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[摘 要]多年来，通信故障一直是困扰台站装备技术保障能力提高的一个难题，也是影响台站提高业务质量的一个重要因素。随着新型业务站全面投入使用，光缆通信普遍使用在新型自动气象观测站之中，根据光缆通信原理，结合相关故障实例，提出了按照新型自动气象观测站观测数据传输流程和串口转光纤转换器的三个工作状态指示灯，并根据串口转光纤转换器的三个工作状态指示灯的亮闪情况，对通信故障进行分析，达到对通信故障准确定位，快速排除通信故障的目的。
[关键词]光缆 通信 自动气象站 气象观测
中图分类号：O973 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）04-0015-01
引言
随着新一代业务站投入地面气象观测的使用，人工地面观测项目逐步被取消，气象观测资料采集与传输主要依靠主采集器与主控计算机地面纵使观测业务软件完成。由于光缆通信具有通信质量好、可靠性高、防雷电干扰能力强、通信距离远等优点，在新一代自动气象观测站中广泛使用。光缆通信对台站业务人员及保障人员来讲是新生事物，一旦出现通信故障，能否快速排除通信故障对一般业务人员是一个很大的难题，也是影响台站观测资料采集与传输的一个主要原因根据自动站维修保障能力分析，通信故障在自动观测站故障中所占的比率不大，但对地面观测的业务影响最大。
1.新型自动气象站简介
新型自动气象（气候）站是依据中国气象局监测网络司《第二代自动气象站功能规格需求书》要求，按照统一标准、统一功能、统一结构、统一方法、统一规范的设计思路，设计生产的一种高精度、高稳定、易维护、低功耗、易扩展和具有实时远程监控功能的新型自动气象观测系统。可以满足现有气象观测站的气候观测、天气观测和区域观测业务的需要。
2.通信故障维修
2.1 转换器介绍
该转换器是串口转光纤转换器，主要用来将串口232信号转换成光信号，MOXA？TCF-142-M-ST-T是串口转光纤转换器，具备转换串口（RS-232或RS422/485）及光纤（多模或单模）讯号的能力。MOXA？TCF-142-M-ST-T接口转换器可将串口传输距离延伸最远可达5km（TCF-142-M多模光纤）或40km（TCF-142-S单模光纤）。反极性保护（Reverse Power Protection），当您不小心将电线接错端子时，反极性保护（Reverse Power Protection）的功能可以保护您的设备。MOXA？TCF-142-M-ST-T会自动侦测到时一条电线为正极，另一条为负极，然后加以调整。可利用DIP Switch设定Terminator？MOXA？TCF-142-M-ST-T具备自动侦测串口讯号baud rate的能力。对使用者来说，这是再方便不过的功能了。即使设备的baud rate改变了，接口转换器还是可以传输讯号。通过设定MOXA？TCF-142-M-ST-TDIP Switch的SW1至ON，可启用 RS232模式。接线方法为：将MOXA？TCF-142-M-ST-T的TX接至另一台MOXA？TCF-142-M-ST-T的RX，一台接一台，藉由此方法形成一个光纤环。
2.2 地面探测数据传输流程
根据《台站地面综合观测业务软件（ISOS-SS）》操作方式，其观测资料数据传输信号流程如下：
①主控计算机发数据采集命令给主采集器
主控计算机地面综合观测业务软件通过本机的RS-232通信口发出获取分钟数据（DMGD）等命令给转换器1（TCF-142-M-ST-T型串口转光纤转换器1简称为转换器1），转换器1收到主控计算机制命令后，将主控发出的RS-232信号转换为光信号并通过光纤传输到转换器2（TCF-142-M-ST-T型串口转光纤转换器2简称为转换器2），发命令时，TX灯亮，当转换器2收到转换器1的送来和光信号时，此时转换器2的RX灯亮，并将收到光信号转换为RS-232信号送给主采集器。这就完成地面综合观测业务软件发命令到主采集器的过程。
②主采集器给计算机传输数据
主采集器收到地面综合观测业务软件发出的指令后，根据获取分钟数据（DMGD）等命令，采集相应的观测数据并生成报文，将报文以RS-232信号形式发给转换器2，转换器2再将收到的数据转换成光信号并通过光纤传输给转换器1，此时转换器2的TX指示灯闪闪发光，当转换器1收到转换器2的发出的光信号后，此时RX灯闪闪发光，时间长短和TX相一致，转换器1再将光信号转换成RS-232信号，并将RS-232信号传输给主控计算机，主控计算机综合观测业务软件收到报文。
2.3 转换器正常工作的条件
①供电条件：串口转光纤转换器需要提供稳定的直流12V工作电源，供电后，串口转光纤转换器的PWR指示灯亮。
