新型站数据故障诊断手册.docx

新型站数据故障诊断手册.docx

《新型站数据故障诊断手册.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新型站数据故障诊断手册.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

新型站数据故障诊断手册新型站数据故障诊断手册DZZ5型自动站数据故障诊断手册华云升达（北京）气象科技有限责任公司2014年6月前言前言DZZ5型自动站数据故障诊断手册涵盖了自动站常见的传感器测量故障现象及诊断方法。

为便于用户查询，每个观测要素都独立成章，每一章包括传感器概述、信号测量流向图、故障现象与排查方法等小节，将与该传感器相关的故障及诊断方法汇总在一起。

1温度要素故障诊断温度要素故障诊断1.1传感器概述传感器概述工作原理温度传感器用于测量温度，它实际上就是一个核心由金属铂制成的电阻，其名称为Pt-100铂电阻，它的基本测温原理是利用铂电阻的温度特性，温度升高其电阻值变大。

Pt-100铂电阻的测量是使用4线制标准测量方式，并满足PT385测温标准，其计算公式如下：

温度计算公式：

T=（Rt-100）/0.385其中：

T为温度（），Rt为铂电阻测量值Pt-100温度传感器的基本原理接线图如下：

图1温度传感器接线原理图图1中为了便于说明我们将四根接线分别定义为1-4号线，测量1、2与3、4两端的电阻就可根据温度计算公式算出当前温度。

技术指标：

测量范围：

-50+60输出：

四线制电阻值元件类型：

Pt100铂电阻精度：

空气温度+/-0.2度地温+/-0.3度标准测量：

采用标准万用表测量铂电阻，用万用表200电阻档测量1、2两端应为近似短路，同样3、4两端也应为近似短路，如果1、2或3、4端线缆较长（如有温度信号延长线或温度传感器为线长数十米的地温传感器）则其电阻一般应不大于10。

1、2两端与3、4两端之间的电阻值根据测量时温度不同而大小不一，一般应为80-125之间。

1.2温度测量信号流向图温度测量信号流向图图4.1无温湿分采的采集系统温度测量信号流向图无温湿分采的采集系统，温度测量信号流向图标示了温度传感器由百叶箱感应温度直至HY3000数据采集器，测量出温度数值的测量通道的信号流向。

通过图4.1流向图我们可以看出，温度传感器的1-4端分别通过防雷板1-4通道接入HY3000采集器1*、1+、1-、1R采集通道，由HY3000数据采集器将温度信号转换为数字信息。

图4.2含温湿分采的采集系统温度测量信号流向图含温湿分采的采集系统，与无温湿分采的采集系统温度方式测量不同。

通过图4.2流向图我们可以看出，温度传感器由百叶箱感应温度接入温湿分采温度插头的1-4端，由温湿分采将温度信号转换为数字信息。

这些温度数字信息，通过CAN总线进入防雷板20-21通道后，接入HY3000数据采集器。

1.3故障现象和排查方法故障现象和排查方法1.3.1故障现象描述故障现象描述温度传感器的主要故障现象可归类为如下几点：

1、测量温度无。

2、测量温度与实际值偏差较大。

3、测量温度产生跳变。

1.3.2温度传感器故障排查方法温度传感器故障排查方法1.3.2.1工具准备工具准备标准数字万用表一只拨至电阻测量200档、小螺丝刀一只、见图5.1，笔记本电脑一台（内含串口调试助手软件）、USB-串口转换线一根、见图5.2，采集器测试线一根、见图5.3，双孔标准通讯线一根、见图5.4，大头针或曲别针一个（用于测量含温湿分采系统的温度传感器）。

小螺丝刀和数字万用表USB-串口转换线采集器测试线双孔标准通讯线1.3.2.2故障诊断方法描述故障诊断方法描述温度传感器故障的排查应根据温度测量信号流向图的信号流向进行，首先应检测温度传感器正常与否，确认温度传感器无故障后，就应确认通道是否正常。

确认通道无故障后，然后确认HY3000数据采集器是否正常，如果数据采集器正常，就只能证明系统接地不良。

通常情况下温度传感器故障只要排除了这四种情况，温度输出就应处于正常。

按照DZZ5的配置，分有温湿分采和无温湿分采两种类型进行故障排查，具体做法如下。

1.3.2.3无温湿分采情况下故障排查方法无温湿分采情况下故障排查方法1温度传感器排查打开百叶箱内中的温湿度接线盒测量其中的接线排上温度接线1.测量1、2两端电阻值，应为短路。

