CAWS600型自动气象站维护维修手册内蒙古大气探测技术保障中心.docx
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CAWS600型自动气象站维护维修手册内蒙古大气探测技术保障中心
CAWS600型自动气象站
维护维修讲义
内蒙古大气探测技术保障中心
1.接线说明…………………………………………………………………………3
1.1CAWS600-B型自动气象站接线图………………………………………………3
1.2CAWS600-B系统连接示意图……………………………………………………4
1.3CAWS600-S系统连接示意图……………………………………………………5
1.4CAWS600-S内部接线图…………………………………………………………6
1.5CAWS600-SE系统连接示意图…………………………………………………7
1.6CAWS600-SE内部接线图………………………………………………………8
2.自动气象站结构介绍…………………………………………………………11
2.1整体概述………………………………………………………………………11
2.2CAWS600型自动气象站类型…………………………………………………12
2.2.1CAWS600-B型………………………………………………………………13
2.2.2CAWS600-S型………………………………………………………………13
2.2.3CAWS600-SE型……………………………………………………………14
3.常规维护………………………………………………………………………15
3.1采集器…………………………………………………………………………15
3.2电源……………………………………………………………………………15
3.3传感器…………………………………………………………………………15
3.3.1空气温度、湿度……………………………………………………………15
3.3.2雨量…………………………………………………………………………15
3.3.3风向风速维护………………………………………………………………15
3.3.4总、反、散辐射维护………………………………………………………16
3.3.5直接辐射维护………………………………………………………………16
3.3.6净辐射维护…………………………………………………………………16
4、故障检测流程及维修………………………………………………………16
4.1故障检测流程…………………………………………………………………16
4.2故障处理与维修………………………………………………………………22
4.2.1采集器与供电系统…………………………………………………………22
4.2.2防雷板………………………………………………………………………24
4.2.3通讯…………………………………………………………………………24
4.2.4传感器………………………………………………………………………26
4.2.4.1空气温度、湿度…………………………………………………………26
4.2.4.2气压………………………………………………………………………29
4.2.4.3雨量………………………………………………………………………31
4.2.4.4风向、风速………………………………………………………………32
4.2.4.5地温及地温变送器………………………………………………………36
4.2.4.6蒸发………………………………………………………………………39
4.2.4.7总辐射……………………………………………………………………41
4.2.4.8直接辐射…………………………………………………………………43
4.2.4.9净辐射……………………………………………………………………46
附录一：
案例分析…………………………………………………………………48
附录二：
其它………………………………………………………………………49
1.接线说明
1.1CAWS600-B型自动气象站接线图
9
7
8
6
电源0~30VDC
气电源地
压信号地
电压信号
11
22
33
44
55
66
77
88
1010
1111
1212
1313
1515
1616
