滁州市雨水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)故障分析及維護(hù)

解冬初

（安徽省滁州水文水資源局，安徽 滁州 239000）

0 引言

本文以滁州市已建成的約3000 個(gè)各類遙測(cè)站點(diǎn)為例，統(tǒng)計(jì)和分析雨水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的常見(jiàn)故障情況，研究各種故障的解決辦法，提高自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)報(bào)汛質(zhì)量，增強(qiáng)滁州市水旱災(zāi)害的防御能力。

1 雨水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的組成

滁州市雨水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與傳輸系統(tǒng)和供電系統(tǒng)組成。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由JDZ05-1 系列翻斗式雨量計(jì)和WFH-2A 型機(jī)械編碼水位計(jì)組成，數(shù)據(jù)處理和傳輸系統(tǒng)主要由WATER-2000C 遙測(cè)終端機(jī)（RTU）和SIM 卡組成，供電系統(tǒng)是由太陽(yáng)能板和蓄電池組成。

2 故障分析

2.1 遙測(cè)終端機(jī)常見(jiàn)故障分析及維護(hù)

滁州市水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)遙測(cè)終端機(jī)主要使用WATER-2000C 一體化遙測(cè)終端機(jī)（RTU），本文中遙測(cè)終端機(jī)故障分析主要以該產(chǎn)品為例。在日常的運(yùn)維過(guò)程中，如何才能快速的判斷一個(gè)站點(diǎn)是否運(yùn)行正常，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行查看：①當(dāng)系統(tǒng)正常上電后，查看RTU 的LCD 顯示屏是否正常點(diǎn)亮，通信指示燈是否點(diǎn)亮，正常狀態(tài)下，LCD 顯示屏能正常點(diǎn)亮，通信LED指示燈常亮。②查看充電指示燈是否點(diǎn)亮，如果在充電狀態(tài)下，充電LED 指示燈點(diǎn)亮，如果沒(méi)有充電，該燈熄滅。③查看菜單項(xiàng)系統(tǒng)電壓或者用萬(wàn)用表測(cè)量蓄電池電壓，看是否在正常范圍（10.8～15.3V）之間。④進(jìn)入系統(tǒng)查看各項(xiàng)菜單內(nèi)容能否正常顯示，查看菜單項(xiàng)“信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)顯示”，信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)一般大于15。⑤選擇菜單項(xiàng)“發(fā)送測(cè)試信息”，通過(guò)觀察滁州水旱情分中心的雨水情接收系統(tǒng)或者滁州水文綜合服務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)頁(yè)查看信息能否發(fā)送到滁州水旱情分中心[1]。

當(dāng)RTU 狀態(tài)出現(xiàn)異常不能工作時(shí)，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行排查。①當(dāng)RTU 的LCD 顯示屏不能點(diǎn)亮，則RTU 不能正常工作。首先按ENTER 鍵查看LCD 屏幕是否因休眠而不顯示，可以按任意按鍵激活屏幕，若不顯示，則檢查電源的正負(fù)極是否接反，防止因?yàn)榻臃炊鴮?dǎo)致?lián)p壞RTU。②當(dāng)RTU 信號(hào)強(qiáng)度沒(méi)有或者很弱。首先檢查天線是否連接，如果沒(méi)有正確連接可能將RTU 通信模塊損壞；其次檢查SIM 卡是否與卡槽緊密貼合；再次按ENTER 鍵，進(jìn)入菜單“信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)顯示”，查看GPRS 模塊信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)，范圍應(yīng)在0～31 之間，數(shù)值越大則信號(hào)越強(qiáng)。③當(dāng)RTU 雨量不能正常計(jì)數(shù)。首先查看系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)設(shè)置，查看“雨量計(jì)類型設(shè)置”菜單項(xiàng)，雨量計(jì)類型是否按照實(shí)際使用的雨量計(jì)類型進(jìn)行設(shè)置（不能將雨量計(jì)類型設(shè)為0，0 表示沒(méi)有雨量計(jì)）。④當(dāng)RTU 水位不能正常計(jì)數(shù)。首先查看系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)設(shè)置，查看“水位計(jì)類型設(shè)置”菜單項(xiàng)，水位計(jì)計(jì)類型是否按照實(shí)際使用的水位計(jì)類型進(jìn)行設(shè)置（不能將水位計(jì)類型設(shè)為0，0 表示沒(méi)有水位計(jì)）。具體水位計(jì)類型設(shè)置如表1 所示。⑤當(dāng)RTU 的LCD 顯示屏顯示狀態(tài)不正?；虬l(fā)送信息失敗，首先查看天線連接是否正確連接，SIM卡是否欠費(fèi)，通信方式是否設(shè)置錯(cuò)誤，通信方式設(shè)置見(jiàn)表1 中所示，查看信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度，數(shù)值至少在15 以上。如果以上都正確，觀察信息發(fā)送數(shù)字顯示，每個(gè)數(shù)字對(duì)應(yīng)的含義如表1 所示。當(dāng)數(shù)字通過(guò)某一固定數(shù)字，即代表RTU 完成對(duì)應(yīng)的工作，可據(jù)此判斷RTU 運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題。數(shù)字停在那個(gè)數(shù)值停止不動(dòng)，根據(jù)定義可以知道存在的問(wèn)題，有針對(duì)性的進(jìn)行維修或者更換RTU，直至數(shù)字跳至19，信息發(fā)送成功[2]。

