周 穎，李 昊

(1.綏中縣水利建筑工程公司，遼寧 綏中 125200；2.遼寧省朝陽(yáng)水文局，遼寧 朝陽(yáng) 122000)

1 概 述

朝陽(yáng)市位于遼寧省西部，屬于低山丘陵地區(qū)，地形復(fù)雜，整個(gè)地勢(shì)自西北向東南呈階梯狀遞降，朝陽(yáng)市受東南部海洋暖濕空氣和北部蒙古高原的干燥冷空氣影響，主要?dú)夂蛱卣魉募痉置?、日照充足，積溫高、降水少[1]。隨著水文遙測(cè)設(shè)備在水文工作中的投入使用，遼寧省朝陽(yáng)水文局管理的水文遙測(cè)設(shè)備逐步取代了絕大部分人工觀測(cè)，成為雨情及旱情監(jiān)測(cè)、暴雨等災(zāi)難天氣預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)以及為防汛抗旱制定策略提供重要依據(jù)的主要途徑。朝陽(yáng)水文局目前管理遙測(cè)雨量站313處，其中有310處雨量站測(cè)量精度分辨力為0.5 mm，3處測(cè)量精度分辨力為0.1 mm；管理遙測(cè)水位站32處，其中一處為氣泡水位站，其余為雷達(dá)水位站。

2 水文遙測(cè)設(shè)備的組成

朝陽(yáng)市水文遙測(cè)設(shè)備的各組成部分可簡(jiǎn)要總結(jié)為：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和設(shè)備供電系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)框架圖如圖1所示，當(dāng)遙測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)到雨量或水位變化時(shí)，各個(gè)系統(tǒng)之間互相配合發(fā)揮作用，將監(jiān)測(cè)得到的數(shù)值發(fā)送到服務(wù)器，完成一次測(cè)報(bào)任務(wù)。在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，由于遙測(cè)設(shè)備常放置于空曠的室外地區(qū)，常年受到各種惡劣條件影響，很容易出現(xiàn)故障，給水文數(shù)據(jù)收集工作帶來(lái)困難[2]。

圖1 遙測(cè)設(shè)備系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)圖

3 故障分析

3.1 雨量計(jì)故障

朝陽(yáng)水文局使用的雨量計(jì)分兩種：分辨力為0.5 mm的翻斗式雨量計(jì)和分辨力為0.1 mm的融雪型雨雪量計(jì)，翻斗式雨量計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2，當(dāng)一次累計(jì)雨量值達(dá)到0.5 mm時(shí)，翻斗翻轉(zhuǎn)一次，磁鋼通過(guò)干簧管產(chǎn)生一次電路通斷，經(jīng)過(guò)RTU遙測(cè)終端處理將雨量值轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)DTU發(fā)送至中心服務(wù)器，完成一次雨量測(cè)報(bào)任務(wù)；融雪型雨雪量計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3，雨水降落至桶內(nèi)后由桶底部的電子秤稱(chēng)出重量后換算成降雨量傳輸至遙測(cè)終端。雨雪量計(jì)每分鐘測(cè)量一次，存儲(chǔ)在雨雪量計(jì)內(nèi)，遙測(cè)終端每6min向雨雪量計(jì)發(fā)送一次命令，由雨雪量計(jì)把最近的測(cè)量值傳送給遙測(cè)終端。

1底盤(pán)；2調(diào)平螺絲；3漏斗；4翻斗；5微調(diào)銅柱；6水平氣泡；7軸承；8磁鋼；9干簧管；10匯集漏斗；11不銹鋼外筒；12承雨器圖2 翻斗式雨量計(jì)結(jié)構(gòu)圖

1不銹鋼外筒；2稱(chēng)重桶；3高精度電子秤圖3 融雪型雨雪量計(jì)結(jié)構(gòu)圖

在日常工作維護(hù)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，雨量計(jì)發(fā)生故障容易導(dǎo)致以下問(wèn)題：

1)雨量計(jì)不計(jì)數(shù)或少計(jì)數(shù)。出現(xiàn)數(shù)據(jù)明顯偏小的情況時(shí)，應(yīng)對(duì)雨量計(jì)進(jìn)行如下檢查，并做相應(yīng)解決辦法：

a.檢查承雨器的濾網(wǎng)、漏斗、滴嘴是否被雜物堵塞，若發(fā)現(xiàn)存在該問(wèn)題，則需用毛刷和清水洗刷承雨器相關(guān)部件。

b.檢查留在雨量筒里的數(shù)據(jù)線是否過(guò)長(zhǎng)，雨量線過(guò)長(zhǎng)容易卡住翻斗，使其翻不動(dòng)造成雨量信號(hào)丟失，若發(fā)現(xiàn)此問(wèn)題，將數(shù)據(jù)線剪短重接或?qū)?shù)據(jù)線打幾個(gè)結(jié)以縮短長(zhǎng)度。

