山西省方山县气象局 山西吕梁 033100
摘要：文章对以 DPZ1 型综合集成硬件控制器为核心的自动气象站数据通信系统在结构布局、线路连接、软件和参数、环境因素等方面形成检修方法，提出从故障表现入手进行有针对性排查检修原则，为台站应对该型通信系统故障提供充足的技术参考，提高设备故障排查效率。
关键词：自动气象站；装备保障；串口服务器；通信
1 DPZ1通信系统结构布局
DPZ1型综合集成硬件控制器以高性能嵌入式微控制器为核心，硬件包括光电转换模块（光猫）和输入接口模块通信控制模块。
室外将 DZZ5 新型自动站、能见度传感器和降水现象仪等串口设备的信息进行整合，以串行通信方式与硬件控制器主板下侧的串行通信端口直连，通过光纤网络接入值班室业务平台。室内通过通讯转换单元将光信号转换成以太网信号，通过值班室局域网交换机接入计算机完成信息传输。
软件安装环境为WIN7以上系统，包括软件SMOPORT、nettocom及comtonet。硬件控制器主板上侧设有ST光纤接口和RJ45网线接口，可以经双路多模光纤，通过室内TXZH通信转换单元和以太网卡（以下简称网卡）与主机连接，进而对各观测设备串行数据进行处理，转化成TCP/IP网络接口数据。通过SMOPORTVirtualCom软件主机可以虚拟COM11～18共8个COM口，并设置各端口通信参数，再通过台站地面综合观测业务软件（以下简称ISOS）从各虚拟COM口下载数据。
2 DPZ1通信系统各部分检修方法
2.1 线路连接检修
在DPZ1通信系统中,线路连接异常在各类故障表现中最为直观，可大致分为如下2类。
2.1.1 光纤连接 本站采用光纤连接，两端均为ST接口，使用双路多模光纤连接硬件控制器主板和室内TXZH通信转换单元。当显示所有设备观测数据均下载失败，ping命令检测主机无法连通硬件控制器，TXZH通信转换单元光收发指示灯和硬件控制器不亮。遇此状况，需要检查室内光电转换模块收发指示灯是否正常(Tx常亮，Rx闪烁)，若指示正常，则说明光电转换器及光纤线正常；若不亮，则将收发光纤线对调后，看收发指示灯是否正常；指示灯仍不正常，则将室内光电转换器及室外通信控制模块断电重启，若重启后光纤收发指示灯闪烁则光电转换器正常，需检查光纤线是否有损坏。若未闪烁，则光电转换模块损坏。
2.1.2 串行通信连接 因为硬件控制器与各观测设备均采用串行通信连接（支持RS-232、485、422传输方式）如果该设备观测数据下载失败，使用SMOPORTVirtualCom软件或其它方式可以读取或重设连接该设备的虚拟端口通信参数，但经虚拟端口向该设备发送终端命令均返回失败，硬件控制器上对应Port的R、T指示灯不亮，需考虑到硬件控制器至某个观测设备的串行通信连接异常或接线有误，检修时首先应检查串行通信线缆两端端子接线是否正确，然后检查端子接线、端子插接是否牢固可靠，线缆是否有断路、短路、破损现象。
2.2 软件和参数检修
首先应确保虚拟端口配置软件、硬件控制器及主机网卡驱动、ISOS版本正确。
检查是否因业务软件错误引起的故障方法：首先退出业务软件，重启软件及串口设备联网服务器（长按 1 sReset 键，L1 闪烁）后，故障仍未排除，则打开SMOPORT 串口助手连接设备，将波特率参数与观测设备和综合集成硬件控制器设置一致，通过 ISOS 软件中调试终端发送命令，若应答正常，则说明业务软件故障；若无返回数据，则可能是因网络不通、综合集成硬件控制器或观测设备故障引起。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.3 主机网卡检修
DPZ1通信系统最终通过网卡与主机实现物理连接，网卡异常时会导致所有设备观测数据下载失败，其它表现较为多样，在故障是否能自动消除、是否能通过重启主机排除，以及主机与硬件控制器能否连通、各观测设备能否响应主机发送的终端命令等方面表现并不一致。
