水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)遙測(cè)站的維護(hù)和維修

周慶東，趙新勇，陳明朗

(遼寧省大伙房水庫(kù)管理局，遼寧撫順113007)

1 前言

水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)是應(yīng)用遙測(cè)、通信、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，完成測(cè)區(qū)內(nèi)固定站點(diǎn)降雨量、水位和流量的觀(guān)測(cè)。水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)隨著通信和各種技術(shù)的進(jìn)步，目前基本上由3部分組成:遙測(cè)站(必須有)，中繼站(距離較近系統(tǒng)可以沒(méi)有)，中心站(必須有)和分中心站(可沒(méi)有)。大伙房水庫(kù)水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的通信以大伙房水庫(kù)為中心，設(shè)西鐮刀灣(448.0 m)，三塊石(1 073.8 m)，煙筒山(814.6 m)、北大嶺(555.9 m)、西大頂(745.9 m)5個(gè)中繼站，遙測(cè)站含25個(gè)雨量站、6個(gè)水文站和3個(gè)水位站。系統(tǒng)采用230 MHz頻段(水文專(zhuān)用頻段)的超短波為主通信信道，公網(wǎng)GSM短信為輔助信道。以遙測(cè)站構(gòu)成的遙測(cè)子系統(tǒng)與中心站的連接采用VHF/GSM/衛(wèi)星組網(wǎng)信道，以計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的大伙房中心站子系統(tǒng)，在局域網(wǎng)內(nèi)通過(guò)防汛會(huì)商決策系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整合。大伙房中心站通過(guò)微波、GPRS信道傳輸數(shù)據(jù)，與遼寧省防汛辦等系統(tǒng)通訊，構(gòu)成高速數(shù)據(jù)傳輸廣域網(wǎng)。

2 遙測(cè)站組成及工作方式

遙測(cè)站是組成水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的基本元素之一。遙測(cè)站通常由測(cè)量?jī)x表、數(shù)據(jù)采集器和通信單元組成。根據(jù)遙測(cè)站的水文特征分為雨量遙測(cè)站、水位遙測(cè)站、水文遙測(cè)站(雨量+水文電報(bào))、氣象站等。根據(jù)系統(tǒng)通信方式不同，有VHF(超短波)/GSM(短信)/衛(wèi)星組網(wǎng)信道，相應(yīng)遙測(cè)站配備不同的通信單元。遙測(cè)站的核心是數(shù)據(jù)采集器，它完成對(duì)測(cè)量?jī)x表的雨量、水位、水文、氣象數(shù)據(jù)的采集、處理，并且按照程序設(shè)定的指令完成通信單元的上電、發(fā)射、掉電任務(wù)。遙測(cè)站詳細(xì)組成見(jiàn)圖1。

3 遙測(cè)站常見(jiàn)故障及維護(hù)維修

3.1 太陽(yáng)能電源及充電模塊故障

圖1 水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)遙測(cè)站組成框圖

2008年汛期從中心站平臺(tái)發(fā)現(xiàn)邊外卜雨量站出現(xiàn)故障，到現(xiàn)場(chǎng)，打開(kāi)儀器，先拔下ACS300－HTFS－RB上的太陽(yáng)能充電模塊ACS－SR充電插頭，后拔下ACS300數(shù)據(jù)采集器底板ACS300－HTFS－RB上的蓄電池輸入插頭，首先用903－150n－b型數(shù)字萬(wàn)用表直流檔檢查13.8V/14AH的免維護(hù)蓄電池的電壓和電流情況，發(fā)現(xiàn)電壓只有9.8V，遠(yuǎn)低于系統(tǒng)中ACS300采集器VHF通訊終端ND889，無(wú)線(xiàn)調(diào)制解調(diào)器ACS－RFMO－M和GSM通訊終端的最低直流供電電壓范圍，進(jìn)一步檢查太陽(yáng)能電池和太陽(yáng)能充電模塊ACS－SR，拔下太陽(yáng)能充電模塊ACS－SR輸入插頭，用萬(wàn)用表測(cè)量太陽(yáng)能電池直流輸出電壓為18.8V，太陽(yáng)能電池屬正常范圍，插上ACSSR輸入插頭，測(cè)量ACS－SR，發(fā)現(xiàn)輸出直流電壓為0V，換新的ACS－SR，測(cè)量ACS－SR輸出電壓14.9V，符合參考手冊(cè)的范圍，換上新的免維護(hù)蓄電池，插上ACS300－HTFS－RB上的蓄電池輸入插頭，然后插上太陽(yáng)能充電模塊ACS－SR充電插頭，用ACS－LPDA重新設(shè)置正確的參數(shù)，進(jìn)行模擬采集試驗(yàn)和通信終端發(fā)射試驗(yàn)，從中心站收到正確的遙測(cè)數(shù)據(jù)，遙測(cè)站恢復(fù)正常，故障排除，本站整個(gè)汛期沒(méi)有出現(xiàn)故障。