②通信方式设置：由于串口转光纤转换器可输出多种信号，如RS-232或RS422/485方式，为了统一信号输出方式，一般将串口转光纖转换器的DIP1设置为ON，其余的为OFF，也就是采用RS-232串口通信方式。
2.4 故障维修
故障维修要本着安全、逻辑、分解、代替等原则进行。安全原则主要是指人身与设备安全，不能将小故障扩大为大故障，掌握相应信号流程，将故障范围压缩到故障点。
①故障实例1
故障现象：主控计算机综合观测业务软件收不到地面观测数据，业务终端发出的指令无反应，转换器2的RX灯亮，TX灯不亮，转换器1的RX灯也不亮，用笔记本电脑超级终端软件可直接读取主采集器的观测数据。
故障分析：根据上述信号数据传输的流程，转换器2的RX灯亮灯，说明综合观测业务软件发出的相关指令已经传到了转换器2，此时转换器2的TX灯不亮，说明主采集器与转换器2之间存在通信故障，可进一步借助维修用的笔记本电脑、数字万用表等维修工具确定。
维修过程：根据故障分析，用数字万用表对采集器与转换器2之间存在通信线进行检测，经检测，在主采集器与转换器2之间存在主采集器TX端到转换器2RX端接线开路，进一步检测，在主采集器箱内，该连接线在一个接线柱上没有压住，致使采集器TX端到转换器2RX端接线开路，重新压紧后，故障排除。
②故障实例2
故障现象：主控计算机综合观测业务软件收不到地面观测数据，业务终端发出的指令无反应，转换器1的TX灯亮，转换器2的RX灯不亮，TX灯也不亮，用笔记本电脑串口调试助手可直接读取主采集器的观测数据。
故障分析：转换器1的TX灯亮，说明转换器1能收到主控计算机综合观测业务软件发出的采集命令，并转换成光信号发出去；转换器2的RX灯不亮，说明转换器2没有收到转换器1发出来的光信号。故障只能在转换器1的TX端到转换器2的RX端的光缆出现故障。
故障维修：根据故障分析，采用可见激光辐射仪对光缆进行检测，经检测，发现软光缆存在开路的情况，更换光缆并重新连接后，故障排除。
3.维修结论
像上面的通信故障例子还很多，对台站技术人员来讲，维修比较困难，主要是对通信原理和过程不清楚，难于准确找到故障部位，不像单个传感器故障维修简单，采用替代方法就可以把故障排除，也不像供电故障那样明显，有电没电一看一测就能知道故障原因和部位。但只要理清通信信号流程和通信模块的工作要求及参数设置，故障还是比较容易排除的。
参考文献
[1] 杨维军，万定祥，李中化，等。自动气象站防雷电源切换器的设计开发[J].气象科技，2013，41（6）：1013-1015。
[2] 技术装备维修保障手册，中国气象局大气探测中心。
作者简介
孙振生（1962.7-）男，汉族，山东海阳人，工程师，从事气象观测和装备保障工作。
[关键词]光缆 通信 自动气象站 气象观测
中图分类号：O973 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）04-0015-01
引言
随着新一代业务站投入地面气象观测的使用，人工地面观测项目逐步被取消，气象观测资料采集与传输主要依靠主采集器与主控计算机地面纵使观测业务软件完成。由于光缆通信具有通信质量好、可靠性高、防雷电干扰能力强、通信距离远等优点，在新一代自动气象观测站中广泛使用。光缆通信对台站业务人员及保障人员来讲是新生事物，一旦出现通信故障，能否快速排除通信故障对一般业务人员是一个很大的难题，也是影响台站观测资料采集与传输的一个主要原因根据自动站维修保障能力分析，通信故障在自动观测站故障中所占的比率不大，但对地面观测的业务影响最大。
1.新型自动气象站简介
新型自动气象（气候）站是依据中国气象局监测网络司《第二代自动气象站功能规格需求书》要求，按照统一标准、统一功能、统一结构、统一方法、统一规范的设计思路，设计生产的一种高精度、高稳定、易维护、低功耗、易扩展和具有实时远程监控功能的新型自动气象观测系统。可以满足现有气象观测站的气候观测、天气观测和区域观测业务的需要。
2.通信故障维修
2.1 转换器介绍
该转换器是串口转光纤转换器，主要用来将串口232信号转换成光信号，MOXA？TCF-142-M-ST-T是串口转光纤转换器，具备转换串口（RS-232或RS422/485）及光纤（多模或单模）讯号的能力。MOXA？TCF-142-M-ST-T接口转换器可将串口传输距离延伸最远可达5km（TCF-142-M多模光纤）或40km（TCF-142-S单模光纤）。反极性保护（Reverse Power Protection），当您不小心将电线接错端子时，反极性保护（Reverse Power Protection）的功能可以保护您的设备。MOXA？TCF-142-M-ST-T会自动侦测到时一条电线为正极，另一条为负极，然后加以调整。可利用DIP Switch设定Terminator？MOXA？TCF-142-M-ST-T具备自动侦测串口讯号baud rate的能力。对使用者来说，这是再方便不过的功能了。即使设备的baud rate改变了，接口转换器还是可以传输讯号。通过设定MOXA？TCF-142-M-ST-TDIP Switch的SW1至ON，可启用 RS232模式。接线方法为：将MOXA？TCF-142-M-ST-T的TX接至另一台MOXA？TCF-142-M-ST-T的RX，一台接一台，藉由此方法形成一个光纤环。
