1、芬兰维萨拉 301 自动气象站安装及维护概述MAWS301 型自动气象站是芬兰维萨拉公司生产的多要素自动站，自动气象站由传感器、采集器、通信模块等组成。各种传感器和数据采集器安装在室外，通过通信模块将数据传输至终端微机。以下对传感器的安装，及基本维护知识进行讲解。目 录1风速、风向传感器的安装-22雨量传感器的安装-33温湿度传感器的安装-44压力传感器的安装 -55. 采集器的安装与维护-56. 交流电源-87. 太阳能电源-108. 防雷措施-119. 自动站运行维护管理-1221风速、风向传感器的安装 超音速测风传感器 WAS425A1 - 避鸟器 2 - 传感器机身 3 - 16 寸六
2、角螺栓 4 传感器臂 5 - 铁箍超音速测风传感器 WAS425A 的结构如图所示。避鸟器主要用于防止飞禽在传感器上站立及筑巢。在安装超音速传感器之前，我们将在高于传感器顶部数米处安装接闪器，并使其良好接地，以减少传感器遭受雷击的几率。具体安装过程如下：1）使用 L 形内六角扳手拆卸六角螺栓，使其脱离传感器机身。2）将传感器缆线穿过水平横杆，并将连接器保留在垂直竖管内。3）将缆线连至传感器。4）使用六角螺栓将传感器固定至垂直竖管的传感器臂上。5）使用铁箍将传感器臂与 60mm 圆杆连接固定。超音速测风传感器安装完毕后，我们即开始校正测风传感器的方位，使其测量所得的风向数值准确。由于设备的水平横
3、杆在出厂前并未标定具体对应的指向，因而，我们需选出其中一端对准正北方向，另一端即指向正南方向。同时，在调试的过程中，我们还需将旋转传感器的机身，调整其中两条测针的延长线使其与南北方向相重合，如图 所示。具体调试过程如下：1）使用罗盘或指南针来确定水平横杆所指的方向为正南北方向，其中连有传感器的一端应对准正北方向。深圳市气象服务有限公司 3超音速测风传感器 WAS425A 方位校正2）若校正工作不易操作，可适当降低横杆高度，确保方位准确无误。3）松开传感器与圆杆相连接的铁箍，旋转传感器机身，使其中两条测针的延长线与南北方向相重合（如图 所示） 。4）升高水平横杆的高度。2雨量传感器的安装2.1)
4、雨量传感器 RH13 安装在安装雨量传感器之前，应先用螺钉将其固定在一块平板上，再将该平板安装到地面上，如图所示。为了防止在运输过程中遭到损坏，雨量桶的倾斜斗的机械部分已被牢牢固定。因而，在开始安装之前，需旋开固定该部分的蝶形螺目，并去掉垫置在倾斜斗下方的泡沫，使得倾斜斗能4自由倾倒水滴。雨量桶底板安装的具体程序如下：2.2)雨量桶底板安装1）按照图中所示将雨量桶固定于底板上。2）按照图中所示尺寸在雨量桶底板上分别打出三个直径为 6.5mm 的小孔，并打去毛刺。3）将底板用木钉固定到松软的地面上，见图 。若装设雨量桶的区域为质地较为坚硬的地面，如水泥地面，则应改用螺钉或罗威套管来固定底板。4）
5、使用水平计来调整底板平面，确保其保持水平，从而不致产生系统误差。置于观测场指定位置，底盘用三个螺钉固定在混凝土底座上。要求安装牢固，盛水器口水平。3温湿度传感器的安装3.1）传感器臂杆的安装使用两枚螺栓来将传感器臂杆固定于垂直杆架上。横杆的正确高度为距离地面 1.52 米。在安装的过程中使用水准器来调节横杆的位置，使其最终保持水平。深圳市气象服务有限公司 5传感器臂杆安装图3.2）QMH102 温湿度传感器的具体安装如下：（1）使用两枚螺钉将防辐射罩固定于传感器横臂之上。（2）将温湿度探头伸入防辐射罩之内。（3）旋上固定的螺钉。（4）将连接传感器与采集器的导线引入防辐射罩内，并与温湿度传感器连
