自动气象站远程故障诊断与修复系统的研究与实现.doc

自动气象站远程故障诊断与修复系统的研究与实现 苏禹宾，李艳萍，陶伟 （广西气象技术装备中心技术开发科，广西 南宁 530022） 摘要：根据自动气象站的实际应用，提出了一种自动气象站远程故障诊断和修复系统的架构，并通过运行参数采集系统、子站现场诊断中心、无线网络接入系统、中心站远程诊断中心、故障修复系统等五个方面论述并实现了自动气象站故障的远程诊断和修复。 关键词：故障诊断；远程诊断；故障修复；自动气象站 1 引言 自动气象站属于无人值守型设备，而且大多数安装在野外，野外现场环境恶劣，电磁干扰严重，系统运行在这样的环境中面临着巨大的考验，并且，随着自动气象站布点密度不断加大，其维护难度也在不断增加，如果没有故障远程诊断与修复功能，一旦出现故障，可能导致系统运行不稳定乃至瘫痪而又不被人及时发现，造成数据大量缺测。系统远程故障诊断和修复的目的就在于监测系统各部件的工作状态，一旦出现故障，系统可根据配置情况，迅速确定与定位诊断故障的数量多少与位置，并可以进行一定的故障自我修复，及时向中心站报警，便于中心站根据故障修复情况进行进一步的修复维护。 2 系统总体架构 图1 自动气象站远程故障诊断和修复系统总体架构 首先，运行参数采集系统实时采集自动气象站设备的各种参数，以便提取设备的状态信息和可能的故障信息，同时将参数信息送至子站现场诊断中心，子站现场诊断中心启动故障诊断程序，调用自身的参数库与故障库，作出故障判断，若确诊为故障，则一方面通过无线网络接入系统将故障信息及时上传至中心站远程诊断中心，以便中心站远程诊断中心根据故障修复情况作出进一步的故障排除，另一方面，子站现场诊断中心通知故障修复系统进行相应的故障修复，故障修复系统根据相应故障对自动气象站进行必要的一定的修复维护，如果子站诊断中心发现故障自我修复无效时，则迅速请求中心站远程诊断中心提供支持。中心站远程诊断中心在接收到故障信息或子站现场诊断中心请求支持时，调用自身的参数库与故障库，进行诊断决策并最终得到诊断结果和修复向导。自动气象站远程故障诊断和修复系统总体架构见图1。 3 运行参数采集系统 运行参数采集系统以单片微型计算机为核心，通过实时采集自动气象站核心处理器以及气象传感器与其它外围电路或设备的运行参数，以及工作电流、电压等参数。 运行参数采集系统通过两种方式获取运行参数信息，一是直接获取，即每隔一定时间直接采集自动气象站工作参数，比如工作电流、电压、气象传感器参数等；二是间接获取，即每隔一定时间向自动气象站核心处理器发送特定的采集指令, 自动气象站核心处理器执行指令并把结果返回给运行参数采集系统。 运行参数采集系统接收并提取数据后,把采集参数数据暂存并传送给子站现场诊断中心。 运行参数采集系统要检测的参数通常包括以下几类： (1)自动气象站核心处理器的输入输出口、内部RAM、程序存储器代码、特定功能等相关参数测定。程序存储器代码一般通过直接获取方式提取，而输入输出口、内部RAM、特定功能等相关参数通常通过串行接口，发送特定的程序包，核心处理器返回特定的参数值。 (2)气象传感器参数测定。它需要对雨量传感器、温度传感器、风向传感器、风速传感器、湿度传感器、气压传感器等各种气象传感器参数进行定性和定量的分析和测定，并形成数字量，便于分析。 (3)其它外围电路或设备参数采集。包括实时时钟参数、数据存储器参数、液晶显示参数等 (4)设备工作电流、电压等参数。 4 子站现场诊断中心 子站现场诊断中心接收到运行参数采集系统传送过来的参数数据即启动自诊断程序，执行自诊断程序包，调用自身的参数库与故障库进行分析比较，确定设备是否已出现故障或将要出故障。采用的方法多，最常用的方法是将运行与正常运行进行比较。检测相应传感器的输出参数变化，若传感器输出信号没有按照程序规定的参数变化，就确认出现故障某一输入信号在一定的时间内没有发生变化或变化没有达到预先规定的次数时，诊断系统就确定该信号出现故障5 无线网络接入系统 无线网络接入系统主要由GPRS无线通信模块组成。它是一种基于移动通信GPRS网络平台提供无线数据服务的设备。图2是其原理框图。 图2无线网络接入系统原理框图 子站现场诊断中心与中心站远程诊断中心互相通信，主要通过两种组网方式，一是Internet接入方式，另一种是移动网络APN专线接入方式。组网方式示意图见图3。 图3 组网方式示意图 6 中心站远程诊断中心 中心站远程诊断中心一方面为设备的故障诊断提供相应的知识，并对现场设备进行必要的维护；另一方面不断获取子站现场诊断中心的信息，由诊断专家或设备开发人员不断完善参数库与故障库，从而不断提高自身的诊断智能和远程服务的能力。若故障特别复