举例来说，smoport上位机软件无法连接，首先需要检查光纤线路是否连接正确，在线路正确，nocom及comtonet服务开启，硬件控制器状态灯正常的情况下，smoport上位机软件依然无法连接，这时判断应该是内部网卡驱动未正常启动，需要将硬件控制器恢复出厂设置，才可保证网卡驱动正常启动。
一般情况下，对其排查以换用网卡或备用主机测试为主，更换后数据通信恢复正常，则判断为网卡损坏，需要更换。
2.4 硬件控制器检修
硬件控制器是整个通信系统的核心，其故障表现和检修方法也是整个通信系统中最复杂的，因为其故障几乎可以造成任何一种通信异常现象。
对硬件控制器的检修，首先应检查其供电是否正常，其正常工作电压为直流12 V（9～15 V），可以通过主板上的PWR灯或其它各类指示灯状态判断供电是否正常，电源指示灯有2个：PWR1和PWR2。PWR1灯常亮表示以太网模块/硬件控制器的MCU、光纤模块供电正常，L1灯秒闪，表示硬件控制器进入工作模式；PWR2灯常亮表示硬件控制器的多串口模块工作正常。若电压正常，电源灯不亮，说明硬件控制器的电源控制器芯片损坏，应需返厂维修。若电压不正常，检查蓄电池电压以及市电线路的通断，排除故障，然后再根据故障表现以不同方式做进一步排查。
2.5 TXZH通信转换单元
TXZH通信转换单元是光纤通信的重要的设备，如果故障的话会导致所有设备观测数据下载失败。
TXZH通信转换单元直接插接220 V交流电，检修时应首先排除供电故障，跷板开关带有电源指示灯，光纤收发指示灯对供电也有一定指示作用，2个PWR灯常亮，表示供电正常，若同时不亮则可能为掉电状态，检查电源插头或供电是否正常。供电正常的情况下建议将其与硬件控制器一起重启，然后再重启主机及ISOS，排除数据堵塞可能。如经前几步检查排除了线路连接、网卡、硬件控制器故障和参数错误的可能，则基本可以判断为TXZH通信转换单元故障，一般做更换处理。
2.6 采集设备通信端口检修
DPZ1通信系统最终通过各设备串行通信端口与各设备连接，各观测设备通信端口故障时会导致该设备不响应主机发送的终端命令。遇此情况，应在现场使用符合该设备通信协议的串口线将该设备直连计算机串口，用串口助手工具连接观测设备，并通过ISOS或其它串口调试软件向该设备发送终端命令，如无返回结果或命令应答不正确则一般为该设备采集器主板或通信端口损坏，一般只能更换处理。
2.7 环境因素排查
环境因素中最主要的两项是通信环境设备和安装状况。
硬件控制器主板为全金属外壳，抗干扰能力均较强。硬件控制器、主机接地情况，各类通信线缆布线及屏蔽措施是环境因素排查的重点。
3 结束语
通过一系列排查措施，当明确查清了故障原因后，通信系统的维修保障受制于备件状况和应急准备情况，大部分情况下对于故障的排除只能是更换故障设备或部件。
建议上级装备保障部门在条件允许时为台站配备备份的硬件控制器、TXZH通信转换单元以及从硬件控制器至值班室的备份光纤；同时加强保障人员技能培训，提高应急处置能力，确保在发生严重通信故障时新型自动站数据下载不受影响，提升对DPZ1通信系统的维护维修和使用效率。
参考文献：
[1]张鑫，李艳，包坤.综合集成硬件控制器的设计与实现[J].黑龙江气象, 2016, 33(3):34-39
[2]王书强.关于ISOS-HC/A 综合集成硬件控制器应用[J].消费导刊, 2015, 32(10):242-242
作者简介:王莉（1970-）女
论文作者:王莉
论文发表刊物:《科技研究》2018年9期
论文发表时间:2018/11/20
标签：控制器论文; 硬件论文; 通信论文; 设备论文; 故障论文; 光纤论文; 指示灯论文; 《科技研究》2018年9期论文;