ADTD型闪电定位仪故障分析与处理

罗进云，周积强，康煜，马兴武

（六盘山气象站  756000）

摘要：本文介绍了ADTD型闪电定位系统应用情况和结构组成，分析了系统运行中常见故障和问题，针对不同故障提出解决措施，对ADTD型闪电定位仪故障处理和维护具有一定的指导作用。

关键词：闪电定位；故障；措施

引言

闪电是大自然中大电流、强电压、长距离放电现象。闪电定位系统是利用闪电辐射的电磁场特性来遥测闪电放电参数的一种自动化探测设备，可全天候、长期、连续运行并记录雷电发生的时间、位置、强度和极性等特征参数。闪电定位系统提供的数据为区域闪电特征分析和防雷设计提供依据，同时也为闪电观测业务从人工观测向自动化观测奠定基础[1]。本文分析了闪电定位数据的使用情况和系统运行保障的重要作用。介绍了宁夏ADTD型闪电定位系统组成和单站闪电定位仪的组成结构。分析了闪电定位系统运行中常见故障和问题，针对不同故障提出解决措施，对ADTD型闪电定位仪故障处理和维护具有一定的指导作用。

1 宁夏ADTD型闪电定位系统

1.1 宁夏ADTD型闪电定位网组成

宁夏ADTD型雷电定位系统2007年1月建成并投入业务运行。该系统是由银川、中卫、同心、盐池、六盘山共5个ADTD型探测仪组网，采用磁定向、时差法综合分析算法对宁夏全域全天候进行实时闪电定位监测，经过中心数据处理系统的计算处理，得到地闪发生时间、经纬度位置、雷电流极性、峰值强度、雷电流上升陡度等监测信息。该系统时间精度达到了0.1μs，平均定位精度300m，宁夏雷电监测定位网探测效率80%以上。

1.2 ADTD型单站闪电定位仪结构

ADTD型单站闪电定位仪由闪电定位仪仪器舱、电源和通信线缆、信号转换器、业务计算机等组成。单站闪电定位仪仪器舱是一个组合部件，主要由电子盒、电源盒、GPS天线、磁环天线、恒温晶振、Nport、19芯总线、三芯通信线、两芯电源线、密封圈积玻璃钢罩组成。ADTD型闪电定位仪详细结构如图1所示。

图 1 ADTD型闪电定位仪详细结构图

2 常见故障及解决措施

ADTD型闪电定位仪常见问题包括监控软件接收不到数据、自检偏差大、晶振偏差大三种，导致闪电定位仪无法正常运行，闪电定位数据无法监测和传输，若未及时维护和处理，将影响相关气象业务和导致闪电信息缺测。

2.1 监控软件接收不到监测数据

2.1.1电子盒长时间处于搜索卫星状态

电子盒长时间处于搜索卫星状态时监控软件收不到数据。处理措施为首先使用万用表检测电源盒中+5V输出电压，如果+5V输出电压过低或无电压输出，将导致电源无法提供给GPS模块足够的工作电压来搜索到卫星。当+5V输出电压过低或无电压输出时应更换新电源盒。

2.1.2电子盒死机

当电子盒发生死机时应关掉电源，拔掉排线。使用金属物（回形针、螺丝刀）接触插针把静电排走。引起死机原因是电路板积累过多的静电，无法通过地线排入大地，发生死机后应及时接地或重新做接地，此问题多见于建站时间长的闪电定位仪。

2.1.3 FPGA芯片烧坏或刷写程序错误

当闪电定位仪出现此现象时应先按电子盒死机处理。如果按处理死机方法处理后仍是无法解决问题，应考虑更换GPS板上的FPGA芯片。

2.1.4 时间不正确数据无法接收

当闪电定位仪时间停留在某个时刻不变化且晶振正常工作，中国气象局国家雷电监测预警网与ASMO2.0软件显示停运，但中心站软件能接收到数据，但时间不正确，此类问题应首先通过中心站软件发送“ST”命令，如果没作用，需更换GPS板。当时间停留在某个时刻不变化同时晶振偏差大时，应先通过中心站软件发送“F”命令，如果没起作用，更换GPS板或恒温晶振。

2.1.5 Nport配置不正确或Nport硬件故障

Nport配置不正确多发生在安装新的闪电定位仪或更换Nport时，Nport硬件故障表现为TX/RX信号指示灯不闪烁（正常情况下是30秒闪烁一次）此时更换Nport并重新配置。Nport的网络指示灯即Link灯正常闪烁或常亮表示Nport网络物理连接正常，当Link灯不闪烁或常亮时，检查网线，如果网线正常更换Nport或交换机网口。Nport死机时只有Link灯亮，此时也不能传输数据，重启Nport就可传输数据。

2.2 自检偏差大

自检偏差大时，电源盒中的“ST”灯闪烁（正常工作时常亮），CPU板上“1灯”闪烁（正常工作时常亮）。首先检查闪电定位仪的交流输入电压和四路直流输出，交流电在198V—242V，四路直流输出电压分别为+5V左右、+15V左右、-15V左右，零地电压在不能大于4V。

2.3 晶振偏差大

当晶振偏差大时中心站软件站点状态信息前会出现红色叉号，中国气象局雷电监测预警网站上站点变成深蓝色。可通过“S”命令查到的晶振频率是5MHZ的恒温晶振经SN54HC04J变频后得到的数值，晶振偏差计算方法为实时频率减去10000000。晶振正常偏差范围是-10-10之间。当晶振偏差大时应测量恒温晶振的供电电压是否处于12V左右，测量恒温晶振的供电电压正常时更换恒温晶振或GPS板。

3 运行维护其他事项

闪电定位仪安装在室外，经常处于搜星状态，安装高度较高。该系统属于精密的电子设备，以弱电方式运行，绝缘等级较低，设备内部的元器件对雷电电磁场及雷电流的反应极其敏感，由雷电引发的故障也不能忽视，因此做好雷电防护措施是保障闪电定位仪稳定运行的基础。在设备日常运行中，要认真做好防雷装置的设计施工，并做好防雷设施的定期检测及维护。同时技术人员要每天对闪电定位仪的状态进行监控，做好工作记录，当出现故障时，应及时进行故障的排查和处理，及时上报相关部门。故障排除后，总结经验，做好维修报告的存档和存档工作。

4 总结

随着ADTD型闪电定位仪站网的继续建设和升级，及在雷电监测预警、雷电灾害调查鉴定、雷电活动规律研究等工作中广泛的应用，闪电定位仪的保障工作也越加重要。台站技术人员在了解闪电定位仪常见故障和解决措施基础上，在工作中不断探索和积累经验，才能更好地保障设备的稳定运行。根据本文提出的设备检查方法和解决措施，可方便及时的发现设备的故障隐患，准确找到故障点，以提升设备运行的可靠性和稳定性，进而提高数据的可用性，对ADTD型闪电定位仪故障处理和维护具有一定的指导作用。

参考文献：

[1] 王志超,庞文静,梁丽等.ADTD闪电定位网在北京地区定位效率的自评估[J].气象科技,2018,46(04):638-643+664.

[2] 王凯,鞠晓雨,邱阳阳等.2011—2019年安徽南部山区与北部平原闪电分布特征[J].气象与环境学报,2022,38(04):110-117.

作者简介：罗进云（1983.01）男，回族，宁夏固原市，本科学历，工程师，从事气象方面的研究工作。