ISOS-HC/A工作原理及故障分析

随着气象探测技术的不断进步和地面观察自动化的蓬勃发展，地面观测能力显助提升的同时也暴露出很多问题。ISOS-HC/A综合集成硬件控制器高度集成多串口通信、信号转换、光电隔离、数据转换和光电转换等功能模块，通过光纤采用不同通信方式的多个设备数据进行远距离传输，有效的解决了气象业务台站原有观测系统的实际问题，满足业务发展要求。2017年初江西省92个县市完成ISOS-HC/A(综合硬件控制器)的安装建设,ISOS-HC/A优点很多但在近半年的试运行中也发现几个容易产生问题的故障点。本文通过分析设备结构和运行原理及半年多运行遇到的故障和解决办法做简要阐述，为台站人员解决使用上的实际问题。

1  功能与结构

综合集成硬件控制器主要分为串口设备联网服务器（ISOS-HC/A）、室内通讯转换单元以及线缆等附属部件。综合集成硬件控制器是集成多串口通讯、信号转换、光电隔离、数据转换和光电转换等功能模块，通过以太网的方式将各类观测数据进行转换，再通过以太网转光纤的方式将数据传输到光纤模块转换盒，最后再通过光纤转网线将数据直接传输到PC端。这种以太网转光纤再转以太网的方式实现光信号与电信号之间的相互转换将大部分观测设备仅仅通过一根光纤传输到电脑终端，有效解决了观测场布线多，通讯方式不统一等问题。ISOS-HC/A通讯模块由8个可手动插拔的RS-232/485/422自适应模块，4个RJ45接口其中三个是以太网转光纤一个为8串口转以太网输出接头。一组光纤收发接口，一个RS232调试接口，两个USB接口和一个SD卡插槽组成，如图1所示。 

图1  综合硬件控制器硬件组成

2  软件驱动

综合硬件控制器驱动软件支持Windows XP、WIN 7D等32位和64位两种操作系统，根据台站业务机操作系统安装不同的软件版本。驱动软件的安装主要包括：8个虚拟串口的安装、comtonet和nettocom两个服务的安装与注册、SMOPORT软件安装。虚拟串口安装成功后再电脑设备管理器的端口查询里会出现COM11-COM18的8个虚拟串口，对应硬件控制器上8个串口传输模块（port1-port8）；两个通讯服务comtonet和nettocom分别是由主机虚拟串口向综合集成硬件控制器的数据传送和由综合集成硬件控制器向主机虚拟串口的数据传送的作用；SMOPORT配置软件实现搜索设备IP、连接设备和对设备进行管理的功能。支持网络信息的动态配置、串口信息如波特率等的动态配置、历史数据下载和设置用户名密码等功能。

3  故障诊断

3.1  网络故障

故障1：运行驱动软件，连接指定IP的通信控制模块，若连接后弹出登录界面，则网络连接正常。若弹出服务器连接失败对话框则网络断开。在电脑左下角开始菜单运行窗口输入cmd ，在dos界面下输入ping命令，查看访问指定IP的连接时间。若连接超时则网络不通，若范围时间较短则网络连接正常。若网络不通，首先检查网线接头是否松动，光纤是否有因施工被损坏。

故障2：若SMOPORT软件连接失败通讯指示灯正常，在不接交换机或双网卡通过网线将串口服务器和电脑直连的情况下通讯正常，则在dos界面下输入netstat空格串口服务器IP地址，在这个命令下查看4002和4004两个端口打开情况如何，如图2所示。若都关闭或没有显示则串口服务器原设置IP被交换机自动占用或篡改，建议修改IP。 

图2  IP端口查询

3.2  软件故障

故障1：登入SMOPORT软件若出现账号密码界面则通讯正常。若出现连接服务器失败，则查看comtonet（由主机虚拟串口的数据传送）服务与nettocom(由串口服务器向主机虚拟串口的数据传送)服务是否启动，建议在修改过串口服务器或重启过软件之后重启comtonet和nettocom两个服务。:

故障2：SMOPORT连接正常SMO上仍然没数据，查找SOM软件上采集要素的通讯参数中的通讯端口跟我的电脑中设备管理器中的端口是否匹配，匹配则查看各观测要素是否挂接。

3.3  硬件故障

故障1：SMO上没有数据先检测光电转换模块是否正常，检测室内光电转换模块的收发指示灯TX.RX（TX发数据常亮，RX收数据闪烁）指示灯正常证明通讯数据已从串口服务器上传到光电转换模块说明光电转换器和光纤正常，则检查网络，SMO软件及主采集器是否故障。若TX,RX指示灯不亮则将室内光电转换器及室外通信控制模块断电重启，若重启后光纤收发指示灯闪烁则光电转换器正常，需检查光纤是否断裂损坏；若为闪烁，则光电转换模块损坏。

故障2：SMO软件上单个采集要素没有数据可以交换通讯控制模块，查看是否有数据，若仍然无数据证明非该通讯控制模块故障，可能是单个要素故障。有数据证明单个通讯控制模块故障，需更换通讯控制模块。SOM上所有要素没有数据，在排除通讯和软件故障的前提下先看串口服务器的电源指示灯POW1,POW2，两灯需常亮供电为正常。再看L1-L7灯，正常状态下，L1灯每2-3秒一闪。连接各个要素的PORT1-PORT8上各有R，T两个指示灯，设备正常状态下有数据接收则两灯闪烁。各指示灯正常而仍然没有数据长按恢复出厂设置按键“Default”5秒，L1与L7灯同时常亮证明成功恢复出厂设置，再通过SMOPORT重新连接。若恢复出厂设置仍然没有解决故障建议更换设备。

4  结语

综合硬件控制器安装至今已在江西运行一年半时间，提高地面气象综合观测系统的集成程度、可扩展性能、稳定性、减少布线和观测数据的利用效率等优点显而易见。但在运行过程中的故障也时有发生：设备运行死机；易遭雷击；SOMOPORT连接中断需重启comtonet和nettoncom服务等故障。文章简要分析综合硬件控制器的内部结构及各功能并深入探究设备在运行过程中常见故障并给出分析故障的思路和解决方法，为业务工作人员在日后设备运行中可能出现的问题找到解决思路和方法。