DPZ1型综合集成硬件控制器系统结构及故障分析

DPZ1型综合集成硬件控制器系统结构及故障分析

彭程

新龙县气象局，四川 甘孜州 626800

摘要：随着地面气象观测技术的不断发展，地面气象台站新型观测设备不断增多，原有的主采集器无法挂接更多的仪器设备。为解决仪器设备增加而串口少的囧况，DPZ1型综合集成硬件控制器应运而生。文章通过对DPZ1型综合集成硬件控制器系统结构的分析，同时结合实际业务工作中出现的故障现象，详细研究故障处理流程和方法，为台站业务人员对DPZ1型综合集成硬件控制器的维护、故障排查提供参考。

关键词：DPZ1型综合集成硬件控制器；系统结构；故障排查分析

引言

根据中国气象局《综合气象观测系统发展规划（2014-2020年）》的要求，地面气象观测设备逐步实现自动化观测，气象业务自动化程度进入新的发展阶段，自动观测要素不断增加，然而原有的单一采集设备已经难以适应业务发展需要。DPZ1型综合集成硬件控制器，是一种能够将多个串口数据转换为标准的TCP/IP协议数据，并且利用一根光纤，通过光信号能实现所有观测设备和终端计算机的数据传输，有效地解决了上述问题。因此，文章通过对该设备系统结构的分析、对常见故障的分析，使台站业务人员对DPZ1型综合集成硬件控制器有了较为系统的认识，为以后的故障排查提供帮助。

一、组成结构

1.1概述

1）DPZ1型综合集成硬件控制器由中国华云气象科技公司设计生产，DPZ1型综合集成硬件控制器包括室外机（通信控制模块+光电转模块）和室内机（光电转模块）两部分，两组光电转换模块之间以光纤相连接，通信控制模块通过串口与观测设备连接，室内机（光电转模块）通过网口与业务终端计算机连接。

2）DPZ1型综合集成硬件控制器硬件包括通信控制模块、光电转模块（光猫）交流防雷模块、供电单元和外围部件等，软件分为电脑端驱动程序和设置管理程序。综合集成硬件控制器的逻辑结构和硬件连线如图1所示。

图1综合集成硬件控制器逻辑结构框图

1.2通信控制模块

通信控制模块是综合集成硬件控制器的核心部件，主要功能是完成各种观测设备数据的接收、存储、光电隔离、通信方式转换等。通信控制模块放置在机箱内，采用DC9-15V供电，具有8个RS-232/485/422接口用于连接观测设备、1个RJ45接口用于以太网信号输出、1个RJ45接口用于多个通信控制模块级联、1个RJ45接口用于连接业务终端计算机、1对ST光纤收发接口用于连接光电转换模块传输数据、1个USB接口用于设备调试等。通信控制模块接口见图2所示。

图2综合集成硬件控制器硬件连接图

1.3光电转换模块

光电转换模块放置在室内，实现100Base-TX（RJ45）和100Base-FX（光纤信号)的转换，通过光纤与室外通信控制模块连接通信，采用DC9～15V供电，具有3个RJ45接口和1组ST光纤收发接口。3个RJ45接口支持10/100M、全双工、半双工自适应。光纤接口采用ST接头，支持1300nm多模光纤。光电转换模块如图3所示。

图3 光电转换模块接口

1.4驱动程序及配置软件

驱动程序的主要功能是形成8个虚拟串口号，为COM11-COM18，与通信控制模块上面的Port1-Port8一一对应。配置软件的主要功能是综合集成硬件控制器网络参数和串口参数的配置。

二、故障排查及解决方法

现在新型站采集到的观测数据都是经过综合集成硬件控制器，通过光电转换才到达终端计算机，在ISOS软件上显示出来。如若综合集成硬件控制器出现故障，直接影响观测数据的质量。所以了解综合集成硬件控制器常见故障和解决方法尤为重要。下面介绍几种常见故障：

1.打开SMOPORT软件，连接设备时，出现连接失败此种现象出现，主要是终端计算机和综合集成硬件控制器之间的通信故障，造成此种故障的原因主要有：

1）检查综合集成硬件控制器和光电转换模块是否开机，供电是否正常，电压为DC9-15V。

2）检查网络参数是否正常，网线是否有松动现象。计算机和综合集成硬件控制器的IP地址必须是同一网段，计算机的IP地址为192.168.1.X,（X为2-254之间）。

3）检查室内光电转换模块和综合集成硬件控制器上面的Rx和Tx是否会交替闪烁。若Rx和Tx不亮或长时间不闪烁，考虑光纤线是否断路或接反，若光纤恢复还是不亮，则考虑室内光电转换模块是否故障。

4）用笔记本电脑至连综合集成硬件控制器，判断综合集成硬件控制器是否故障。

2.SMOPORT软件连接成功，ISOS软件无数据

造成此种现象的直接原因有3种，一是采集器故障或采集器未采集到数据，二是综合集成硬件控制器故障，三是ISOS软件故障。

1）将笔记本电脑与串口线带到观测场，用串口调试软件直连新型站采集器和天气现象仪，输入命令，是否有数据返回，判断是否损坏。

2）检查新型站采集器、天气现象仪到综合集成硬件控制器之间的通信线路是否正常；用笔记本电脑至连综合集成硬件控制器，是否有数据返回以判断综合集成硬件控制器是否故障。

3）检查ISOS软件是否安装正确，参数设置是否正确，通信参数和COM口是否和综合集成硬件控制器上面的PORT口是否一一对应；SMOPORT软件的设备串口信息中串口信息是否正确，工作方式采集器为232、天气现象仪为485是否选对。

三、结束语

DPZ1型综合集成硬件控制器在气象台站业务运行中的作用非常明显。文章通过对DPZ1型综合集成硬件控制器结构的简要分析，同时结合设备在使用过程中的一些常见故障，并针对故障发生的原因给出了简要的解决方法。希望台站业务人员在日后的工作中熟练掌握DPZ1型综合集成硬件控制器的使用方法，提高自身保障能力。提高台站对仪器设备的维护维修能力。

参考文献：

1.DPZ1型综合集成硬件控制器使用手册.北京：北京华云东方探测技术有限公司，2014.

2.中国气象局气象探测中心.新型自动气象站实用手册.北京：气象出版社，2016

3.李迪，陆扬. DPZ1型综合集成硬件控制器常见问题分析.气象水文海洋仪器，2016,33（04）：105-108

4.李毅聪，闻春华，苏睿.DPZ1型综合集成硬件控制器介绍及故障排查. 气象水文海洋仪器，2018，（01）:100-103

5.马尚昌，曹晓钟，张雪芬，等.地面气象观测综合集成平台下新型通信传输方式研究. 气象水文海洋仪器学术交流会，2012.

作者姓名：彭程（1986.12），男，汉族，甘肃省正宁县人，本科学历，综合气象观测工程师，从事综合气象观测业务，气象设备保障工作。