2024年1月20日发(作者：粘卓逸)
第1期2021
年3 月气象水文海洋仪器Meteorological»
Hydrological
and
Marine
InstrumentsNo.
1Mar2021大气负离子观测站的结构原理和常见故障维修黎
勋X魏建军2,蒋冬雁X李卓茵1（.广西壮族自治区气象技术装备中心，南宁530022
；.马山县气象局，南宁530600）摘要：文章详细介绍了大气负离子观测站的结构原理，为台站保障人员对大气负离子观测站
结构的掌握和日常维护维修工作提供了便利条件。文章还对实际业务运行中出现的常见故障
现象进行了分析，并提出了维修方法，为台站保障人员更准确地定位故障点提供了依据。关键词：大气负离子观测站；结构原理；故障维修中图分类号:P414
文献标识码:B
文章编号=
1006-009X（2021）01-0118-03Structural
principle
and
common
fault
maintenance
of
air
negative
ion
observation
stationLi
Xun1
,
Wei
Jianjun2
,
Jiang
Dongyan1
,
Li
Zhuoyin1(1.
Guangii
Meteorological
Technology
Equipment
Center
,
Nanning
530022;
2.
Mashan
Meteorological
Bureau
,
Nanning
530600)Abstract:
This
paper
introduces
the
structural
principle
of
air
negative
ion
observation
station,
providing
convenience
conditions
for
station
support
personel
with
better
understanding
of
the
structure
of
air
negative
ion
observation
station
and
daily maintenance work.
It.
also
analyzes
the
common
fault,
phenomena
that
appear
in
the
actual
business
operation,
and
proposes
the
maintenance
methods
?
which
could
provide
a
basis
for
the
station
support
personnel
to
locate
the
fault,
points
more
words：
air
negative
ion
observation
station;
structural
principle;
fault,
maintenance0引言空气由各种气体混合组成，其中氧气占21%.
健作用，而且还可以辅助治疗多种疾病[4].大气负离子观测站可用于测量空气本底值及多
种空气离子发生器产生的各种正、负极性的大、中、
当中性的气体处于电磁场环境中时，气体分子中某
些原子的外层电子会因电磁作用力而离开轨道成
为自由电子。游离状态的电子很容易被大气中所
占比例较大的氧气分子捕获，形成“负氧离子”，也
小离子。具有测量准确、灵敏度高、环境适应能力
强，能长期在野外不间断工作的特点。该设备满足
气象观测的业务需求，采集到的数据精度高、准确性
好，方便台站工作人员进行日常维护维修工作[5,].就是人们常说的“负离子”[-3]。负离子有降尘、灭菌、净化空气等作用，负离
1大气负离子观测站的结构原理大气负离子观测站由负离子采集系统、供电
子因其能提供负电荷（电子），而具有较强的抗氧
化作用.医学研究表明，负离子对人体各方面机
能均有良好的增强作用，人在充足的负离子环境
中，不仅可以消除疲劳、改善睡眠，起到较好的保
收稿日期：2019-1
1-07.系统和温湿度传感器组成.1.1负离子采集系统负离子采集系统采用的是美国Epex公司生产
作者简介：黎勋（990、，女，硕士，工程师.主要从事大气探测和装备保障工作.
第1期黎勋，等：大气负离子观测站的结构原理和常见故障维修1.2.2
太阳能供电系统-119
-的EP1
（）0系列空气负氧离子监测系统，它是基于
最新的“Gerdien
Tube”空气离子收集器的电容式吸
入法原理设计而成。在离子传感器（或采集筒）的
极化板上加载一定量的极化电压，再让被测的空气
太阳能供电系统由太阳能电池组件、太阳能
控制器、蓄电池组组成。其中太阳能电池组件由
2块150
W的太阳能板并联组成，太阳能控制器
按已设定好的速度匀速通过传感器，空气中特定的
小粒径负离子（迁移率K>0.
4
cm2/V
•
s）在电场
的参数为浮充电压13.
5
V、输出最大电流15
A、
最大输入功率130
W,蓄电池组由4个12
V/
100
AH的免维护蓄电池组成。的作用下发生偏转，被采集板捕获，采集到的负离
子电荷量经过采集器处理，即可计算出负离子的浓
度值（单位为个/cm?）1.