如阻值过大（大于5），则说明传感器有故障。

2.测量3、4两端电阻值，应为短路。

如阻值过大（大于5），则说明传感器有故障。

3.测量1、3或2、4两端电阻值，应为100左右，如有短路或阻值过大（大于125）、过小（小于80）都说明传感器有故障。

2温度通道故障排查无温湿分采的采集系统温度通道部分，是指从百叶箱接线排至HY3000数据采集器之间的所有硬件器材。

它包含了温湿度接线排、温湿度延长线、防雷板、HY3000数据采集器插头等连接部分。

如果测量插头1-4符合原理性要求标准，而采集器数据测量不正常，则说明通道故障有可能故障原因之一。

其排查方法如下：

1、检查温湿度接线排各个线缆是否连接可靠。

2、断开温度传感器1-4端（记录好温度传感器接线顺序），利用万用表二极管档测量线缆1至2、3、4、端、2至3、4端、3至4端是否有相互短路的现象，如无则进入第3项排查。

3、将温湿度接线排1至2短路，至HY3000采集器端拔开通道1插头测量通道1插头1-2端是否短路，如短路为正常，如不短路说明线缆故障。

4、同理，将温湿度接线排3至4短路，至HY3000采集器端拔开通道1插头测量通道1插头3-4端是否短路，如短路为正常，如不短路说明线缆故障。

5、如以上均为正常，分别测量防雷板1-4端是否与地板短路，如短路为故障，不短路为正常。

6、如以上1-5点均为正常，则先将所有接线及温度传感器，按图4.1温湿分采的采集系统温度测量信号流向图的接线方法恢复所有接线。

并将通道1插头插入HY3000采集器中。

3HY3000数据采集器故障排查经过温度传感器故障排查和温度通道故障排查，如无问题则可以确认温度传感器及温度通道无故障，下面应进入HY3000采集器故障排查阶段，其排查方法如下：

1、取下RS232-1通道的插头，接入采集器测试线。

其中DB9针插头3脚与串口1通道Rx端连接、3脚与串口1通道Tx端连接，5脚与串口1通道G端连接。

2、将DB9针插头与USB-串口转换线连接后，接入笔记本电脑，打开串口调试助手软件。

3、发GMGD取分钟数据命令，观察温度传感器数据数分钟是否正常，通常温湿度传感器应为正常。

如所有接线正常，而数据采集器无温度数据，则表明数据采集器故障，或温度质量控制参数有错误（参照DZZ5用户手册查询质量控制参数是否与实际相符，发送SENSTT0获取通道是否开启）。

如所有接线正常，而数据采集器有温度数据，但温度数据无规则起伏大、乱跳，则说明有可能接地不良。

4系统接地不良故障排查采集系统接地，一般是指如下部分的连接：

1、主采集器与采集器机箱底板之间的连接2、机箱底板与防雷接地之间的连接3、防雷接地线与大地之间的连接4、主采集器端传感器连接线的屏蔽线与大地的连接5、传感器屏蔽线与传感器延长线的屏蔽线之间的连接6、防雷接地的接地电阻（应小于3）用万用表仔细检查这些点之间的连接是否有接触不良，就可排除温度跳动的故障。

1.3.2.4含温湿分采含温湿分采情况下故障排查方法情况下故障排查方法1温度传感器排查断开百叶箱下面的温湿分采中的温度插头，将准备的大头针插入插头中，测量插头的电阻状况1、测量1、2两端电阻值，应为短路。

如阻值过大（大于5），则说明传感器有故障。

2、测量3、4两端电阻值，应为短路。

如阻值过大（大于5），则说明传感器有故障。

3、测量1、3或2、4两端电阻值，应为100左右，如有短路或阻值过大（大于125）、过小（小于80）都说明传感器有故障。

2分采温度通道故障排查温湿分采的温度通道部分，是指从温度传感器至温湿分采之间的所有硬件器材。

它包含了温度传感器与温湿分采之间的插头、分采的温度测量通道等部分。

如果测量插头1-4符合原理性要求标准，而采集器数据测量不正常，则说明通道故障有可能故障原因之一。

其排查方法如下：

1、如传感器无故障，将温度传感器重新接入温湿分采。

2、断开温湿分采上的CAN总线插头3、打开温湿分采的采集器盒盖，取下温湿分采RS232插头与接线插座的连接线，并将其放置于温湿分采外，以防短路。

将采集器测试线与串口通道的插头连接。

其中9芯插头的3脚与串口通道的1端连接、2脚与串口通道2端连接，5脚与串口通道3端连接。

4、重新将CAN线缆接入温湿分采CAN插座，再将9芯插头与USB-串口转换线连接后，接入笔记本电脑，打开串口调试助手软件。

5、发GETSECDATA!