表1 水位計(jì)類型設(shè)置參數(shù)、RTU 通信方式設(shè)置、RTU 上電自檢順序數(shù)值對(duì)照

2.2 SIM 卡常見(jiàn)故障分析及維護(hù)

SIM 卡安裝卡槽在機(jī)殼面板內(nèi)一般不會(huì)輕易損壞，但是SIM 卡在長(zhǎng)期使用過(guò)程中可能會(huì)因?yàn)椴灏未螖?shù)過(guò)多、本身質(zhì)量原因或者沾灰造成損壞會(huì)導(dǎo)致RTU 無(wú)信號(hào)或者發(fā)送失敗，出現(xiàn)這種情況首先要檢查是否欠費(fèi)的原因?qū)е掳l(fā)送失敗，這種情況下可以隨身攜帶手機(jī)，把SIM 卡放入卡槽查看是否有信號(hào)來(lái)確定SIM 卡是否損壞；其次可以把SIM 卡拿出，用紙巾擦拭去除表面灰塵，輕輕將SIM 卡插槽提起，將SIM 卡安裝進(jìn)去，防止因用力過(guò)猛導(dǎo)致SIM 卡遭受二次損壞。

近年來(lái)，移動(dòng)公司因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)安全的原因?qū)?shù)據(jù)卡進(jìn)行了區(qū)域限制，大部分的站點(diǎn)使用數(shù)據(jù)卡是沒(méi)有問(wèn)題的，少數(shù)在省界邊緣的站點(diǎn)，因?yàn)榭拷I(lǐng)省經(jīng)常接收到其基站發(fā)送的信號(hào)而導(dǎo)致信號(hào)發(fā)送失敗，這就需要在新建和維修站點(diǎn)過(guò)程中與移動(dòng)公司聯(lián)系，針對(duì)受到區(qū)域限制的數(shù)據(jù)卡進(jìn)行解除區(qū)域限制。

2.3 翻斗式雨量計(jì)常見(jiàn)故障分析及維護(hù)

滁州市水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)雨量采集主要使用JDZ05-1 系列分辨率為0.5mm 的翻斗式雨量計(jì)，具體技術(shù)指標(biāo)參數(shù)及常見(jiàn)故障排除方法如表2 所示。本文中雨量計(jì)故障分析主要以該產(chǎn)品為例。當(dāng)雨量計(jì)出現(xiàn)測(cè)量雨量與實(shí)際雨量存在偏差時(shí)，查看雨量計(jì)接線是否正確，防止出現(xiàn)斷路，可以用萬(wàn)用表測(cè)量接線是否連通；查看雨量計(jì)干簧管接線是否正確，雨量計(jì)干簧管接線柱有3 個(gè)，其中有一個(gè)是備用接口，防止接錯(cuò)接口。使用萬(wàn)用表測(cè)量干簧管工作是否正常，將干簧管抬起至水平狀態(tài)，使用萬(wàn)用表短路檔進(jìn)行測(cè)量接線兩端，查看接線兩端是否短路。