3温湿度传感器温湿度传感器是测量空气温度和相对湿度的
负离子采集系统的接口说明如下：1）
采集器（或采集筒）：采集负离子；2）
主板：
收集并处理传感器数据,
显示并输出
数据包；3）
通信模块：与服务器通信，以4G方式传输
数据，接收命令；4）
主板供电接口
：整体设备的电源接入接口，
+
12
V；5）
采集器加热和极化电压供电接口 :采集器内部
加热除湿及采集管内部管壁极化电压接口，+38
V；6）
采集管风扇供电接口
：采集管内部吸气风
扇的供电控制接口，+9
V；7）
RS-232接口：连接通信模块，向服务器发
送数据接收命令；8）
温湿度传感器接口
:外部百叶箱式温湿度
传感器的主板接口
；9）
USB延长线接口
：用于U盘读取主板的负
离子观测数据；10）
负离子采集器的采集板接口
：主板获取并
处理采集板的采集值；11）
外部U盘接口
；12）
标准
RS-232
接口。1.2供电系统根据大气负离子观测站的选址环境和供电条
件，可以选择市电供电和太阳能供电两种形式的
供电系统。1.2.1
市电供电系统
市电供电系统的供电形式如下：1）
市电经空气开关和避雷器进入开关电源；2）
以市电为主、蓄电池为辅的方式供电，无市
电时继电器自动切换为蓄电池供电；3）
12
V电源给设备供电，13
V电源给蓄电
池充电。4）
旋钮开关控制电源箱输出，电压输出正常
时灯亮。检测装置。其性能参数如表1所示。表1温湿度传感器性能参数性能参数测量范围分辨力准确度安装方式空气温度一30〜50
°C0. 1
C士0.
5
C百叶窗式相对湿度10%RH
〜防辐射罩100%RH1%RH士5%RH2常见故障维修由于设备长期不间断地在野外工作，发生的
故障复杂多变，现结合日常工作中可能出现的故
障进行分析，并给出解决方案。1）
显示屏显示有数据，而服务器端没有数据:①
检查主板服务器ip是否正确；②
查看设备安装地信号是否良好；③
查看手机卡是否欠费；④
查看手机卡是否开通流量或其他问题；⑤
检查手机天线是否良好；⑥
检查手机天线延长线是否过长；⑦
查看主板时间是否停止；⑧
检查服务器是否有问题。2）
负离子浓度值偏小或为个位数：①
检查极化电压是否正常；②
检查风扇是否工作正常；③
检查采集数是否正常；④
检查进风口、出风口是否被堵塞；⑤
查看主板参数是否设定。3）
负离子浓度值波动大：①
检查极化电压是否正常；②
检查加热是否工作正常，且功率是否足够；③
查看设备周围是否有干扰源。4）
负离子浓度值不变化：①
检查采集数是否正常；②
检查加热是否工作正常。5）
采集数为65535：①检查采集器是否工作正常；
-120
-②
检查主板是否工作正常；气象水文海洋仪器Mar.