2009年汛期從中心站平臺(tái)發(fā)現(xiàn)紅升雨量站連續(xù)3 d提示供電電壓偏低在12V，部分定時(shí)信號(hào)丟失。到現(xiàn)場(chǎng)，打開(kāi)儀器，先拔下ACS300－HTFS－RB上的太陽(yáng)能充電模塊ACS－SR充電插頭，后拔下 ACS300數(shù)據(jù)采集器底板 ACS300－HTFS－RB上的蓄電池輸入插頭，首先用903－150n－b型數(shù)字萬(wàn)用表直流檔檢查13.8V/14AH的免維護(hù)蓄電池的電壓和電流情況，發(fā)現(xiàn)電壓只有11.8 V，進(jìn)一步檢查太陽(yáng)能電池和太陽(yáng)能充電模塊ACS－SR，拔下太陽(yáng)能充電模塊ACS－SR輸入插頭，用萬(wàn)用表測(cè)量太陽(yáng)能電池直流輸出電壓為18.3V，太陽(yáng)能電池屬正常范圍，插上ACS－SR輸入插頭，測(cè)量ACS－SR，發(fā)現(xiàn)輸出直流電壓為14.4V，也屬于正常范圍，檢查到蓄電池輸入插頭處插接線(xiàn)有些松動(dòng)，用工具手捻擰緊螺絲，然后把電池插頭插上，用ACS－LPDA重新設(shè)置正確的參數(shù)，進(jìn)行模擬采集試驗(yàn)和通信終端發(fā)射試驗(yàn)，從中心站收到正確的遙測(cè)數(shù)據(jù)，遙測(cè)站恢復(fù)正常，返回，幾天后，從中心站發(fā)現(xiàn)提示供電電壓依然偏低在12V以下，再次到現(xiàn)場(chǎng)，懷疑由于本站免維護(hù)蓄電池已使用三年了，可能已到使用年限，換新的免維護(hù)蓄電池，檢查電池供電電壓在13.2V，采集數(shù)據(jù)，發(fā)射數(shù)據(jù)都正常，返回，本站整個(gè)汛期沒(méi)有出現(xiàn)故障。

3.2 遙測(cè)儀表傳感器故障

2007年汛期從中心站平臺(tái)發(fā)現(xiàn)穆家雨量站數(shù)據(jù)不連續(xù)，出現(xiàn)混亂，檢查中心站沒(méi)問(wèn)題，去現(xiàn)場(chǎng)檢查遙測(cè)站。首先檢查遙測(cè)站供電部分，一切正常。用ACS－LPDA重新設(shè)置正確的參數(shù)，進(jìn)行模擬采集試驗(yàn)和通信終端發(fā)射試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)進(jìn)行遙測(cè)儀表翻斗式雨量傳感器FDY－10的實(shí)驗(yàn)時(shí)，出現(xiàn)右側(cè)翻轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)據(jù)不采集，將雨量模塊ACS300－HTFS－T的接線(xiàn)互換，仍然出現(xiàn)同樣的右側(cè)翻轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)據(jù)不采集，更換FDY－10的雙干式舌簧管，同樣還是右側(cè)不采集。更換新的雨量模塊ACS300－HTFS－T，用ACS－LPDA重新設(shè)置正確的參數(shù)，進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，一切正常，返回，打開(kāi)模塊ACS300－HTFS－T，檢查電路，發(fā)現(xiàn)有個(gè)電解電容腐蝕，損壞。

2007年汛期從中心站平臺(tái)發(fā)現(xiàn)占貝雨量站數(shù)據(jù)不連續(xù)，出現(xiàn)混亂。檢查中心站沒(méi)有問(wèn)題，去現(xiàn)場(chǎng)檢查遙測(cè)站。首先檢查遙測(cè)站供電部分，一切正常。檢查采集部分，發(fā)現(xiàn)進(jìn)行遙測(cè)儀表翻斗式雨量傳感器FDY－10的實(shí)驗(yàn)時(shí)，出現(xiàn)一側(cè)翻轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)據(jù)不采集，檢查連接線(xiàn)沒(méi)問(wèn)題，更換了雨量模塊ACS300－HTFS－T，故障現(xiàn)象仍然沒(méi)變。檢查雨量計(jì)FDY－10，連接線(xiàn)沒(méi)問(wèn)題，當(dāng)用萬(wàn)用表檢查到雙干式舌簧管的通斷時(shí)發(fā)現(xiàn)常態(tài)時(shí)一通一斷的干簧管變成了雙通的狀態(tài)，由于當(dāng)時(shí)沒(méi)有干簧管更換，對(duì)干簧管進(jìn)行簡(jiǎn)單的敲打處理，恢復(fù)了常態(tài)一通一斷的狀態(tài)，重新實(shí)驗(yàn)，一切恢復(fù)正常。返回，本站整個(gè)訊期沒(méi)有出現(xiàn)故障。

