陳友成

(青田縣水文站，浙江 青田 323900)

1 問題的提出

隨著科技的發(fā)展，越來越多的先進技術(shù)在水文測報等方面得到廣泛應(yīng)用。水情自動測報系統(tǒng)［1］就是其中的典型代表，主要由水文傳感器、數(shù)據(jù)采集終端、數(shù)據(jù)傳輸信道、通信設(shè)備、應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)處理計算機和供電電源等構(gòu)成。因其自動采取數(shù)據(jù)、及時傳輸?shù)奶攸c，在水文、防汛領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，顛覆了傳統(tǒng)的水文測報手段，在防洪渡汛方面發(fā)揮著越來越重要的作用。浙江省的水情自動遙測系統(tǒng)經(jīng)過多年建設(shè)，各縣的水情遙測站點數(shù)量、分布密度基本滿足防汛、水文監(jiān)測的要求，但對站點的日常檢查維護，及時發(fā)現(xiàn)故障等還是一個短板。作為一名基層水文工作者，水情自動測報運行情況檢查成了每天必做的工作，從對遙測中心站多年的檢查維護中，得到一些比較好的經(jīng)驗，供大家參考，共同提高遙測系統(tǒng)維護水平，為防汛、水文測報、水庫安全運行做好服務(wù)工作，為“五水共治”提供基礎(chǔ)資料。

2 故障類型分析

水情自動測報系統(tǒng)中，最常見的是水文傳感器故障，如雨量傳感器故障會導(dǎo)致雨量不能正確測量、格雷碼水位計亂碼導(dǎo)致水位過程異常等;其次是電源系統(tǒng)故障，數(shù)據(jù)采集終端故障，通信故障。浙江省的遙測數(shù)據(jù)先傳輸?shù)绞∑脚_，因此應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)處理計算機等故障不影響遙測數(shù)據(jù)的采用、傳輸，不屬于檢查范圍。每日僅對前4項進行檢查。常見故障類型見匯總表1。

表1 常見故障類型匯總表

3 故障診斷

3.1 人工診斷

由于遙測站點分散設(shè)置在各地，有些還非常偏僻，無法直接檢查遙測站點是否發(fā)生故障，而且站點眾多，直接檢查不現(xiàn)實?，F(xiàn)在普遍的辦法是通過人工檢查分析雨潤3000遙測系統(tǒng)中心［2］接收的數(shù)據(jù)，來反推判斷遙測站點是否正常。如果信息接收完整、接收數(shù)據(jù)無疑問，說明遙測終端正常;否則根據(jù)遙測中心數(shù)據(jù)分析得出可能的故障，再到實地檢查核實，維修排除故障。有經(jīng)驗的人員，會根據(jù)上述故障類型進行針對性的逐項檢查，可以減少人為疏漏。

3.1.1 雨量檢查

一般通過檢查綜合雨量表或多站雨量圖檢查雨量大小，判斷雨量是否正常，或者通過單站水雨情圖形檢查降水過程判斷雨量是否正常。缺點:單站表格能檢查接收數(shù)據(jù)的完整性，但數(shù)據(jù)過多不夠直觀;圖形方式檢查直觀但不能檢查接收數(shù)據(jù)的完整性。而且只能根據(jù)面上的降雨情況進行大概的判斷，做臨近站雨量比較非常困難。

3.1.2 水位檢查

水位是水情遙測的重要測量項目、水情重要指標(biāo)，關(guān)系到城鎮(zhèn)防洪安全、水庫安全運行。一般通過檢查單站水位表或單站水雨情圖形目測判斷水位是否正常。

3.1.3 電源系統(tǒng)檢查

一般采用太陽能充電，蓄電池供電組合。通過檢查單站電壓圖形，判斷電壓、太陽能是否正常。如有明顯的電壓上升過程說明太陽能工作正常;如果僅有個別站沒有電壓上升過程說明該站點太陽能損壞或充電線路斷開。

3.1.4 數(shù)據(jù)采集終端、通信檢查

通過檢查單站水雨情圖形分析是否接收到信息，若長時間無接收信息，通過撥打終端號碼進一步判斷數(shù)據(jù)采集終端故障或通信問題。指示音“你撥打的電話已關(guān)機”很有可能是遙測故障，指示音“你撥打的電話暫時無法接通”很有可能是通訊信號問題，最終判斷還要到實地才能確定。

3.2 計算機自動診斷

3.2.1 雨量檢查

從兩方面分析觀測數(shù)據(jù)的完整性、正確性。首先分析數(shù)據(jù)的完整性，浙江省的數(shù)據(jù)記錄以5 min為間距，1 d有289組數(shù)據(jù)記錄，通過對24 h內(nèi)接收到的數(shù)據(jù)組數(shù)，判斷雨量接收數(shù)據(jù)的完整性。單站最近24 h的降水總量正確性檢查，由于降雨量面上的不均勻，特別是雷陣雨天氣，單站雨量與面上平均雨量比較存在不合理性。采用與相臨各站點的降水量來分析計算，判斷雨量值正確性具有更好的參考性。重點檢查雨量偏小較多的站點，可能存在雨量故障。