2021离子观测站的结构原理熟练掌握，且不定期地对
③
检查采集板的排线是否老化，是否有短路、
断路情况；大气负离子观测站进行巡检和维护，提高装备保
障能力，一旦设备出现故障，能及时有效地进行排
④
检查采集筒内是否有蚊虫、蜘蛛网等杂物。6)
采集数为0：查和维修，确保设备正常稳定运行，为研究当地的
空气质量和生态环境提供数据支撑和有力保障.参考文献：[1
]邬旳电容式吸人法”空气负离子监测系统工作原
①
检查采集板的排线是否老化，是否有短路、
断路情况；②
检查采集板和采集棒是否接触牢固；③
检查采集筒是否有极化电压.7)
电源故障：理及典型故障分析[J].气象水文海洋仪器，2015,32
(2)：99-102.①
检查空气开关和防雷模块与电源模块之间
[2
]侯飚，韩书新.大气负氧离子自动观测仪的保障和维
护[J].黑龙江气象,2016,33(4)
=3-34,37.的接线是否存在脱落情况；②
检查设备通信模块指示灯是否运行正常。8)
风扇不能正常运转：[3
]李万友.cpcx大气负(氧)离子监测仪传感器维护及
数据采集电路改接[J].电子测试,2016,23(21
):47,
50．[4
]阚莉，陈明.空气中负氧离子研究现状[J].资源节约
①
检查电源供电是否正常；②
检查风扇或风扇线路是否损坏；与环保,2015,35(7):123.[5
]廖成章，侯盟，卓凌，等.我国空气负氧离子监测技术
根据上述检查步骤，便可查出故障所在，然后
对故障部件进行更换即可.体系构建探索[J].林业资源管理，2019,48(3)：20-
25．3结束语在日常业务中，需要台站保障人员对大气负
[6
]夏元彩，李峰，徐鸣一，等.自动气象站的故障维修与日
常维护JJ].气象水文海洋仪器,2018,35():9396.(上接第117页)最后问题得到解决，雷达图上传恢复正常.正确使用设备软件，避免因人为误操作而导致设
备出现故障的情况发生.3结束语通过文章所述案例可以看出，气象信息网系
统故障原因一般有4个方面：一是104服务器宕
参考文献:[1
]杜云海，祝仰波，李守东.关于实验设备信息自动化
机，造成网络无法连接；二是由于磁盘空间不足导
管理的软件建设[J].工程与试验,2009,49
(
1
):70-
74.致数据无法更新；三是数据库表建立不完整，缺少
主键和索引，导致数据查询缓慢;四是由于退出网
[2
]赵昌吉.机场气象信息服务网络建设[J].气象水文
海洋仪器,2007,2，1(2)
：
6366.页方式错误，导致表空间溢满，使数据无法更新.
由此可见，在日常设备维护维修工作中，机务员不
仅要学会如何处理故障问题，还要教会用户如何
[3
]徐雷，吴怡婷，肖海朋.综合测试数据远程管理的研
究与应用[J].工程与试验,2020,60(3):7779,82.
2024年1月20日发(作者：粘卓逸)
第1期2021
年3 月气象水文海洋仪器Meteorological»
Hydrological
and
Marine
InstrumentsNo.
1Mar2021大气负离子观测站的结构原理和常见故障维修黎
勋X魏建军2,蒋冬雁X李卓茵1（.广西壮族自治区气象技术装备中心，南宁530022
；.马山县气象局，南宁530600）摘要：文章详细介绍了大气负离子观测站的结构原理，为台站保障人员对大气负离子观测站
结构的掌握和日常维护维修工作提供了便利条件。文章还对实际业务运行中出现的常见故障
现象进行了分析，并提出了维修方法，为台站保障人员更准确地定位故障点提供了依据。关键词：大气负离子观测站；结构原理；故障维修中图分类号:P414
文献标识码:B
文章编号=
1006-009X（2021）01-0118-03Structural
principle
and
common
fault
maintenance
of
air
negative
ion
observation
stationLi
Xun1
,
Wei
Jianjun2
,
Jiang
Dongyan1
,
Li
Zhuoyin1(1.
Guangii
Meteorological
Technology
Equipment
Center
,
Nanning
530022;
2.
Mashan
Meteorological
Bureau
,
Nanning
530600)Abstract:
This
paper
introduces
the
structural
principle
of
air
negative
ion
observation
station,
providing
convenience
conditions
for
station
support
personel
with
better
understanding
of
the
structure
of
air
negative
ion
observation
station
and
daily maintenance work.
It.
also
analyzes
the
common
fault,
phenomena
that
appear
in
the
actual
business
operation,
and
proposes
the
maintenance
methods
?
which
could
provide
a
basis
for
the
station
support
personnel
to
locate
the
fault,
points
more
words：
air
negative
ion
observation
station;
structural
principle;
fault,
maintenance0引言空气由各种气体混合组成，其中氧气占21%.