表2 JDZ05-1 系列翻斗雨量計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)及常見(jiàn)故障及排除方法

雨量計(jì)應(yīng)定期檢查桶身和桶口是否變形和損壞，清除塵土、泥沙、樹(shù)葉、昆蟲(chóng)等雜物，以免堵塞漏斗，過(guò)濾網(wǎng)可卸下用清水沖洗。翻斗內(nèi)壁如有臟物，可用水或酒精等洗滌劑水溶液沖洗，嚴(yán)禁用手指或其他物體擦洗，以免沾上油污或擦傷翻斗內(nèi)壁。翻斗應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，嚴(yán)禁在寶石軸承內(nèi)加潤(rùn)滑油或其他溶劑。結(jié)束維護(hù)后要進(jìn)行注水試驗(yàn)，誤差在允許范圍內(nèi)方可投入運(yùn)行使用。

2.4 浮子水位計(jì)常見(jiàn)故障分析及維護(hù)

滁州市水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)水位采集主要使用WFH-2A 機(jī)械編碼水位計(jì)，本文中水位計(jì)故障分析主要以該產(chǎn)品為例。主要技術(shù)指標(biāo)參數(shù)如表3 所示。

水位計(jì)無(wú)論是否處于工作狀態(tài)，都不可快速轉(zhuǎn)動(dòng)碼盤(pán)，防止用力過(guò)猛導(dǎo)致內(nèi)部機(jī)械損壞，常見(jiàn)的故障現(xiàn)象有水位計(jì)碼盤(pán)數(shù)值和RTU 顯示的數(shù)值不同，到某一個(gè)固定的數(shù)值后，傳導(dǎo)到RTU 上顯示的數(shù)字就會(huì)突變，可能是超過(guò)水位計(jì)量程使用或者內(nèi)部線路短路、虛焊，在排除RTU 水位計(jì)類型設(shè)置無(wú)誤、格雷碼水位計(jì)線序接駁無(wú)誤之后，依照表3 中數(shù)值對(duì)照即可判斷出故障原因出自水位計(jì)還是格雷碼水位計(jì)線纜，查出原因，擰開(kāi)航空插頭進(jìn)行焊接，即可排除故障。

表3 南水WFH-2A 機(jī)械編碼水位計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)和格雷碼線序和GND 短接數(shù)值對(duì)照

水位計(jì)對(duì)水位變化沒(méi)有反應(yīng)或者出現(xiàn)突變數(shù)值，原因可能是浮子或者平衡錘被井壁掛住，或鋼絲繩相互纏繞，若水位計(jì)安裝在放水閘門(mén)上可尋找其他適宜安裝的地方進(jìn)行安裝，鋼絲繩預(yù)留不可過(guò)長(zhǎng)，防止因風(fēng)和水流等因素導(dǎo)致相互纏繞而使水位計(jì)讀數(shù)失真。

在日常站點(diǎn)安裝水位計(jì)的場(chǎng)所，應(yīng)設(shè)置完善的自然通風(fēng)設(shè)施。盡可能使井中的水蒸氣能夠排出，防止因濕熱的環(huán)境條件對(duì)水位計(jì)內(nèi)部器件的損害，定期檢查浮子、平衡錘和鋼絲繩的連接是否牢固緊密，防止發(fā)生脫落；檢查鋼絲繩在水位井中是否豎直拉緊和有無(wú)相互纏繞情況。

2.5 供電系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析及維護(hù)

2.5.1 太陽(yáng)能板

太陽(yáng)能板常見(jiàn)的故障有接線錯(cuò)誤；太陽(yáng)能板接線板內(nèi)二級(jí)管（防回流）損壞。首先觀察太陽(yáng)能板正負(fù)極接線柱，是否區(qū)分正負(fù)極，沒(méi)有接反（一般紅正黑負(fù)）；其次用萬(wàn)用表測(cè)試空載電壓，短路電壓、電流明顯不符合銘牌定義，則不能正常充電，說(shuō)明太陽(yáng)能板損壞，則需要更換太陽(yáng)能板?，F(xiàn)階段的RTU 均已內(nèi)置太陽(yáng)能充電控制電路，已將以往的太陽(yáng)能充電控制器集成與RTU 內(nèi)，一般無(wú)須維護(hù)，如有故障則直接更換新的RTU即可。