取数据命令，观察温度传感器数据数是否正常，通常温湿度传感器应为正常。

如所有接线正常，而分采无温度数据，则表明分采故障。

6、如所有接线正常，而分采有温度数据，但温度数据无规则起伏大、乱跳，则说明有可能分采接地不良3温湿分采与主采之间CAN通道故障排查温湿分采与主采之间的CAN通道，是指从温湿分采至HY3000数据采集器之间的所有硬件器材。

它包含了温湿分采的CAN总线硬件部分、温湿分采CAN总线、防雷板、HY3000数据采集器CAN插头等连接部分。

如果温湿分采数据测试正常，而HY3000采集器数据测量不正常，则说明通道故障是可能故障原因之一。

其排查方法如下：

1、取下温湿分采CAN总线插头，检查其各个线缆是否连接可靠。

2、断开住采集器HY3000的CAN总线插头，利用万用表二极管档测量主采HY3000的CAN插头（含CAN线缆）12V至CANH、CANL、G、端、CANH至CANL、G端、CANL至G端是否有相互短路的现象，如无则进入第3项排查。

3、将主采HY3000CAN插头12V与G短路，在温湿分采CAN插头1端与4端是否短路，如短路为正常，如不短路说明线缆故障。

4、同理，将主采HY3000CAN插头CANH与CANL短路，在温湿分采CAN插头2端与3端是否短路，如短路为正常，如不短路说明线缆故障。

5、如以上均为正常，分别测量防雷板20-23端是否与地板短路，如短路为故障，不短路为正常。

6、如以上1-5点均为正常，则先将所有接线及温度传感器，按温湿分采的采集系统温度测量信号流向图的接线方法恢复所有接线。

并将CAN通道插头重新插入HY3000采集器中。

4温湿分采与HY3000数据采集器故障排查经过以上排查步骤，我们已经逐步排查测量了传感器、温湿分采、温湿通道的故障。

经过了重新连接，此时若主采HY3000还无数据，只能有两种故障可能存在。

其一、是温湿分采的CAN总线电路部分的故障。

其二、主采HY3000的CAN总线接收电路部分的故障。

对于这两种故障台站无专业设备和专业人员进行故障诊断，只能采取逐步更换的办法进行故障排除。

1、更换温湿分采，观察主采HY3000数据是否正常。

2、经上述步骤更换分采后，若HY3000数据采集器无温度数据，则表明数据采集器故障，或温度质量控制参数有错误（参照DZZ5用户手册查询质量控制参数是否与实际相符）。

若温度质量控制参数无误，则需更换主采HY3000采集器。

5系统接地不良故障排查经过上述步骤的排查如果发现温度跳变，则需排查接地是否正常，采集系统接地，一般是指如下部分的连接：

1、主采集器与采集器机箱底板之间的连接2、机箱底板与防雷接地之间的连接3、防雷接地线与大地之间的连接4、主采集器端接地线与温湿分采电源G之间连接；5、传感器屏蔽线与温湿分采电源G之间的连接；6、防雷接地的接地电阻（应小于4）；用万用表仔细检查这些点之间的连接是否有接触不良，就可排除温度跳动的故障。