健作用，而且还可以辅助治疗多种疾病[4].大气负离子观测站可用于测量空气本底值及多
种空气离子发生器产生的各种正、负极性的大、中、
当中性的气体处于电磁场环境中时，气体分子中某
些原子的外层电子会因电磁作用力而离开轨道成
为自由电子。游离状态的电子很容易被大气中所
占比例较大的氧气分子捕获，形成“负氧离子”，也
小离子。具有测量准确、灵敏度高、环境适应能力
强，能长期在野外不间断工作的特点。该设备满足
气象观测的业务需求，采集到的数据精度高、准确性
好，方便台站工作人员进行日常维护维修工作[5,].就是人们常说的“负离子”[-3]。负离子有降尘、灭菌、净化空气等作用，负离
1大气负离子观测站的结构原理大气负离子观测站由负离子采集系统、供电
子因其能提供负电荷（电子），而具有较强的抗氧
化作用.医学研究表明，负离子对人体各方面机
能均有良好的增强作用，人在充足的负离子环境
中，不仅可以消除疲劳、改善睡眠，起到较好的保
收稿日期：2019-1
1-07.系统和温湿度传感器组成.1.1负离子采集系统负离子采集系统采用的是美国Epex公司生产
作者简介：黎勋（990、，女，硕士，工程师.主要从事大气探测和装备保障工作.
第1期黎勋，等：大气负离子观测站的结构原理和常见故障维修1.2.2
太阳能供电系统-119
-的EP1
（）0系列空气负氧离子监测系统，它是基于
最新的“Gerdien
Tube”空气离子收集器的电容式吸
入法原理设计而成。在离子传感器（或采集筒）的
极化板上加载一定量的极化电压，再让被测的空气
太阳能供电系统由太阳能电池组件、太阳能
控制器、蓄电池组组成。其中太阳能电池组件由
2块150
W的太阳能板并联组成，太阳能控制器
按已设定好的速度匀速通过传感器，空气中特定的
小粒径负离子（迁移率K>0.
4
cm2/V
•
s）在电场
的参数为浮充电压13.
5
V、输出最大电流15
A、
最大输入功率130
W,蓄电池组由4个12
V/
100
AH的免维护蓄电池组成。的作用下发生偏转，被采集板捕获，采集到的负离
子电荷量经过采集器处理，即可计算出负离子的浓
度值（单位为个/cm?）1.
3温湿度传感器温湿度传感器是测量空气温度和相对湿度的
负离子采集系统的接口说明如下：1）
采集器（或采集筒）：采集负离子；2）
主板：
收集并处理传感器数据,
显示并输出
数据包；3）
通信模块：与服务器通信，以4G方式传输
数据，接收命令；4）
主板供电接口
：整体设备的电源接入接口，
+
12
V；5）
采集器加热和极化电压供电接口 :采集器内部
加热除湿及采集管内部管壁极化电压接口，+38
V；6）
采集管风扇供电接口
：采集管内部吸气风
扇的供电控制接口，+9
V；7）
RS-232接口：连接通信模块，向服务器发
送数据接收命令；8）
温湿度传感器接口
:外部百叶箱式温湿度
传感器的主板接口
；9）
USB延长线接口
：用于U盘读取主板的负
离子观测数据；10）
负离子采集器的采集板接口
：主板获取并
处理采集板的采集值；11）
外部U盘接口
；12）
标准
RS-232
接口。1.2供电系统根据大气负离子观测站的选址环境和供电条
件，可以选择市电供电和太阳能供电两种形式的
供电系统。1.2.1
市电供电系统
市电供电系统的供电形式如下：1）
市电经空气开关和避雷器进入开关电源；2）
以市电为主、蓄电池为辅的方式供电，无市
电时继电器自动切换为蓄电池供电；3）
12
V电源给设备供电，13
V电源给蓄电
池充电。4）
旋钮开关控制电源箱输出，电压输出正常
时灯亮。检测装置。其性能参数如表1所示。表1温湿度传感器性能参数性能参数测量范围分辨力准确度安装方式空气温度一30〜50
°C0. 1
C士0.
