新型自动气象站风向传感器工作原理和常见故障分析.pdfVIP

第15卷 第3期农 业 灾 害 研 究Vol. 15  No. 3

2025年3月Journal of Agricultural CatastrophologyMar. 2025

新型自动气象站风向传感器工作原理和常见故障分析

王坦帅

聊城市气象局，山东聊城252000

摘 要：为提升新型自动气象站风向传感器的运行稳定性及提高故障处理效率，分析了光电格雷码式风向传感器的工作

原理，总结其常见的故障类型并提出相应的解决方案。通过案例分析，归纳软件故障、硬件故障及风向卡滞故障的诊断方法，

阐述了先软件后硬件、先室内后室外的故障排查流程，明确了日常维护要点，发现规范化的排查流程与定期维护可有效降低

风向传感器故障率，保障气象观测数据的连续性和准确性。

关键词：风向传感器；新型自动气象站；光电格雷码；故障诊断与分析

中图分类号：P412.16文献标志码：B文章编号：2095–3305(2025)03–0157-03

新型自动气象站是基于现代总线技术和嵌入式系异或算法。格雷码和风向角度的换算如图1所示，风

统技术构建的自动化测量系统，是国家级气象台站的向312°对应的格雷码为1011000，将其对应的格雷码

主要观测设备[1]。新型自动气象站主要包括软件系统换算成二进制时，二进制的最高位等于格雷码的最高

和硬件系统两大部分，软件系统包括ISOS地面综合位为1，对比二进制的最高位和格雷码的次高位，采用

观测业务软件和嵌入式软件，硬件系统包括传感器、异或算法来计算二进制的次高位，即相同为0，相异为

采集器、通信模块和供电模块。其中风向传感器利用1。示例中二进制的最高位为1，格雷码的次高位（0，1）

数字通道接入主采集器。当前，国家级气象台站的风与0相异，因此二进制的次高位取1。其他位的二进制

向传感器以EL15-2C和ZQZ-TF2种型号为主，这2种计算方式类似。根据风向角度计算格雷码时，最关键

传感器均为光电格雷码式风向传感器。芮建梅等[2]以的步骤是将二进制换算为格雷码，格雷码的最高位等

一次新型自动站EL15-2C型风向传感器故障为例，于二进制的最高位，对比二进制的最高位和次高位，

总结了类似故障发生时的解决方法及处理流程。王驰若相同，则格雷码的次高位取0，反之则为1，其余位

等[3]分析了风向历史数据，为台站气象保障人员排除的格雷码计算方式类似。

DZZ5型自动气象站风向故障提供参考。黄银财等[4]表1风向角度、格雷码、二进制、十进制对照

总结了区域自动气象站常见的故障及其维修措施，为

风向角度格雷码二进制十进制

气象工作者提供有益借鉴。基于此，主要介绍了光电

0°000000000000000

格雷码式风向传感器的工作原理，分析并总结了常见

90°0110000010000032

的几种故障类型。

180°1100000100000064

1风向传感器的工作原理270°1010000110000096

光电格雷码式风向传感器的感应部件是一个具有

良好启动性能的风向标，风向标转动时带动格雷码码

盘，EL15-2C和ZQZ-TF2种型号的传感器的格雷码码

盘均采用7位格雷码，分辨率为2.8125°。风向传感器

每转动2.8125°就会输出一组新的7位格雷码，主采

集器将收到的7位格雷码数字信号转为风向。

格雷码是一种特殊的二进制编码，其最大的特点