6、接。（5）把导线的另一端连接至采集器的相应接口。4压力传感器的安装 通过打开采集器的面板，我们可以看到 PMT16A 压力传感器已被放置于采集器的 CPU 底板上（见图） 。该传感器已通过一枚螺钉固定于采集板的连接器上。因此该传感器无需安装人员另行安装。5. 采集器的安装与维护6采集器机箱用来装纳数据采集器、电源整流器、备用电池和其它不宜长期暴露在大气中的电源、通信设备。在机箱的背部有两枚托架，用来连接机箱与直径为 100mm 的杆架。机箱防置的位置应保证机箱顶部与操作人员眼睛的高度大致相当，即距离地面 1.51.7m 的高度，以便于操作人员使用。芬兰维萨拉 MAWS301 采集器机箱1 =辐
7、射屏蔽 2 =密封固件 3 =可倾斜板与导轨 4 =电池安放的地方 5 = QML201 采集器模块 6 =端子板 7 =电池稳压器 8 =连接法兰深圳市气象服务有限公司 75.1）硬件接线图湿度预留口电源STATUS状态灯内存卡插槽EHLCCH 0EHLCCH 1EHLCCH 2EHLCCH 3FEHLCFEHLCCH ACH BSD+SD-RXDTXDGNDCOM1COM0A1A2A3A4A5B1B2B3B4B5MOD1MOD2CLHECH 0CLHECLHECLHEGND+BATTGND+ExtDCCH 0CH 0CH 05-14V/8-16VPOWER温度门阀预留口雨量COM1COM0
8、风向风速气压预留口QML201 接线图85.2）QML201采集器复位按钮短复位（复位按钮按下快速）执行相同的复位 为使该命令并重新启动程序。长复位 （按下复位按钮，保持几秒钟） 重新启动了的空白安装程序。如果由于某种原因损坏的配置, 当按下复位按钮通讯参数恢复到它们的默认值。6 交流电源6.1） 芬兰 VAISALA MAWS 301 型自动气象站电源系统组成部分MAWS 301 型自动站电源系统由：交流电源滤波模块（QSA-230AC） 、开关电源(12V/DC/35W)、浮冲式后备电池充电模块（QBR101C） 、后备电池等组成。交流电源（220AC）接入交流电源滤波模块，目的是为了减少
9、交流电源的杂波干扰采集器。再由开关电源进行变压、整流、滤波，使市电源由交流的 220V/AC 转变成直流电源 15V/DA，直流电源接入后备电池充电模块，由后备电池充电模块提供直流电源给采集器工作，并以浮冲的方式给后备电池充电。交流电源滤波模块开关电源后备电池充电模块后备电池 采集器MAWS 301 电源系统组成（图）深圳市气象服务有限公司 96.2）接线方法中线（零线 ）-N；电源地线PE；相线（火线）-L交流电源滤波模块N接中线（零线 ） 、PE接电源地线 、L接相线（火线）注：ADJ 为微调电阻，一般不作调整开关电源（图）后备电池充电模块（图）6.3）后备电池充电模块接线法：X1 项：开
