TCYII 1型酸雨自動(dòng)觀測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及故障處理

彭 濱，安 峽

(成都市氣象局，成都 611134)

0 引言

根據(jù)《酸雨業(yè)務(wù)規(guī)章制度》，為了使各臺站工作人員能夠熟練、快速、準(zhǔn)確地維護(hù)和保障設(shè)備的正常運(yùn)行，提高酸雨觀測質(zhì)量，文章對TCYII 1型酸雨自動(dòng)觀測系統(tǒng)的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及其故障診斷流程進(jìn)行詳細(xì)說明。

1 系統(tǒng)工作原理及基本結(jié)構(gòu)

TCYII 1型酸雨自動(dòng)觀測系統(tǒng)安裝在冬季氣候條件較好(極限低溫-10 ℃)的戶外，該系統(tǒng)以AMR-A型戶外全自動(dòng)一體化分析儀為核心，主要功能為感應(yīng)降水，自動(dòng)采集降水樣品，自動(dòng)測量降水樣品的pH(酸堿度)、EC(電導(dǎo)率)和溫度，同時(shí)還可擴(kuò)展測量降雨點(diǎn)的大氣溫度、濕度、壓力及風(fēng)速和風(fēng)向等大氣參數(shù)，并通過網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)上傳測量數(shù)據(jù)和儀器工作狀態(tài)，完成自動(dòng)校準(zhǔn)和自檢。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，可驅(qū)動(dòng)置于室內(nèi)的聲光報(bào)警單元發(fā)出聲光報(bào)警，提示系統(tǒng)的維護(hù)管理人員及時(shí)對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)；系統(tǒng)可支持無線或有線等多種通訊方式，維護(hù)管理人員可遠(yuǎn)程獲取系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、分析數(shù)據(jù)，大大提升了系統(tǒng)的智能化程度及可維護(hù)性[1，2]。

1.1 工作原理

1)該系統(tǒng)通過感雨器實(shí)時(shí)監(jiān)測室外降水(液態(tài)及固態(tài))情況，當(dāng)監(jiān)測到有降水時(shí)，系統(tǒng)通過控制防塵蓋驅(qū)動(dòng)單元打開防塵蓋，集雨器開始采集降水，當(dāng)降水停止后，防塵蓋關(guān)閉，以保護(hù)所采集降水樣品不受外界環(huán)境污染；集雨器具備加熱融雪功能，可實(shí)現(xiàn)對固態(tài)降水的加熱融化，保證固態(tài)降水能自動(dòng)輸送至分析單元，系統(tǒng)同時(shí)記錄降水信息以及防塵蓋動(dòng)作信息(圖1)。

圖1 TCYII 1型酸雨自動(dòng)觀測系統(tǒng)原理

2)系統(tǒng)可設(shè)置降水分析的條件及分析時(shí)間，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的分析時(shí)間時(shí)，若降水量達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的起始降水量，集雨器內(nèi)所采集的降水通過降水輸送單元輸送至分析單元測量槽，位于測量槽內(nèi)的pH、EC降水專用測量電極對降水的pH值、EC值及水溫進(jìn)行分析；若降水量小于系統(tǒng)設(shè)定的起始降水量，則集雨器內(nèi)降水直接排空，進(jìn)入下一輪降水采集及分析任務(wù)流程；同時(shí)，系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)定的自動(dòng)校準(zhǔn)周期，實(shí)現(xiàn)pH、EC電極的自動(dòng)校準(zhǔn)功能，降低系統(tǒng)人工校準(zhǔn)工作量，提高系統(tǒng)測量的準(zhǔn)確性。

3)系統(tǒng)采用先進(jìn)的嵌入式控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對上述所有功能單元的集中控制與雨水分析數(shù)據(jù)的采集功能；同時(shí)，系統(tǒng)還具備故障自診斷功能，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，可驅(qū)動(dòng)外部聲光報(bào)警單元發(fā)出聲光報(bào)警，提示管理人員及時(shí)對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)；系統(tǒng)可支持無線或有線等多種通訊方式，維護(hù)管理人員可遠(yuǎn)程獲取系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、分析數(shù)據(jù)，大大提升了系統(tǒng)的智能化程度及可維護(hù)性。

4)為確保系統(tǒng)在室外長期運(yùn)行的可靠性，其機(jī)柜內(nèi)部設(shè)置溫控模塊，可實(shí)現(xiàn)冬季機(jī)箱加熱以及夏季機(jī)箱散熱降溫功能，確保了機(jī)柜內(nèi)部管路以及電路部分在不同環(huán)境條件下正常工作；系統(tǒng)采用可靠的電源防雷設(shè)計(jì)，能夠防止雷電對設(shè)備造成破壞性影響。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