2湿度要素故障诊断湿度要素故障诊断判断湿度传感器是否正常。

45D传感器测量棕线和紫之间的电压；HMP155传感器测量棕线和粉（红）线之间的电压。

电压值范围为0-1V分别对应湿度值0-100%RH。

用湿布包住传感器探头，看电压值是否变化。

3雨量传感器故障诊断雨量传感器故障诊断3.1传感器概述传感器概述工作原理雨水由承水口汇集，进入上翻斗。

上翻斗的作用是使降水强度近似大降水强度，然后进入计量翻斗计量，计量翻斗翻动一次为0.1mm降水量。

随之雨水由计量翻斗倒入计数翻斗。

在计数翻斗的中部装有一块小磁钢，磁钢的上面装有干簧开关，计数翻斗翻转一次，则开关闭合一次，由开关的闭合送出一个信号。

输出信号由红黑接线柱引出。

技术指标：

承水口径200mm环境温度060分辨率0.1mm测量范围0-4mm/min测量允许误差4%输出信号脉冲（1脉冲0.1mm降水）标准测量：

使用示波器或频率计检测传感器的脉冲信号输出。

3.2雨量测量信号流向图雨量测量信号流向图图4.1雨量测量信号流向图上图标示了雨量传感器测量出雨量脉冲信号直至输入采集器的信号流向。

通过流向图我们可以看出，雨量传感器的红、黑两个接线柱分别通过红蓝两芯线接到防雷板的8、9两端，由防雷板再连接到HY3000采集器的I1、D采集通道。

3.3故障现象和排查方法故障现象和排查方法3.3.1雨量传感器故障现象雨量传感器故障现象温度传感器的主要故障现象可归类为如下几点：

1、测量雨量无。

2、测量雨量与实际值偏小。

3、测量雨量产生跳变。

3.3.2雨量传感器故障排查方法雨量传感器故障排查方法3.3.2.1工具准备工具准备标准数字万用表一只、小螺丝刀一只、见图5.1，笔记本电脑一台（内含串口调试助手软件）、USB-串口转换线一根、见图5.2，采集器测试线一根、见图5.3，双孔标准通讯线一根、见图5.4。

图5.1小螺丝刀和数字万用表图5.2USB-串口转换线图5.3采集器测试线图5.4双孔标准通讯线3.3.2.2故障诊断方法描述故障诊断方法描述雨量传感器故障的排查应根据测量信号流向图的信号流向进行，首先应检测传感器正常与否，确认传感器无故障后，就应确认采集通道是否正常。

确认通道无故障后，然后确认HY3000数据采集器是否正常，如果数据采集器正常，就只能证明系统接地不良。

通常情况下传感器故障只有排除了这四种情况，雨量信号输出就应处于正常。

具体排查做法如下：

3.3.2.3雨量传感器排查雨量传感器排查1.若雨量偏小，检查雨量传感器承水口、内部漏斗及各个翻斗是否有异物堆积2.若无雨量值，将雨量传感器承水桶拆下，使用万用表拨至通断测量通道，红、黑表笔分别接触雨量传感器红、黑接线柱的金属部分，翻动计数翻斗，每翻到中间位置万用表有导通响声为正常，若无，说明传感器故障，更换传感器内的干簧管。

3.3.2.4通道故障排查通道故障排查雨量测量通道是指从传感器接线柱至HY3000数据采集器之间的所有硬件器材，他包括信号线缆、防雷板、HY3000数据采集器插头等连接部分。

如果测量传感器为正常，而采集器数据测量不正常，则说明通道故障有可能故障原因之一。

其排查方法如下：

1.检查温湿度接线排各个线缆是否连接可靠。

2.将信号线的两端分别从接线柱上拧下，从采集器上拔下端子，一端将两芯线两芯短接，另一端用万用表测量两芯线的两芯是否导通，若不导通，说明线缆故障。

3.如以上均为正常，分别测量防雷板1-4端是否与地板短路，如短路为故障，不短路为正常。

4.如以上1-3点均为正常，则先将所有接线及雨量传感器，按图图4.1雨量测量信号流向图的接线方法恢复所有接线。

并将通道插头插入HY3000采集器中。

3.3.2.5HY3000数据采集器故障排查数据采集器故障排查经过传感器的排查，传感器无故障，而采集器数据测量不正常，则说明采集器通道故障有可能为故障原因之一。

其排查方法如下：

1.拔掉HY3000采集器电源，使用万用表拨至通断测量通道，测量采集器的D1与G之间是否短路，不短路为正常，短路则说明采集器通道故障2.恢复HY3000采集器电源，PC连接到采集器的Debug口，打开串口调试助手9600、N、8、13.将雨量传感器信号线从接线柱上拆下，将信号线两芯末端垫片短接数次4.PC发送DMGD获取采集器分钟数据，此分钟的雨量数据应为信号线短接的次数，若无雨量数据，则说明采集器通道故障。

4风向传感器故障检测风向传感器故障检测4.1传感器概述传感器概述工作原理风向测量是利用一个低惯性的风向标部件做为感应部件，风向标部件随风旋转，带动转轴下端的7位格雷码风向码盘进行光电扫描输出脉冲信号，采集器对7位格雷码信号进行采集，之后按照风向角度与7位格雷码对照表转换为角度输出给采集软件。

技术指标：

测量范围0360起动风速0.3m/s（风向标偏转30时）分辨力3最大允许误差5输出脉冲0V-5V电源电压DC5V重量18kg外形尺寸319mm225mm抗风强度75m/s使用环境-40600100%RH标准测量：