10、关电源上标有（）端接入 DCin+1开关电源上标有（）端接入 GND 3X2 项：5DCout/switch 端接入采集器（）极4GND 端接入采集器（）极3Btry+端接入后备电池（）极2GND 端接入后备电池（）极101DCout 端接入 X1 项中 1VD MeasX3 项：原厂设置，一般不作调整功能：按下 TEST 键，BTRY LED 指示灯点亮，说明 220V 市电供给正常。J1/J2/J3 端为功耗选择跳线，分别可选为2.5A/2A/1.5A/1A/0.5A。J4 跳线为选择 12V 及 24V 电压充电方式。2）常见故障及维修方法（1）采集器停止工作，无 220V 市电： 将万
11、用表打到 AC-700V 挡，查交流电源滤波模块输入端及输出端的：N 端及 L 端是否有 220V 交流电，若输入端无 220V 则属自动站外围电源故障，须检查电源插座、电源连接线、空气开关、电源避雷器及市电总开关是否正常。反之输入端有电压输出端无电压则属交流电源滤波模块损坏，须更换。（2） 采集器停止工作，220V 市电正常，无 DC12V 直流电压： 将万用表打到 AC-700V 挡，查开关电源模块的 N 端及 L 端是否有市电 220V。若无则属于开关电源前端的设备故障，若有市电，则将用万用表打到 DC-20V 档，查开关电源模块的 及 端是否有 15V/DC 直流电压。若无电压则属于开
12、关电源模块损坏，须更换。反之若有电压则查后备电池充电模块 X2 项中5DCout/switch 端及 4GND 端是否正常，出现无电压时则属于后备电池充电模块损坏，须更换。（3）因物业电网故障无 220V 市电，采集器 2 小时后停止工作：出现此故障时，须在有市电时检查后备电池充电模块是否工作正常，在后备电池充电模块正常充电时，L1 端的 LCD 灯会不定时的瞬间闪烁，确认充电模块正常及连接线接入正确后，则属于后备电池故障，后备电池属损耗件，随着使用的年限而降低了电池功耗，须更换。7. 太阳能电源电源系统是由太阳能电池（简称：太阳能板） 、充电控制器、蓄电池组成。太阳能硅材料（多晶硅或单晶硅）
13、采集到光能后转换形成直流电能，由电源充电控制器转换为蓄电池充电，同时为自动站提供电源驱动。太阳能板 充电控制器 蓄电池 自动气象站深圳市气象服务有限公司 11太阳能电源充电控制器7.1）太阳能电源充电控制器接线方法1）1、2 脚接太阳能板的正极“/1”及负极“/2” 。2）3、4 脚接后备蓄电池的正极“/3”及负极“/4” 。3）5、6 脚接负载（自动站）的正极“/5”及负极“/6” 。7.2）常见故障及维修方法1）采集器停止工作，太阳能板无电压输出：将万用表打到 DC-20V 挡，查太阳能电源充电控制器 1、2 脚是否有直流电压，若无电压则查太阳能板接线盒内整流二极管是否工作正常 ，整流电流
14、检波二极管的工作电流大，所以可以用 Rx1K 挡或 Rx100 行检测，但是用不同量程所测的阻值是不完全一样的。一般用 Rx1k 挡检测时测得的正向阻值应千欧十几千欧，反向阻值应为。如反向阻值为零，极管已被击穿。更换整流二极管故障排除。2）采集器停止工作，太阳能板电压输出正常：目测太阳能电源充电控制器的指示灯是否提示正常（LED 黄色） 、蓄电池外观有无异常、3 脚及 4 脚之间的熔断器是否烧坏，若不正常可用替换法进行判断是否是电源充电控制器损坏，检测到故障点不属于太阳能电源充电控制器后，将万用表打到 DC-20V 挡，查太阳能电源充电控制器 3、4 脚电池电压是否正常（正常电压为12V13.