AMR-A型自動(dòng)降水分析系統(tǒng)安裝于室外觀測場，由感雨傳感器、防塵蓋托架單元、顯示屏、電源及防雷單元、防塵蓋及驅(qū)動(dòng)單元、集雨桶、分析測量管路單元等組成，既可自動(dòng)采集降水樣品又可自動(dòng)分析降水樣品，觀測人員利用計(jì)算機(jī)從自動(dòng)降水分析系統(tǒng)中采集觀測數(shù)據(jù)和信息，進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)和整合后，形成完整的酸雨觀測數(shù)據(jù)記錄。

2 故障分析及處理

為了確保系統(tǒng)長期可靠穩(wěn)定運(yùn)行，需要進(jìn)行必要的維護(hù)工作，并按照《酸雨觀測業(yè)務(wù)規(guī)范》[3]進(jìn)行日常維護(hù)及操作。文章針對系統(tǒng)出現(xiàn)的幾種典型故障進(jìn)行分析。

1)界面顯示“無純凈水”

故障原因可能是純凈水水量不足或液位檢測裝置與純水桶相對位置偏離。此時(shí)應(yīng)先檢查純水桶的放置位置，純水桶應(yīng)放置在儀器左側(cè)支撐平臺上，且內(nèi)壁應(yīng)緊貼內(nèi)側(cè)純水液位檢測傳感器，桶內(nèi)純水量大于2/3水桶容積；如仍未恢復(fù)正常則可能是液位檢測裝置故障，需更換液位檢測裝置。

2)界面提示“無KCl”

KCl溶液不足：在KCl試劑瓶添加飽和KCl溶液；

液位檢測裝置與KCl試劑瓶相對位置偏離：調(diào)節(jié)KCl試劑瓶位置；

液位檢測裝置故障：更換液位檢測裝置。

3)界面提示“EC校準(zhǔn)失敗”

校準(zhǔn)溶液配置問題：重新配置校準(zhǔn)溶液；

EC電極異常：更換EC電極；

EC測量板故障：更換測量板。

4)界面提示“pH校準(zhǔn)失敗”

校準(zhǔn)溶液配置問題：重新配置校準(zhǔn)溶液；

pH電極異常：更換pH電極；

pH測量板故障：更換測量板。

5)界面提示“EC模塊故障”

EC測量板與主控板之間通訊異常：檢查其通訊線路；

EC電極異常：更換EC電極；

EC測量板故障：更換測量板。

6)界面提示“pH模塊故障”

pH測量板與主控板之間通訊異常：檢查其通訊線路；

pH電極異常：更換pH電極；

pH測量板故障：更換測量板。

7)開關(guān)蓋故障

故障1：防塵蓋在打開或者關(guān)閉時(shí)出現(xiàn)蓋向人所在方向旋轉(zhuǎn)后再旋轉(zhuǎn)到位，實(shí)際已經(jīng)完成了開蓋或者關(guān)蓋的操作，出現(xiàn)這種情況時(shí)，需先檢查開關(guān)蓋電機(jī)兩根控制線是否接反，若仍異常則更換主板。

故障2：防塵蓋在打開或者關(guān)閉時(shí)出現(xiàn)蓋向遠(yuǎn)離人所在方向旋轉(zhuǎn)后再旋轉(zhuǎn)到位，實(shí)際已經(jīng)完成了開或者關(guān)蓋的操作。出現(xiàn)這種情況，可能是開關(guān)蓋狀態(tài)存儲失敗，使設(shè)備認(rèn)為所處關(guān)(開)蓋狀態(tài)為開(關(guān))蓋狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)先將蓋調(diào)整至對應(yīng)位置再檢測動(dòng)作是否正常，若更改完畢后立刻出現(xiàn)同樣現(xiàn)象則需更換芯片，若仍異常則更換主板；若更改完畢后運(yùn)行均正常，過一段時(shí)間再次出現(xiàn)同樣現(xiàn)象，則需檢查外部供電是否穩(wěn)定，外部接地是否有效，以及設(shè)備是否處于強(qiáng)干擾區(qū)域；

此外也可能是開關(guān)蓋開蓋到位時(shí)光電開關(guān)未響應(yīng)而蓋繼續(xù)旋轉(zhuǎn)至一周后檢測到擋片信號，此時(shí)應(yīng)檢查蓋檢測擋片是否等高，若等高則檢查光電開關(guān)是否有效受控(尤其是有無出現(xiàn)不完全導(dǎo)通情況)，檢查光電開關(guān)所連直流電源是否正常穩(wěn)定工作。

3 結(jié)束語

TCYII 1型酸雨自動(dòng)觀測系統(tǒng)只有室外部分，與TCYI 1型相比，減少了室內(nèi)部分，適合溫度在-10 ℃以上的臺站使用，自動(dòng)化程度高，在日常應(yīng)用中，應(yīng)加強(qiáng)維護(hù)，定期查看設(shè)備的各個(gè)部分是否被腐蝕或者自然損壞，有損壞或者腐蝕部件應(yīng)立即進(jìn)行處理、更換，如無法修復(fù)，應(yīng)及時(shí)與上級主管部門和生產(chǎn)廠家聯(lián)系，并做好記錄。