2.2 地面探测数据传输流程
根据《台站地面综合观测业务软件（ISOS-SS）》操作方式，其观测资料数据传输信号流程如下：
①主控计算机发数据采集命令给主采集器
主控计算机地面综合观测业务软件通过本机的RS-232通信口发出获取分钟数据（DMGD）等命令给转换器1（TCF-142-M-ST-T型串口转光纤转换器1简称为转换器1），转换器1收到主控计算机制命令后，将主控发出的RS-232信号转换为光信号并通过光纤传输到转换器2（TCF-142-M-ST-T型串口转光纤转换器2简称为转换器2），发命令时，TX灯亮，当转换器2收到转换器1的送来和光信号时，此时转换器2的RX灯亮，并将收到光信号转换为RS-232信号送给主采集器。这就完成地面综合观测业务软件发命令到主采集器的过程。
②主采集器给计算机传输数据
主采集器收到地面综合观测业务软件发出的指令后，根据获取分钟数据（DMGD）等命令，采集相应的观测数据并生成报文，将报文以RS-232信号形式发给转换器2，转换器2再将收到的数据转换成光信号并通过光纤传输给转换器1，此时转换器2的TX指示灯闪闪发光，当转换器1收到转换器2的发出的光信号后，此时RX灯闪闪发光，时间长短和TX相一致，转换器1再将光信号转换成RS-232信号，并将RS-232信号传输给主控计算机，主控计算机综合观测业务软件收到报文。
2.3 转换器正常工作的条件
①供电条件：串口转光纤转换器需要提供稳定的直流12V工作电源，供电后，串口转光纤转换器的PWR指示灯亮。
②通信方式设置：由于串口转光纤转换器可输出多种信号，如RS-232或RS422/485方式，为了统一信号输出方式，一般将串口转光纖转换器的DIP1设置为ON，其余的为OFF，也就是采用RS-232串口通信方式。
2.4 故障维修
故障维修要本着安全、逻辑、分解、代替等原则进行。安全原则主要是指人身与设备安全，不能将小故障扩大为大故障，掌握相应信号流程，将故障范围压缩到故障点。
①故障实例1
故障现象：主控计算机综合观测业务软件收不到地面观测数据，业务终端发出的指令无反应，转换器2的RX灯亮，TX灯不亮，转换器1的RX灯也不亮，用笔记本电脑超级终端软件可直接读取主采集器的观测数据。
故障分析：根据上述信号数据传输的流程，转换器2的RX灯亮灯，说明综合观测业务软件发出的相关指令已经传到了转换器2，此时转换器2的TX灯不亮，说明主采集器与转换器2之间存在通信故障，可进一步借助维修用的笔记本电脑、数字万用表等维修工具确定。
维修过程：根据故障分析，用数字万用表对采集器与转换器2之间存在通信线进行检测，经检测，在主采集器与转换器2之间存在主采集器TX端到转换器2RX端接线开路，进一步检测，在主采集器箱内，该连接线在一个接线柱上没有压住，致使采集器TX端到转换器2RX端接线开路，重新压紧后，故障排除。
②故障实例2
故障现象：主控计算机综合观测业务软件收不到地面观测数据，业务终端发出的指令无反应，转换器1的TX灯亮，转换器2的RX灯不亮，TX灯也不亮，用笔记本电脑串口调试助手可直接读取主采集器的观测数据。
故障分析：转换器1的TX灯亮，说明转换器1能收到主控计算机综合观测业务软件发出的采集命令，并转换成光信号发出去；转换器2的RX灯不亮，说明转换器2没有收到转换器1发出来的光信号。故障只能在转换器1的TX端到转换器2的RX端的光缆出现故障。
故障维修：根据故障分析，采用可见激光辐射仪对光缆进行检测，经检测，发现软光缆存在开路的情况，更换光缆并重新连接后，故障排除。
3.维修结论
像上面的通信故障例子还很多，对台站技术人员来讲，维修比较困难，主要是对通信原理和过程不清楚，难于准确找到故障部位，不像单个传感器故障维修简单，采用替代方法就可以把故障排除，也不像供电故障那样明显，有电没电一看一测就能知道故障原因和部位。但只要理清通信信号流程和通信模块的工作要求及参数设置，故障还是比较容易排除的。
参考文献
[1] 杨维军，万定祥，李中化，等。自动气象站防雷电源切换器的设计开发[J].气象科技，2013，41（6）：1013-1015。
[2] 技术装备维修保障手册，中国气象局大气探测中心。
作者简介
孙振生（1962.7-）男，汉族，山东海阳人，工程师，从事气象观测和装备保障工作。