DZN2型自動土壤水分觀測儀故障分析診斷方法

白文明

（通遼市氣象局，內(nèi)蒙古 通遼 028000）

DZN2型自動土壤水分觀測儀投入運行已經(jīng)有幾年時間了，在日常技術(shù)保障工作中，總是能遇到各種各樣的問題，為了快速解決遇到的問題，需要熟知儀器設(shè)備的組成結(jié)構(gòu)、功能及測試方法，還要掌握利用儀器調(diào)試軟件進行測試的方法及參數(shù)配置方法，熟知和掌握了這些知識，可以有效的提高故障排查能力，保障DZN2型自動土壤水分觀測儀的正常運行。

1 DZN2型自動土壤水分觀測儀系統(tǒng)組成及功能

1.1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

可以將DZN2型自動土壤水分觀測儀整體分為供電系統(tǒng)、探測器及采集系統(tǒng)成三部分。供電系統(tǒng)主要為系統(tǒng)運行提供工作電壓，探測器主要負責探測系統(tǒng)所需頻率信號通過485通訊線傳輸至采集板，采集系統(tǒng)主要是接收探測器傳來的信號進行處理形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)通過鑲嵌在其上面的通訊模塊傳輸至中心站。

1.2 供電系統(tǒng)

固定地段自動土壤水分探測器供電系統(tǒng)由220V開關(guān)、開關(guān)電源、電源控制器等組成。作物地段自動土壤水分探測器供電系統(tǒng)由太陽能電池板、電源控制器等組成。

1.3 探測器

探測器由傳感器、結(jié)構(gòu)件以及處理板（接口電路板）組成。傳感器探測要素信號，處理板進行信號收集處理及傳輸至主采集板，傳感器及處理板都通過插針式電路連接在結(jié)構(gòu)件上，通過結(jié)構(gòu)件進行連接通信。探測器的供電來源于采集板，探測器通過RS485通訊方式與采集板通訊。

1.4 采集系統(tǒng)

采集系統(tǒng)由采集板、通訊板以及調(diào)試串口等組成，主要負責探測信號的處理及傳輸至中心站。

采集板上有3個指示燈，含義和狀態(tài)為：“GPRS”網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示燈，綠色，連接網(wǎng)絡(luò)正常3秒1閃，快閃為尋找網(wǎng)絡(luò)，不閃為模塊未啟動；“RUN”系統(tǒng)運行狀態(tài)指示燈，黃色，正常狀態(tài)秒閃；“+5V”電源指示燈，紅色，供電正常時常亮，為通訊板供電。

紐扣電池主要為采集板的時鐘芯片供電，當系統(tǒng)停電或采集板不用時，可以保證時鐘芯片繼續(xù)工作。調(diào)試串口主要用來連接筆記本電腦，通過軟件來檢測和配置采集板。

1.5 通訊模塊

通訊模塊是用來通過無線傳輸方式將系統(tǒng)探測數(shù)據(jù)傳輸至中心站。

通訊模塊上有兩個指示燈，含義和狀態(tài)為：“NET”（V3）網(wǎng)絡(luò)指示燈，正常 3 秒 1 閃；“STT”工作狀態(tài)指示燈，正常常亮。

2 DZN2型自動土壤水分觀測儀常見問題

2.1 供電問題

當采集板上指示燈均不亮時，可以判斷為系統(tǒng)供電故障，通過萬用表直流20VDC檔量取采集板供電口電壓來確定。

確定供電故障，固定地段供電系統(tǒng)排查流程為：1.交流電輸入是否正常，2.開關(guān)電源直流輸出是否正常，3.電源控制器上電源輸出是否正常，4.保險管是否熔斷。

作物地段供電系統(tǒng)排查流程為：1.觀察太陽能板是否被遮擋、表面是否清潔、接線是否牢靠，發(fā)現(xiàn)問題相應(yīng)處理；2.觀察電源控制器工作模式是否為“6”，工作模式不對應(yīng)通過按鈕進行設(shè)置；3.測量太陽能電池板供電是否正常（將供電線取下測量），如果輸出電壓過低需更換太陽能板；4.測量蓄電池電壓是否正常，若電壓低于10.8V需更換；5.測量電源控制器直流輸出是否正常，其它都正常但直流輸出異常，更換電源控制器。