15、8V） ，若达不到电压要求或电流要求则判定属于蓄电池损坏，更换后故障排除。3）采集器停止工作，太阳能板电压输出正常，蓄电池电压正常：将万用表打到 DC-20V 挡，查太阳能电源充电控制器 5、6 脚是否有直流电压，若无电压则属太阳能电源充电控制器损坏，反之则可能是自动站采集器出现故障，可用替换法进行判断。8.防雷措施安装自动气象站的站址，它的观测场和工作室都应有符合气象台（站）防雷技术规范（QX4-2000）要求的防雷条件8.1） 直击雷闪电直接击在建筑物、其它物体、大地或防雷装置上，产生电效应、热效应和机械力者。8.2）防护原则1）自动气象站场室在进行防雷设计时，应依据当地的地理、地质、气侯
16、、环境等因素和雷电活动规律，结合自动气象站的性能特点进行系统设计，综合防护。2）自动气象站场室的防雷设计、施工宜与自动气象站场室的建设或改造同步进行。3）自动气象站场室直击雷的防雷设计应按 GB50057 规定的第二类或第三类防雷建筑物的相关规定进行设计。自动气象站场室雷击电磁脉冲防护应按 QX3 的相关规定进行设计。4）自动气象站场室的防雷设计应采用接闪、分流、屏蔽、等电位连接、综合布线、电涌保护和共用接地系统等进行综合防护。5）自动气象站场室使用的防雷装置应符合现行国家和行业标准规定的使用要求。6） 风向、风速数据传输线应采用带屏蔽层的线缆经金属风杆内敷设，传输线的外屏蔽层首尾两12端与风
17、杆应电气连接；当数据传输线无法敷设在金属风杆内或采用金属塔作为支撑物时，应将数据传输线穿金属管垂直敷设，传输线的外屏蔽层和金属管均应在首尾两端与风杆或金属塔作电气连接，金属管首尾应电气贯通。7） 观测场内金属围栏，遥测雨量计、自动气象站信号转接盒等金属外壳应就近与观测场地网电气连接。9.自动站运行维护管理9.1）运行维护要求自动气象站虽是高度自动化的仪器，一般情况下不需要日常维护，但周期性的维护仍不可避免，同时维护也是延长自动站正常运行寿命，保证观测数据质量的重要手段。1 周期性维护在汛期应每月、非汛期每季到现场对自动站例行维护一次，现场检查维护内容有：1) 雨量传感器；2) 风传感器；3)
18、太阳能板；4) 电源（采用交流电的站）；5) 防雷设施.2传感器标定按地面气象观测规范，所有传感器都应进行周期性标定。3其它事项1）蓄电池：由于蓄电池每天处于频繁充放电过程中，根据站具体情况，一般 23 年应换新电池；2）风传感器：风传感器是轴承传动传感器，工作时间长后可能因灰尘和轴承磨损引起启动风速变大，测量误差偏大等现象，沿海地区，2 年左右应清洗维护一次；3）风杆拉索：一般每 23 年更换一次，腐蚀严重的站点应缩短更换周期。9.2）常见故障及处理下表列出了自动气象站运行中遇到的一些常见故障及处理方法：序号 现象 原因 排除方法1 下雨时雨量值为 0雨量传感器漏斗、翻斗堵塞，或被蜘蛛结网挂
19、住。干簧管损坏雨量信号电缆线损坏采集器雨量信号电路损坏磁钢退磁造成磁力吸合不够清洗更换干簧管检修或更换电缆检修或更换采集器更换磁钢2 雨量误差过大承水器的下节流管不畅通翻斗翻转不灵活定位螺丝松动，基点变动清洗检查有否杂物卡住调整基点3 显示无风向 电缆内部断线或插头、座接触不 良 重新接线、检查插 头、座4 风向误差 180 风向定北位变动或安装时反了 重新安装风标5 显示无风速 电缆内部断线，或插头、座接触 不良 重新接线或检查插 头、座深圳市气象服务有限公司 13风速传感器无工作电压光耦器件或 IC 损坏检查电源更换器件6 温度显示异常 电缆插头、座未插好或接触不良铂电阻内部开路 重插或维修更换或维修7 湿度显示 0%，或明显偏小电缆插头、座未插好传感器无工作电压感应元件损坏或失效重插检查电源更换8 气压显示异常插头、座未插好或引线未拧紧传感器无工作电压传感器损坏偏差发生漂移重插或拧紧检查电源更换调节并重新标定9自动站通信模块指示灯工作状态不正常，中心站收不到数据SIM 卡欠费现场信号不佳模块损坏充值请移动公司调整当地信号强度更换模块10自动站通信模块指示灯显示正常，但中心站收不到数据现场信号受干扰中心服务器数据堵塞换增益天线或更换自动站位置检查并维修中心服务器