2008年汛期從中心站平臺(tái)發(fā)現(xiàn)英額門(mén)雨量站出現(xiàn)降雨量比人工站偏小的問(wèn)題，從接收數(shù)據(jù)來(lái)看某段時(shí)間來(lái)數(shù)是連續(xù)的，某段時(shí)間沒(méi)有來(lái)數(shù)。去現(xiàn)場(chǎng)檢查遙測(cè)站。打開(kāi)翻斗式雨量計(jì)FDY－10時(shí)，發(fā)現(xiàn)翻斗注水試驗(yàn)不翻，檢查翻斗軸由于過(guò)緊卡住了，調(diào)整軸向串動(dòng)間隙，重新注水試驗(yàn)，恢復(fù)正常。

2009年汛期從中心站平臺(tái)發(fā)現(xiàn)大伙房雨量站比同一位置的新泰河雨量站偏小很多的問(wèn)題，大伙房雨量站采用的是0.1 mm分辨力的翻斗式雨量傳感器，而新泰河雨量站采用的是1 mm分辨力的翻斗式雨量傳感器，兩者的承水口徑大小不同，翻斗大小也不同，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)大伙房雨量站的雨量傳感器由于上下筒的過(guò)水孔比較小，發(fā)生了部分堵塞，使上承水桶的降雨不能按要求注入下筒的計(jì)量翻斗，造成采集數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤，清除堵塞物后，進(jìn)行注水試驗(yàn)，兩者數(shù)據(jù)相同。

3.3 ACS300數(shù)據(jù)采集器故障

2008年汛期從中心站平臺(tái)發(fā)現(xiàn)新泰河雨量站出現(xiàn)紅燈，去現(xiàn)場(chǎng)維修，先檢查供電部分正常，用ACS－LPDA檢查數(shù)據(jù)采集器采集數(shù)據(jù)正常，檢查超短波發(fā)射機(jī)部分，發(fā)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)沒(méi)有進(jìn)行發(fā)射，檢查連接線(xiàn)發(fā)現(xiàn)ACS300數(shù)據(jù)采集器主模塊ACS300－MAIN上第三個(gè)串行口COM3與無(wú)線(xiàn)調(diào)制解調(diào)器ACS－RFMO－M上DCE COM口上的RJ45插頭松動(dòng)，拔下重新插緊后，重新試驗(yàn)一切正常。

2008年冬天從中心站平臺(tái)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)大伙房氣象站數(shù)據(jù)接收不到。到現(xiàn)場(chǎng)檢查，從法拉第筒拉出儀器小桶，打開(kāi)儀器，發(fā)現(xiàn)ACS300數(shù)據(jù)采集器主模塊ACS300－MAIN上紅燈常亮，系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)，數(shù)據(jù)不能正常采集，斷電后重新上電后，復(fù)位重置系統(tǒng)模塊和用ACS－LPDA重新設(shè)置正確的參數(shù)后，遙測(cè)站能夠正常運(yùn)行。

4 經(jīng)驗(yàn)與建議

1)遙測(cè)站一般距離中心站較遠(yuǎn)，且經(jīng)過(guò)一級(jí)或二級(jí)中繼站傳遞雨量數(shù)據(jù)和遙測(cè)站的一些信息到中心站，這就要求維修人員能在中心站對(duì)遙測(cè)站進(jìn)行監(jiān)控和初步判斷遙測(cè)站運(yùn)行情況。因此要在中心站對(duì)各個(gè)遙測(cè)站做好值班記錄，以便于故障分析。

2)遙測(cè)站采用太陽(yáng)能+免維護(hù)蓄電池供電，采用主備兩種信道傳遞信息，在供電和信息傳遞上得到了足夠保證，但要注意遙測(cè)站的遙測(cè)傳感器和數(shù)據(jù)采集器能否正常，根據(jù)故障現(xiàn)象提高分析判斷能力，并掌握常見(jiàn)測(cè)試實(shí)驗(yàn)手段。

3)要定期到現(xiàn)場(chǎng)檢查翻斗式雨量計(jì)的情況，避免堵塞過(guò)水孔現(xiàn)象。

4)建議做好遙測(cè)站故障維修記錄，以利于同樣故障的維修。

［1］ SL61－2003水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī)范［S］.

［2］ 張建云，唐振松，姚永熙.水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)［M］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2005.

［3］ 崔舒穎，孫雷，吳長(zhǎng)宏.大伙房水庫(kù)水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)故障診斷及維護(hù)［J］.水利水文自動(dòng)化，2009，(03):22－24.