1414
1717
1818
1919
2020
2121
2222
2323
2424
4*
4+
4-
4R
1D
+12V
GND
+12V
GND
1C
2-
地温变送器
CH1
PT-100
控制信号
+12VDC
CH10GND
地温10
地温1
横臂接线盒
1
48
黄
浅蓝
绿
蓝
灰
棕
紫
2C
GND
红
绿
黄
白
棕
1
2
3
4
5
红
蓝
黄
绿
白
风电压
向GND
+12V
GND
风频率
速+12V
GND
3
5
1
2
红
绿
3
1
2
2C
GND
雨量
5R
+12V
GND
蒸4-20mA
发+12VDC
GND
+-
变压器
电源
避雷器
蓄电池
蓄电池
~~+BIN-
CAWS-DY01
电源控制器
+12VDC5VDC-
空气开关
220Vac
1*
1+
1-
1R
2+
5R
2C
GND
1C
2-
4*
4+
4-
4R
1D
3-
3+
1*
1+
1-
1R
2+
+12V
GND
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
黄
白
绿
黑
棕
蓝
紫、红
温湿度
PT-100
湿度输出0-1V
供电7-35VDC
GND
蒸发
气压
机箱CAWS-JX01
防雷接地
220Vac
空气开关
变压器
电源防雷器
蓄电池
防雷板
CAWS-DY01
电源
主控机
通讯转换器
采集单元
RS232
模/数通道
通讯转换器
雨量
风向、风速
温、湿度
160cm地温
80cm地温
40cm地温
20cm地温
15cm地温
10cm地温
5cm地温
草温
地表温
地温变送器
320cm地温
1.2CAWS600-B系统连接示意图
1.3CAWS600-S系统连接示意图
1.4CAWS600-S内部接线图
2C
GND
1*
1+
1-
1R
2+
3+
3-
2C
1C
2-
4*
4+
4-
4R
1D
黄
白
绿
黑
棕
蓝
紫、红
1
2
3
4
5
6
7
1*
1+
1-
1R
2+
+12V
GND
温湿度
PT-100
湿度输出0-1V
供电7-35VDC
GND
1
2
3
4
5
6
7
11
22
33
44
55
66
77
88
1111
99
1010
1212
1313
1515
1616
1414
1717
1818
1919
2020
2121
2222
2323
2424
采集单元
防雷板
CAWS-FL02
+12V
GND
1C
2-
红
蓝
黄
绿
白
1
2
3
4
5
风频率
速+12V
GND
3
1
2
红
绿
黄
白
棕
红
绿
3
5
1
2
6
7
8
9
雨量
2C
GND
3+
GND
3-
+12V
电压信号
气电源地
压信号地
电源0~30VDC
风电压
向GND
+12V
GND
4*
4+
4-
4R
1D
+12V
GND
黄
浅蓝
绿
蓝
灰
棕
紫
地温变送器
CH1
PT-100
控制信号
+12VDC
CH10GND
地温10
地温1
5R
2D
GND
6+
6-
7+
7-
8+
8-
9+
9-
10+
10-
3D
POWER
3
4RS232
1
2
3
4
7
20
长线驱动
2
3
7
20
计算机
3
2
4
7
长线驱动
3
2
20
7
+12VDC
GND
+12VDC（7）
GND（8）
红蓝
DC
GND
采集单元
防雷板
CAWS-FL02
红
蓝
红
蓝
红
蓝
红
蓝
红
蓝
红
蓝
红
蓝
输出+
输出-
输出+
输出-
供电+
供电-
输出+
输出-
输出+
输出-
输出+
输出-
直接辐射
感ON/OFF
雨+12VDC
GND
反射辐射
散射辐射
净辐射
总辐射
日照
2D
GND
5R
+12V
GND
白
红
蓝
蒸4-20mA
发+12VDC
GND
2626
2727
2828
2929
3030
3131
3232
3333
3434
3535
3636
3737
3838
3939
4040
4141
4242
4343
4444
4545
5050
5151
4646
4747
4848
4949
CAWS600-DY03
供电系统
POUT
2
3
7
5
1.5CAWS600-SE系统连接示意图
1.6CAWS600-SE内部接线图
2C
GND
1*
1+
1-
1R
2+
3+
3-