2.5.2 蓄電池

查看RTU 的LCD 顯示屏右側(cè)的上端LED 充電指示燈，如果正在充電，LED 充電指示燈點(diǎn)亮。蓄電池常見(jiàn)的檢查方式是用萬(wàn)用表檢查電壓是否在正常范圍內(nèi)，再查看該站電壓的歷史數(shù)據(jù)，繪制電壓過(guò)程線，觀察是否平滑過(guò)渡，一般是每天14：00 的電壓最高，午夜后最低，一般單雨量站這兩個(gè)電壓數(shù)值差別不大，如果差別過(guò)大，表明蓄電池的性能下降，需要更換蓄電池。正常情況下蓄電池使用壽命是三年，超過(guò)時(shí)間建議更換蓄電池，特別提醒的是巡檢維護(hù)時(shí)如發(fā)現(xiàn)電池使用時(shí)間沒(méi)滿三年能正常使用，但是正負(fù)接線柱都已被腐蝕發(fā)綠，則應(yīng)立即將電池更換。

3 建議

（1）在日常巡檢、維修過(guò)程中，如需更換RTU 時(shí)，首先安裝天線，在上電運(yùn)行，防止空載燒壞RTU；其次要先調(diào)整系統(tǒng)時(shí)間，再設(shè)置其他IP 地址，端口號(hào)，手機(jī)號(hào)等運(yùn)行參數(shù)，防止系統(tǒng)時(shí)間超前會(huì)導(dǎo)致分中心接收軟件收不到信號(hào)。

（2）維修維護(hù)結(jié)束，及時(shí)進(jìn)行信息的更新，將每次維修更換的備品備件以及故障原因和處理結(jié)果進(jìn)行記錄存檔，把設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境拍攝照片包括能反映設(shè)備型號(hào)近照，安裝內(nèi)部環(huán)境近照整理好定期更新分中心建立的遙測(cè)站點(diǎn)基礎(chǔ)信息表，下次該站點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題可不到現(xiàn)場(chǎng)即可查看該站設(shè)備型號(hào)和現(xiàn)場(chǎng)情況，維修前需要準(zhǔn)備的設(shè)備型號(hào)和數(shù)量，大大減少工作量。

（3）在站點(diǎn)安裝位置的選擇上面，盡量選擇交換便利的地方，方便后期維護(hù)維修。及時(shí)關(guān)注轄區(qū)內(nèi)站點(diǎn)的雨量和水位情況，對(duì)發(fā)現(xiàn)有冒大數(shù)的站要及時(shí)跟進(jìn)核實(shí)，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。

（4）隨著越來(lái)越多的新系統(tǒng)、設(shè)備的加入，遙測(cè)系統(tǒng)維護(hù)人員的專業(yè)素養(yǎng)也面臨著更高的要求[3]，注重相關(guān)維護(hù)人員的素質(zhì)培養(yǎng)，加大培訓(xùn)力度，保證維護(hù)人員能夠在暴雨洪水等惡劣天氣下能快速響應(yīng)，排查異常狀況，保證水文資料的連續(xù)性。

（5）每年根據(jù)實(shí)際站點(diǎn)數(shù)量對(duì)備品備件進(jìn)行更新和補(bǔ)充，一般情況下備品備件不低于設(shè)備總量的10%，電池要定期的充放電并做好記錄。在汛前準(zhǔn)備時(shí)進(jìn)行集中巡查維護(hù)，及時(shí)更換。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)滁州市轄區(qū)內(nèi)的雨水情站點(diǎn)的自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)設(shè)備各部分的分析和總結(jié)，整理出了相關(guān)的故障排查辦法，可以保證本地區(qū)各遙測(cè)站點(diǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高自動(dòng)測(cè)報(bào)數(shù)據(jù)質(zhì)量，為各級(jí)防汛會(huì)商提供數(shù)據(jù)支撐。