5
C百叶窗式相对湿度10%RH
〜防辐射罩100%RH1%RH士5%RH2常见故障维修由于设备长期不间断地在野外工作，发生的
故障复杂多变，现结合日常工作中可能出现的故
障进行分析，并给出解决方案。1）
显示屏显示有数据，而服务器端没有数据:①
检查主板服务器ip是否正确；②
查看设备安装地信号是否良好；③
查看手机卡是否欠费；④
查看手机卡是否开通流量或其他问题；⑤
检查手机天线是否良好；⑥
检查手机天线延长线是否过长；⑦
查看主板时间是否停止；⑧
检查服务器是否有问题。2）
负离子浓度值偏小或为个位数：①
检查极化电压是否正常；②
检查风扇是否工作正常；③
检查采集数是否正常；④
检查进风口、出风口是否被堵塞；⑤
查看主板参数是否设定。3）
负离子浓度值波动大：①
检查极化电压是否正常；②
检查加热是否工作正常，且功率是否足够；③
查看设备周围是否有干扰源。4）
负离子浓度值不变化：①
检查采集数是否正常；②
检查加热是否工作正常。5）
采集数为65535：①检查采集器是否工作正常；
-120
-②
检查主板是否工作正常；气象水文海洋仪器Mar.
2021离子观测站的结构原理熟练掌握，且不定期地对
③
检查采集板的排线是否老化，是否有短路、
断路情况；大气负离子观测站进行巡检和维护，提高装备保
障能力，一旦设备出现故障，能及时有效地进行排
④
检查采集筒内是否有蚊虫、蜘蛛网等杂物。6)
采集数为0：查和维修，确保设备正常稳定运行，为研究当地的
空气质量和生态环境提供数据支撑和有力保障.参考文献：[1
]邬旳电容式吸人法”空气负离子监测系统工作原
①
检查采集板的排线是否老化，是否有短路、
断路情况；②
检查采集板和采集棒是否接触牢固；③
检查采集筒是否有极化电压.7)
电源故障：理及典型故障分析[J].气象水文海洋仪器，2015,32
(2)：99-102.①
检查空气开关和防雷模块与电源模块之间
[2
]侯飚，韩书新.大气负氧离子自动观测仪的保障和维
护[J].黑龙江气象,2016,33(4)
=3-34,37.的接线是否存在脱落情况；②
检查设备通信模块指示灯是否运行正常。8)
风扇不能正常运转：[3
]李万友.cpcx大气负(氧)离子监测仪传感器维护及
数据采集电路改接[J].电子测试,2016,23(21
):47,
50．[4
]阚莉，陈明.空气中负氧离子研究现状[J].资源节约
①
检查电源供电是否正常；②
检查风扇或风扇线路是否损坏；与环保,2015,35(7):123.[5
]廖成章，侯盟，卓凌，等.我国空气负氧离子监测技术
根据上述检查步骤，便可查出故障所在，然后
对故障部件进行更换即可.体系构建探索[J].林业资源管理，2019,48(3)：20-
25．3结束语在日常业务中，需要台站保障人员对大气负
[6
]夏元彩，李峰，徐鸣一，等.自动气象站的故障维修与日
常维护JJ].气象水文海洋仪器,2018,35():9396.(上接第117页)最后问题得到解决，雷达图上传恢复正常.正确使用设备软件，避免因人为误操作而导致设
备出现故障的情况发生.3结束语通过文章所述案例可以看出，气象信息网系
统故障原因一般有4个方面：一是104服务器宕
参考文献:[1
]杜云海，祝仰波，李守东.关于实验设备信息自动化
机，造成网络无法连接；二是由于磁盘空间不足导
管理的软件建设[J].工程与试验,2009,49
(
1
):70-
74.致数据无法更新；三是数据库表建立不完整，缺少
主键和索引，导致数据查询缓慢;四是由于退出网
[2
]赵昌吉.机场气象信息服务网络建设[J].气象水文
海洋仪器,2007,2，1(2)
：
6366.页方式错误，导致表空间溢满，使数据无法更新.
由此可见，在日常设备维护维修工作中，机务员不
仅要学会如何处理故障问题，还要教会用户如何
[3
]徐雷，吴怡婷，肖海朋.综合测试数据远程管理的研
究与应用[J].工程与试验,2020,60(3):7779,82.