3.2.2 水位檢查

從兩方面分析觀測數(shù)據(jù)的完整性、正確性。完整性檢查與雨量基本一致。重點說明檢查水位的正確性，水位從面上很難找到相關(guān)性，主要從單站水位變化的特性分析判斷是否正常。首先利用水位變化的連續(xù)性特點，適當(dāng)設(shè)置容差，超過容差說明水位發(fā)生了突變，根據(jù)突變水位變幅，判斷是機械失靈還是格雷碼水位計故障 (有一種水位突變是插頭等接觸不良造成的，根據(jù)格雷碼的計算規(guī)則，可以分析出那位碼失效并進行修正，可以對對應(yīng)的水位進行糾錯);其次如果出現(xiàn)水位是一條直線的特殊情況應(yīng)進行分析，如果不是施工或水位超過記錄范圍，有可能是水位故障。因為浙江的河流站一般不會出現(xiàn)河干、水位無變化的情況，僅有水庫站可能會出現(xiàn)。利用水庫站水位上漲受降雨影響的特性進行分析判斷是否正常，如果本站點的日雨量較大，按理水庫水位應(yīng)該上漲，而數(shù)據(jù)分析是一條直線，由此可判斷水位測量可能出現(xiàn)故障。

3.2.3 電源系統(tǒng)檢查

先檢查太陽能充電是否正常，因為是軟件判斷，所以很難直接判斷是否是晴天。采用變通方式，先根據(jù)面上判斷是否存在明顯的充電過程，如果大部分的站點都存在明顯的充電過程，說明是晴天。如果個別站點沒有充電過程，說明供電系統(tǒng)沒有給電池充電，可能是太陽能板損壞 (也出現(xiàn)過太陽能板被覆蓋的情況)或充電線路斷開。通過電池的平均電壓，判斷電池是否老化，以確定是否需要更換電池。檢查最低電壓 (實際用的是第2低電壓，因為在實際使用中發(fā)現(xiàn)偶爾會出現(xiàn)不明原因的一個低電壓值)是否低于9.0 v，判斷是否急需更換電池，因為電壓低于9.0 v極有可能會導(dǎo)致儀器故障。

3.2.4 數(shù)據(jù)采集終端、通信檢查

檢查單站最近接收的信息時間與現(xiàn)在時刻的時距dt，水情遙測信息發(fā)送的時距是15 min，考慮到延時，如果dt大于30 min，說明有信息未及時收到，原因是數(shù)據(jù)采集終端故障，或是通信不暢，利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)無法作進一步判斷。只能將dt大于30 min的遙測站點名、通信號碼輸出，采用人工撥打通信號碼來判斷故障類型。

3.3 兩種診斷方式比較

2種診斷方式比較見表2。

表2 兩種診斷方式比較表

3.3.1 自動診斷

自動分析案例 (3月4日16時15分檢查)，運行結(jié)果見圖1。

圖1 計算機自動檢查分析截圖

發(fā)現(xiàn)3類故障中的3個問題:白巖前站 (ID號為6139)雨量故障:經(jīng)維護人員檢查排查，屬于數(shù)據(jù)采集終端與雨量信號插頭連接沒有焊接好，維護人員更換老化電池時撥插電源插頭碰到導(dǎo)致雨量線中斷。外雄站 (ID號為3933)第2水位異常:2:30水位15.62 m與前后水位不連續(xù)，水位突然低了1.90 m，屬于錯誤數(shù)據(jù)，使用時要刪除。陳須站 (ID號為6137)電壓存在隱患:平均電壓10.2 V(正常電壓12.0 V)，說明電池已經(jīng)老化;最低電壓9.9 V，說明暫時還能保證儀器正常工作。

3.3.2 人工診斷

采用人工診斷，僅外雄站異常水位的部分如下:

人工診斷單站第2水位表 (僅45 min的數(shù)據(jù))發(fā)現(xiàn)02:35少了一組水位 (見表3)，說明水位不完整，但是不易判斷水位錯誤。

表3 外雄站第2水位數(shù)據(jù)表

人工診斷單站水雨情圖 (見圖2)，較直觀發(fā)現(xiàn)水位突變點，但無法判斷水位的完整性。

圖2 外雄站2014－03－04水位過程線圖

上述例子說明，自動診斷快速高效，大幅減輕了人工診斷的工作量，效果非常明顯。

4 結(jié)語

通過近幾年的運行實踐，證明水情自動測報系統(tǒng)故障自動分析是可行的，而且比單純的人工檢查更加全面、快速準(zhǔn)確。

［1］水利部南京水利水文自動化研究所.SL 10—89水文儀器術(shù)語［S］.北京:中國水利水電出版社，1989.

［2］浙江省水文局.雨潤3000遙測系統(tǒng)中心控件軟件使用說明書［R］.杭州:浙江省水文局，2006:15－29.