务器，发现TG04通信服务器网络灯闪烁不正常，为一秒钟闪烁一次。拨打该站点SIM卡号码，判断是否为SIM卡停机欠费引起的通信故障，经确认为正常；关闭设备电源，检查外接天线也正常；取出通信服务器里的SIM卡，查看SIM卡的金属芯片是否氧化，发现SIM卡表面存在些许氧化现象，更换SIM卡，更换后查看站点数据，站点数据报文恢复正常上传并补传了昨日15时至今日恢复前的数据。数据有进行补传说明在缺报的这段时间里，采集器是正常工作的，只是数据报文没有发送出去，存储在采集器里，通信恢复后进行补传，确认本次故障为通信故障。在数据恢复上传半小时后，报文又停止上传，通讯服务器网络灯闪烁又变为一秒钟闪烁一次。使用笔记本连接通讯服务器，检查通讯服务器参数设置为正常。由于有补传数据，故排除主采集器故障。更换通信服务器后数据恢复上传，但半小时后又停止上传，故也排除了通服务器故障。现可能为运营商网络信号问题，联系网络运营商发现该地2G信号正常，要求运营商增强该站点附近GPRS信号强度后，数据恢复正常传输。故障分析：目前大部分区域自动气象站仍使用2G网络进行数据通信，由于电信部门2G通信设备的语音和数据共享信道资源，语音通信优先级高。所以当信号强度较弱时，语音业务正常，数据服务不能正常使用。此次故障中每次断电重启后数据都会在一段时间内恢复上传，主要可能是重启设备时设备会加大功率搜寻无线网络信号，所以每次重启后都能正常登录无线网络。可当设备稳定工作，功率恢复正常后，信号强度达不到设备要求，又无法正常登录无线网络。

6结束语

区域自动站通信故障是目前比较常见且高发的故障，原因有多种，需要维修人员在处理时保持冷静，认真分析问题的本源。目前通信故障多发的原因主要有：（1）随着气象探测站网布局的不断完善[5]，越来越多的区域自动气象站安装在信号强度较弱的野外，导致无线数据传输误码率增大，从而导致不能正常登陆GPRS数据网络。（2）随着4G网络的普及和5G网络的到来，2G网络将逐渐退出历史的舞台，运营商对2G网络的维护力度也逐渐减弱，但目前大部分区域自动气象站仍使用2G网络进行数据通信。（3）区域自动气象站为野外无人值守站，设备的老化、损坏和SIM卡的氧化。为应对这些状况，目前部分区域自动气象站加装了一套北斗卫星通信系统，实现两路信号的传输，北斗系统覆盖范围广，无通信盲区，在GPRS信号出现问题时，能够保障数据信息的正常传输。区域自动气象站也已开始升级为4G网络通信。每年需定期巡检，查看设备状态，对有问题的部件进行更换。

作者:郭耀伟 沈文辉 林银杰 单位:福建省南平市气象局