2C
1C
2-
4*
4+
4-
4R
1D
黄
白
绿
黑
棕
蓝
紫、红
1
2
3
4
5
6
7
1*
1+
1-
1R
2+
+12V
GND
温湿度
PT-100
湿度输出0-1V
供电7-35VDC
GND
1
2
3
4
5
6
7
11
22
33
44
55
66
77
88
1111
99
1010
1212
1313
1515
1616
1414
1717
1818
1919
2020
2121
2222
2323
2424
采集单元
防雷板
CAWS-FL02
+12V
GND
1C
2-
红
蓝
黄
绿
白
1
2
3
4
5
风频率
速+12V
GND
3
1
2
红
绿
黄
白
棕
红
绿
3
5
1
2
6
7
8
9
雨量
2C
GND
3+
GND
3-
+12V
电压信号
气电源地
压信号地
电源0~30VDC
风电压
向GND
+12V
GND
4*
4+
4-
4R
1D
+12V
GND
黄
浅蓝
绿
蓝
灰
棕
紫
地温变送器
CH1
PT-100
控制信号
+12VDC
CH10GND
地温10
地温1
2
3
4
7
20
长线驱动
2
3
7
20
计算机
3
2
4
7
长线驱动
3
2
20
7
+12VDC
GND
+12VDC（7）
GND（8）
红蓝
DC
GND
采集单元
防雷板
CAWS-FL02
红
蓝
红
蓝
红
蓝
红
蓝
红
蓝
红
蓝
红
蓝
输出+
输出-
输出+
输出-
供电+
供电-
输出+
输出-
输出+
输出-
输出+
输出-
直接辐射
感ON/OFF
雨+12VDC
GND
反射辐射
散射辐射
净辐射
总辐射
日照
2D
GND
5R
+12V
GND
白
红
蓝
蒸4-20mA
发+12VDC
GND
5026
5127
5228
5329
5430
5531
5632
5733
5834
5935
6036
6137
6238
6339
6440
6541
6642
6743
6844
6945
5050
5151
7046
7147
7248
7349
5R
2D
GND
6+
6-
7+
7-
8+
8-
9+
9-
10+
10-
3D
POWER
CAWS600-DY03
供电系统
POUT
2
3
7
5
1前
2置
3机
4
2.自动气象站结构介绍
2.1整体概述
图1
自动站主要由传感器、数据采集系统、供电系统、主控微机、打印机和通讯部件等几部分组成。
CAWS600型自动站室外部分有温度、湿度、气压（采集器机箱内）、地温、风向风速、雨量、辐射、和蒸发等传感器、供电系统和CAWS600数据采集器及前置机；室内部分主要有主控微机、和打印机、UPS不间断电源等。
自动气象站一般是通过微处理器进行实时控制和采集处理的。
各个传感器的感应元件随着气象要素的变化，使得相应传感器输出的电量产生变化，这种变化由数据采集器所采集，并进行线性化和定标处理，实现工程量到要素量的转换；对数据进行质量控制；通过预处理后得出各个气象要素的实时值，可通过标准RS232通信口传送到主控微机中，并实时显示。
在定时观测时刻，数据采集器中的观测数据通过标准RS232通信口传送到主控微机中进行计算处理后，并按统一的格式生成数据文件存储。
同时可按规定生成各种气象报告电码，对观测数据资料进一步加工处理后，生成全月数据文件及全年数据文件，利用配备的打印机可打印出气象报表。
传感器将对应气象要素的变化转换成电量的相应变化，以便于完成自动测量。
接口与保护电路（防雷板）将各路传感器的信号传输到数据采集器,并提供防感应雷击和电源过载保护,以避免自动站由于过长的信号传输电缆所带来的干扰和损坏。
数据采集系统在CPU的实时控制下,根据各个数据的不同时间间隔要求,完成数据的连续采集,进行预处理,然后将数据传给通讯预处理单元（前置机）或主控机。
CAWS-QJ01通讯预处理单元（CAWS600SE）通过RS-232C标准串行通讯口与主机和采集单元通讯。
根据主控机的要求把预处理后的数据传到主机，为功能强大的主控机的后处理提供可靠的保证。
主控机是有线自动站的中心控制设备，是有线自动站人机接口的主要媒介。
它由微机、打印机、UPS等组成。
主控机以WINDOWS作为操作平台，其控制软件为实时多任务工作方式。
其完善的处理功能包含了目前台站的所有业务工作并实现了自动化。