万用表测量各位格雷码与GND间电压值，完成7位编码后与码表对照，查看角度值与真实值是否符合。

4.2风向测量信号流向图风向测量信号流向图上图中，+5V与GND给风向传感器供电，D0D6共7位，输出高低电平供采集器获取格雷码信号。

4.3故障现象和排查方法：

故障现象和排查方法：

4.3.1风向传感器故障现象风向传感器故障现象风向传感器的主要故障现象可归类为如下几点：

1、测量风向无。

2、测量风向值与实际值偏差较大。

4.3.2风向传感器故障排查方法风向传感器故障排查方法风向传感器故障的排查应根据风向测量信号流向图的信号流向进行，给传感器加上5V直流电压后（该电压既可从采集器获得，也可用独立5V直流电源），分别检测采集器测量端D0-D6与GND间电压，得出的高低电平按照附表（7位格雷码对照表）比对查看所指角度与真实值是否符合。

具体方法如下：

1.将风向表固定任一位置不动，万用表拨至直流20V档，黑表笔连接GND端，红表笔依次连接采集器测量端D0-D6，记录测得的7个电压值，之后将其转为高低电平。

2.若检测所有电压值均为0，则初步判定为传感器或通信线路故障，更换可靠传感器后若恢复正常，则为传感器损坏；更换后依然所有数据为0，则为通信线路故障，按信号流向图依次检查防雷板和风横臂接线盒处，若防雷板接入端能检测到正常电压，则说明防雷板损坏，更换防雷板；若风横臂接入端能检测到正常电压，则说明风线故障，更换风线。

附：

风向角度与7位格雷码对照表角度格雷码角度格雷码角度格雷码角度格雷码0（N）000000090（E）0110000180（S）1100000270（W）300000019301100011831100001273600000119601100111861100011276800000109801100101881100010278110000110101011011019111001102811010110140000111104011011119411001112841700001011070110101197110010128720000010011001101002001100100290220001100112011110020211011002922500011011150111101205110110129528000111111801111112081101111298310001110121011111021111011103013400010101240111010214110101030437000101112701110112171101011307101101139000100112901110012191101001309101100142000100013201110002221101000312101100045001100013501010002251111000315480011001138010100122811110013181001001510011011141010101123111110113215300110101430101010233111101032356001111014601011102361111110326590011111149010111123911111113296200111011520101101242111110133265001110015501011002451111100335680010100158010010024811101003387000101011600100101250111010134073001011116301001112531110111343760010110166010011025611101103461000110790010010169010001025911100103491000010820010011172010001126211100113528400100011740100001264111000135410000018700100001770100000267111000035710000005风速传感器故障检测风速传感器故障检测5.1传感器概述传感器概述工作原理风速传感器是用于测量风速并将风速信号转换为电脉冲信号的仪器。

风速测量是利用一个低惯性的风杯作为感应部件，该部件随风旋转并带动风速码盘进行光电扫描，输出相应的电脉冲信号，采集通道对电脉冲信号进行计数，并转换为风速。

即风速越大，风杯转速越高，周期时间内输出的脉冲信号个数越多。

其结构图如下：

技术指标：

测量范围0.3m/s60m/s起动风速0.3m/s分辨力0.05m/s最大允许误差风速=100m/s时0.3m/s风速10m/s时（0.03V）m/s输出脉冲0.7V3.8V左右电源电压DC5V重量1kg外形尺寸319mm225mm抗风强度75m/s使用环境-40600100%RH标准测量：

采用标准万用表20V直流电压档，如下图，当给风速传感器的1、2端加5V直流电压后，2、3端会有0.73.8V左右的电压显示（0.7和3.8是传感器默认的高低电平）；当非常缓慢的转动风杯时，电压表会显示为0.7V或3.8V左右。

5.2风速测量信号流向图风速测量信号流向图上图中，+5V与GND给风速传感器供电，I2用于测量计数。

5.3故障现象和排查方法故障现象和排查方法5.3.1风速传感器故障现象风速传感器故障现象风速传感器的主要故障现象可归类为如下几点：

1、测量风速无。

2、测量风速值与实际值偏差较大。

5.3.2风速传感器故障排查方法风速传感器故障排查方法风速传感器故障的排查应根据风速测量信号流向图的信号流向进行，在采集器正常工作的状态下检测采集器测量端I2与GND间电压，具体做法如下：

1.将万用表拨至直流20V档，拔下HY3000采集器I2通道插头，测量插头与GND两端电压值。

2.若风速传感器正在转动，测得电压在0.73.8V左右，则说明传感器工作正常；若传感器完全禁止，测得电压为0.7V左右或3.8V左右，亦说明传感器工作正常。

3.若测量电压值为0，则说明传感