注意：作物地段，由于連日陰雨天，將導致蓄電池充電不及時而造成過度放電，當日照正常時，蓄電池需充電恢復到一定電壓，充電控制器才會重新自動上電，在此之前可以手動重啟讓系統(tǒng)工作。

2.2 設(shè)備突然斷電，再上電之后所有數(shù)據(jù)缺測

一般導致這種故障的原因有兩種：

一是，由于設(shè)備工作時間很長，導致采集板紐扣電池饋電，當系統(tǒng)斷電時，采集器時鐘芯片不能繼續(xù)工作，使得系統(tǒng)時間錯誤，與當前時間不一致，及時重新上電，由于采集時間與當前時間不一致的問題，導致數(shù)據(jù)無法入庫。測試辦法：連接筆記本電腦，通過測試軟件讀取采集器時間，如果不一致，說明紐扣電池饋電。解決方法：更換紐扣電池，在通過調(diào)試軟件校準采集器時鐘即可。

二是：采集板有個程序存儲器，不斷的存儲系統(tǒng)程序，當突然斷電時，恰巧存儲器未完成存儲，導致系統(tǒng)參數(shù)走亂，再上電時，由于系統(tǒng)參數(shù)異常，所以數(shù)據(jù)不能進行正傳輸，導致數(shù)據(jù)缺測。測試辦法：連接筆記本電腦，通過調(diào)試軟件獲取系統(tǒng)參數(shù)，如與之前不符，說明參數(shù)走亂。解決方法：通過調(diào)試軟件，重新配置系統(tǒng)參數(shù)即可。注：保障人員需掌握對每個站的參數(shù)信息，否則只能聯(lián)系中心站查詢（配置參數(shù)有采集器地址，層數(shù)，中心站IP、端口號）。

2.3 所有數(shù)據(jù)突然缺測

可能有的原因：1.供電異常；2.通訊異常；3.采集板異常；4.條形板異常；5.線路異常。

排查流程：1.檢查供電，供電異常進行相應(yīng)處理；2.查看采集板指示燈是否正常，讀取參數(shù)是否正常，若參數(shù)正常，指示燈異常（特別是RUN和+5V不亮），更換采集板；3.查看通訊板指示燈是否異常，檢查SIM是否欠費，欠費繳納，未欠費，指示燈異常更換通訊板；4.供電、采集板、通訊板都正常，檢查線路，做還回測試，不正常則更換線路；5.其它全部正常，讀取數(shù)據(jù)，失敗則更換接口板（條形板）。

2.4 某層頻率為0

一般為傳感器故障。排查流程：將探測器取出，更換當層傳感器，重新寫入新裝傳感器空氣頻率和水中頻率，若故障恢復，則為傳感器故障；若故障未排除，而新?lián)Q傳感器無故障，則更換結(jié)構(gòu)件（可能是排針處有問題）。注：1.更換傳感器要注意新傳感器的撥碼開關(guān)要與所在層數(shù)進行對應(yīng)；2.更換新傳感器需向中心站告知新傳感器的兩個頻率參數(shù)。

2.5 數(shù)據(jù)異常跳變、缺失、超出范圍

造成此種問題的原因有以下幾種：1.套管進水。檢查套管密封是否良好，如異常，需將整個套管抽出，擦干設(shè)備及管壁，更換干燥劑，換臨近地點重新進行安裝（不能使用原來口）；2.土壤龜裂。查看探測器周圍土壤是否有龜裂現(xiàn)象，有及時進行處理；3.作物地段作物進行澆灌。與當?shù)刈魑镓撠熑寺?lián)系，在進行作物澆灌時及時聯(lián)系，以免誤判；4.凍土的影響。凍土發(fā)生時，土壤中水分發(fā)生了相變，導致探測數(shù)據(jù)異常偏低。

3 設(shè)備維護

查看太陽能板是否有遮擋或是被異物覆蓋，及時清理。定期測試蓄電池空載電壓，過低需及時更換。探測器最好每半年更換一次干燥劑，確保探測器不受潮濕等因素影響。做好觀測場地的日常維護，防止觀測場地的破壞帶來的數(shù)據(jù)異常。

4 總結(jié)

做好土壤水分觀測儀的日常維護工作能夠很大程度上減少設(shè)備故障、數(shù)據(jù)異常等情況的發(fā)生。但是，當故障發(fā)生時，了解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及各組成部件的功能，掌握故障測試和診斷方法能夠有效的提高故障排查效率，快速排除故障。