除此以外，还增加了许多适应未来发展需求的扩展功能及气象服务功能微机完成实时采集控制,数据的最终计算处理,计算参数的修正,数据质量控制、报文编辑、数据的存贮、数据的显示、月报表与年报表的编制、外部的数据通信,自动站的自检,故障的诊断等等。
打印机可打印出实时与非实时的显示数据、报文、报表等。
供电系统通过电源控制板，最终用直流供电并配有蓄电池充放电控制电路。
可保证自动站在无市电或其它电源补充时，在一定时间内仍然可正常工作。
2.2CAWS600型自动气象站类型
CAWS600型自动气象站共有3种类型，即：
1）CAWS600-B型——为不带辐射的基本站配置；
2）CAWS600-S型——为不带辐射的基准站配置；
3）CAWS600-SE型——为带辐射的基准站或基本站配置；
三种类型的自动站采集器结构示意如下：
2.2.1CAWS600-B型
图2
2.2.2CAWS600-S型
图3
2.2.3CAWS600-SE型
D
图4
CAWS-DY03供电系统
图5
3.常规维护
3.1采集器
采集器一般情况下无须日常维护，可定期用毛刷清理采集器的灰尘。
注意不要带电接插各种接线端子，不要带电撤换或安装传感器。
3.2电源
定期检查各电源线是否有破损，接线处是否有松动现象；定期检查电源是否工作在正常状态。
电源输出过低或过高，均会导致传感器或采集器工作异常。
如果长期不使用电源系统，至少要半年给电池充电一次，充满为止。
3.3传感器
3.3.1空气温度、湿度
定期用软毛刷清除传感器感应头防尘罩上的灰尘。
3.3.2雨量
定期检查漏斗通道中是否有碎片，入口和出口处是否有堵塞物。
除去污物并清洁滤网（入口处的滤网可以取下来清洗）。
如果必要，漏斗表面可用中性洗涤剂清洗，但清洗后严禁用手触摸翻斗内部。
3.3.3风向风速维护
风向
如果使用得当仪器无须维护，若严重污染，将会堵塞转动部件与静止部件之间的缝隙，要清除积聚的污垢。
仪器工作几年后，轴承会出现磨损情况。
表现为风杯部分响应灵敏度降低。
此时应将仪器送回厂家修理。
轴承每年必须通过转动传感器的轴目测检查一次，检查时要先卸下风向标，正常情况下，轴应该转动灵活，无明显噪声。
风速：
如果使用得当仪器无须维护，若严重污染，将会堵塞转动部件与静止部件之间的缝隙，要清除积聚的污垢。
仪器工作几年后，轴承会出现磨损情况。
表现为较高的启动转矩或风杯不能长期连续转动。
此时应将仪器送回厂家修理。
每年必须通过转动传感器手柄目测检查一次。
检查时先要卸下风杯。
中心轴转动应当灵活润滑，感觉不到明显噪声。
3.3.4总、反、散辐射维护
应经常对辐射表进行如下检查和维护：
1）仪器是否水平，感应面与玻璃罩是否完好。
2）玻璃罩上是否清洁，如有灰尘、霜、雪、雨滴时应用镜头布及时清除干净。
3）玻璃罩内部是否有水汽凝结物，如发现硅胶变粉色后及时更换。
3.3.5直接辐射维护
1）检查安装是否水平；
2）应检查进光筒石英玻璃窗口是否清洁，如有灰尘、水气凝结物，应及时用吸耳球或用软布、光学镜片纸擦净，切忌划伤。
3）每天工作至少要检查一次跟踪情况并及时调整仰角和时间（对光点）。
4）为保持光筒中空气干燥，应定期（六个月左右）更换一次干燥剂，更换时旋开光筒尾部的干燥剂筒即可。
3.3.6净辐射维护
1）检查安装是否水平；
2）检查薄膜罩是否清洁和成半球突起，罩外部如有水滴，用脱脂棉轻轻抹去。
用橡皮球吹除薄膜罩上的尘土、积雪等；
3）发现薄膜罩下塌，用橡皮球打气，使其凸起；
4）必要时更换一次薄膜罩；
5）遇有雨、雪、冰雹天气，即时盖上上、下金属盖子。
3.4地温变送器
定期除尘，检查地温变送器线路板CAWS-BS01接线端子上的信号电缆接插头是否松动并紧固、集成块插脚是否有松动、接地是否良好。
4、故障检测流程及维修
出现故障
4.1故障检测流程
N
通讯正常？
通讯故障处理
Y
数据是否全部不正常？
检查有故障的项目
修改设置
主控机程序设置正常？
N
传输线缆、传感器故障？
修理、更换线缆、传感器
Y
Y
NY
防雷板故障？
自动站电源系统正常？
修理电源
YN
修理、更换防雷板
NY
N
采集器灯是否3秒闪一次
YN
测试采集器
N
Y
去掉防雷板上所有的传感器
采集器工作是否正常？
N
有模拟校准器
使用模拟器处理故障流程
Y
Y
传感器处理
N
传感器是否有短路现象？
维修、更换传感器，检查、修理电源系统
逐个检查传感器正常与否，传感器故障?
