TRM -ZS3型农田小气候仪的日常维护及故障处理

（石河子气象局，新疆 石河子 832000）

近年来，随着国内自动气象监测系统的持续发展，农田小气候自动监测仪器也越来越被广泛用于农业。农田小气候是指农田中作物层里形成的特殊气候，它对农作物的生长、发育和产量以及病虫害都有很大影响。由于各种农作物的群体结构不同，株间的光能分布、空气温湿度、风速和土壤温湿度等特征均与裸露地上有着明显的差异。不同农作物，不同植株密度、株距、行距和行向，不同生育期和叶面积大小等都能形成特定的小气候。

为了提高气象为农服务的能力和水平，小气候仪通过对农田小气候各要素的分布和变化特征的监测，寻找改善作物生长环境条件（即农田小气候条件）的措施，从而使这些小气候条件有利于作物的生长发育，提高农作物的产量和品质。新疆作为国家粮棉生产的重要基地，目前使用较为广泛的小气候仪就是TRM-ZS3型绿洲农田小气候仪，现着重从该仪器的工作原理和日常维护等方面进行说明。

1 仪器构成和工作原理

1.1 仪器构成

TRM-ZS3型绿洲农田小气候仪是一种便携式小气候监测仪。主要由硬件和软件组成，既可作为独立设备与计算机终端连接组成农田自动监测系统，也可以作为农田分采集系统挂接在其他采集系统上[1]。作为独立设备的TRM-ZS3型农田小气候仪至少应包含以下3个部分：记录仪、传感器和支架。为保证设备良好运行还应包括电源（太阳能电池板）、电源防雷器和蓄电池等，且可选配无线通信模块。

1.2 硬件

1.2.1 传感器与数据记录仪

TRM-ZS3型农田小气候仪包括风速传感器、风向传感器、光合辐射传感器、温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器以及热通量传感器等。安装时应将传感器按照符号标识一一对应，原则上连接到记录仪面板接口上即可，有时由于实际工作需要，要有多只相同的传感器，比如需要监测多层地温 （环温）等，则标识由传感器名称+序号组成，数据记录仪面板箱安装在支架上。

1.2.2 系统电源

系统所用电源为直流12 V，配有蓄电池和太阳能电池板。在条件容许的情况下，农田小气候仪也可用市电进行供电。

1.2.3 通信接口与通讯模块

通讯模块指联接记录仪与数据服务器、服务器与计算机的通信联接设备。通讯方式分为有线通讯和无线通讯，有线通讯就是用户根据实际情况选择与记录仪相连接的串口编号即可。在无线通讯中，网络远程端口默认为8089，本端口项默认端口为5002，打开该端口，并作NAT映射，该端口必须同Dtu模块中指定的端口一致，注意在防火墙中设定开放该端口的规则。

通信接口使用RS-232或RS-485。通过外接无线传输模块，可以扩展通信距离。无线传输模块的类型有GPRS、CDMA等。无线传输时，可以实现多点传输[2]。

1.3 软件

目前，TRM-ZS3型农田小气候仪使用的软件由厂家直接提供，软件运行环境必须满足Win7以上系统。安装软件时，要注意是否以管理员权限登陆系统或关闭UAC安全设置，如果没有以管理员权限登陆操作系统，因Win7系统本身的安全保护，有可能引发软件使用异常。系统软件具备如下主要功能：参数和记录仪时钟调整、时间间隔修改（记录仪对传感器的采样存储周期）、联机检查、数据误差校准、清空记录仪、录入数据、历史数据查询和删除、传感器输出信号经过处理形成气象参数观测值、存储 （外存）、数据导入（出）、运行状态监控等。

2 工作原理

TRM-ZS3型绿洲农田小气候仪主要进行气象参数测量，由于所测的气象参数都是非电量，而测量结果是建立在对电信号进行处理后得到，所以针对每一个气象参数都采用了相应的传感器进行非电量到电量的转换。传感器的输出因为其工作原理不同而不同，TRM-ZS3型绿洲农田小气候仪的传感器设计了不同的信号调理电路，对传感器的输出有针对性的进行滤波、I/V变换、脉冲稳幅和电压放大等不同形式的调理。

3 日常维护与故障处理技巧

3.1 日常维护

3.1.1 电源（池）的维护

定期对蓄电池进行充放电，“手工充电”和“取消充电”功能是在连接220 V电源后，使用手工充电盒取消充电命令对记录仪的电池进行充电控制，充电时间一般不超过12 h。

3.1.2 温度传感器

将传感器按照符合标识接入相应串口，可用电表二极管挡（即通断挡）测量相同颜色电线之间是通的，不同颜色电线之间有大约110 Ω的电阻值，110 Ω对应0℃，每变化1℃，电阻值就变化0.375 Ω。

3.1.3 湿度传感器

湿度传感器为8芯线，线色为橙、棕、绿、蓝、白、红（灰、黑），白色的线为湿度输出信号，红色为电源正极，灰色为模拟地，黑色为电源地，湿度在0%～100%范围内，橙色与灰色或黑色两极应该的输出电压为0～1 V。

3.1.4 蒸发清零及清空记录仪

蒸发清零就是定期将记录仪中蒸发累计值复位成0；记录仪内存中可以存储的数据量大约为5 000条，存储器存满后便无法记录更新数据记录，为了记录新数据必须定期使用“清空记录仪”功能将记录仪的内存清空以便存储新数据，该操作不影响历史数据中的数据记录。

3.2 常见故障及处理技巧

3.2.1 常见故障1

故障现象：在主控计算机上对记录仪进行操作时出现死机或提示检查串口。

故障分析及处理技巧：出现这样的故障，极有可能是由于记录仪的通讯电缆出现问题。首先检查记录仪到PC机的通讯电缆是否接好，PC机的串口是否损坏；其次将PC机及记录仪断电，重新通电。

3.2.2 常见故障2

故障现象：录入数据及时钟混乱。

故障分析及处理技巧：出现此问题可能是运行软件读取错误及记录仪启动出错。排除方法：如果是录入数据出错，则先将PC机及记录仪断电，再重新通电，并启动运行软件；如果是时钟混乱，则重新输入时钟到记录仪，再重新通电。

4 结束语

TRM-ZS3型农田小气候监测仪日常维护一般只需清洁裸露在外部的设备，若发现数据有缺失，首先排除电源、蓄电池、太阳能电池板与连线故障，其次检查传感器及外部的设备故障。对于维护人员来说，设备出现故障后，要仔细查看设备维护手册，先软件后硬件，先线路后设备，必要时向厂家寻求技术支持。平时要善于对故障进行记录、归纳和总结，这样就可以快速、准确地判断出故障点，为维护带来方便，从而保证设备的正常运行，充分发挥设备的作用。

[1]王柏林，朱成欣，阳艳红.农田小气候自动气象观测系统[J].气象水文海洋仪器，2013，30（4）：1-3，7.

[2]杨爱萍，杜筱玲，郭瑞鸽，等.农田小气候自动观测系统效能评估 [J].气象科技，2013（2）：278-281.