YY
检查、维修、更换防雷板
N
通讯故障检测流程
通讯故障
主控机程序设置正常？
修改设置
N
Y
自动站电源系统正常？
电源系统检查流程
N
Y
采集器是否3秒闪一次
维修采集器
N
Y
去掉串口隔离器检查，恢复正常？
更换串口隔离器
Y
N
检查通讯电缆线是否有断？
维修或更换通讯电缆线
Y
N
更换主机串口
恢复正常？
维修电脑串口
YY
维修前置机板
更换采集器
N
B（S）SE
检查前置机板是否正常?
N
Y
电源故障
自动站电源系统检测流程
Y
检查交流灯亮不亮
检查变压器或开关电源及交流开关
N
Y
检查直流灯亮不亮
Y
更换保险管
更换电源控制器
NN
Y
检查充电灯亮不亮
检查蓄电池电压（≤12V）
N
YY
检查蓄电池电压（≤10V）
更换电源控制器
维修（更换）
蓄电池
Y
N
供电系统正常
地温故障
地温故障检测流程
地温显示全部不正常？
检查地温传感器全都正常？
N
YY
将空气温度传感器1～4依次插入防雷通道18～21
更换相应的4066开关
Y
Y
地温显示值是否全部与空气温度一样
检查防雷通道
N
更换地温板
N
Y
Y
检查采集器
Y
将地温传感器换回原通道18~21
检查地温传感器
更换传感器
N
Y
逐个更换开关芯片4066
更换地温板
N
传感器处理
检查空气温度传感器是否正常？
空气传感器处理
N
安装空气温度传感器至防雷板相应通道
Y
逐个将传感器插入防雷板上相应通道
逐个检查该传感器是否正常？
转相应传感器处理
N
Y
传感器全部正常
使用模拟器处理故障流程
逐个插上模拟器的信号
检查防雷通道及采集器工作正常？
测试采集器及测试防雷通道
N
Y
转传感器处理流程
4.2故障处理与维修
4.2.1采集器与供电系统
4.2.1.1根据指示灯的状态进行检查和故障判断
数据采集器机箱内部右上角有一工作状态指示灯，可根据其状态判断故障：
正常工作状态下其红色指示灯为闪烁状态，闪烁间隔大概为3秒。
闪烁间隔不对时有可能是采集程序走乱，这时采集数据也不正确，就需要重新启动数据采集器；传感器有故障时，也可能影响采集程序的运行，这时可以先拔下采集器上所有传感器插头，只留供电端，重新开机，查看采集器工作是否正常。
若正常，然后再依次插上传感器插头，判断是哪一个传感器引起的故障。
电源工作不正常，首先检查保险管。
若电源无输出，需要检查时，最好关闭开关、断开交流电源线，再顺序检查：
输入、控制、输出等等。
若指示灯指示有输出，而采集器无电，则首先查看位于输出线上的输出保险管是否正常，然后查看连接线路情况；
交流指示灯不亮，则查看空气开关是否打开，电源变换器是否正常。
1）CAWS600-B型与CAWS600-S型，见图2、图3
采集器工作状态指示灯D1：
红色，闪烁间隔为3秒
升级会员 