c.檢查雨量計(jì)接線架上的數(shù)據(jù)線完整性，如接頭是否接觸不良、數(shù)據(jù)線是否有破損斷開(kāi)的地方，若存在此問(wèn)題，需重接數(shù)據(jù)線或直接更換完整的數(shù)據(jù)線。

d.檢查翻斗部件底部是否水平，若不水平會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入兩個(gè)翻斗的水量不均，導(dǎo)致雨量偏小，當(dāng)出現(xiàn)這種問(wèn)題時(shí)，需重新調(diào)平翻斗底座。

e.在雨量計(jì)接線架正負(fù)極接入萬(wàn)用表筆，撥動(dòng)翻斗使干簧管通過(guò)磁鋼檢查是否出現(xiàn)消磁，若萬(wàn)用表無(wú)反應(yīng)則說(shuō)明磁鋼消磁，需啟用另外一邊的磁鋼或直接更換干簧管。

2)雨量計(jì)多計(jì)數(shù)。出現(xiàn)雨量計(jì)在無(wú)雨時(shí)雨量自動(dòng)增加、或雨量明顯偏大的情況時(shí)，應(yīng)對(duì)雨量計(jì)進(jìn)行如下檢查，并做相應(yīng)解決辦法：

a.打開(kāi)雨量筒，檢查雨量計(jì)接線架上的數(shù)據(jù)線正負(fù)極是否存在搭連，檢查數(shù)據(jù)線是否存在絕緣膠皮破損導(dǎo)致短路，當(dāng)出現(xiàn)以上問(wèn)題時(shí)，需重接數(shù)據(jù)線或直接更換新的雨量數(shù)據(jù)線。

b.檢查終端箱內(nèi)避雷器、電路板是否出現(xiàn)故障，終端箱內(nèi)雨量線接頭是否短路，雨量計(jì)干簧管是否出現(xiàn)故障，若出現(xiàn)上述問(wèn)題，則更換相應(yīng)配件。

c.對(duì)于融雪型雨雪量計(jì)，由于其測(cè)量敏感度很高，較容易出現(xiàn)雨量計(jì)多計(jì)數(shù)，其原因?yàn)樵谝粓?chǎng)降雨后，稱(chēng)重桶內(nèi)存留的一部分雨水未能及時(shí)排除，汛期蚊蟲(chóng)等小生物趨向潮濕的環(huán)境，當(dāng)有較大重量的外來(lái)物進(jìn)入稱(chēng)重桶內(nèi)，觸動(dòng)電子秤的最小感應(yīng)重量，發(fā)生一次稱(chēng)重計(jì)數(shù)，導(dǎo)致計(jì)數(shù)偏高。對(duì)于上述問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)將稱(chēng)重桶中的積水排除干凈，定期清理設(shè)備周邊環(huán)境，盡量避免誤差。

3.2 水位計(jì)故障

朝陽(yáng)水文局使用的水位計(jì)主要為雷達(dá)水位計(jì)，其工作原理是通過(guò)水位計(jì)探頭發(fā)射雷達(dá)波到達(dá)水面測(cè)量?jī)烧咧g的距離，再通過(guò)水位計(jì)探頭的高程減去這個(gè)距離得出該位置下的水位高程。在日常維護(hù)過(guò)程中，水位計(jì)測(cè)得的數(shù)值常常會(huì)出現(xiàn)水位波動(dòng)過(guò)大、與實(shí)際水位有顯著差距，或是水位計(jì)測(cè)不到水位數(shù)據(jù)的情況，通常是以下原因造成：

1)當(dāng)雷達(dá)波照射下的水面存在大量漂浮物、或者大量水底植物高度超過(guò)水面時(shí)，雷達(dá)波會(huì)將其誤認(rèn)為水面，測(cè)量結(jié)果就會(huì)偏大，此種情況的解決辦法是定期清理雷達(dá)探頭下的水面，使其盡量不發(fā)生大面積擾動(dòng)[4]；

2)在非汛期或旱季，河道中水位較低、河床出現(xiàn)淤積等情況導(dǎo)致雷達(dá)波無(wú)法全部覆蓋到水面，由于雷達(dá)波無(wú)法主動(dòng)識(shí)別水面和地面，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致水面和岸邊的高度數(shù)據(jù)出現(xiàn)不規(guī)律顯示，這種情況下，需要人工平整雷達(dá)探頭覆蓋下的河床，將河道中的水引到水位計(jì)下的岸邊，并保持與河道水位高度一致；

3)雷達(dá)探頭發(fā)生偏斜也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量水位高程出現(xiàn)較大誤差，因此要定期檢查雷達(dá)探頭是否保持水平[4]；

4)若上述故障情況均未出現(xiàn)而水位數(shù)據(jù)依然存在較大誤差，則需檢查RTU是否出現(xiàn)故障，避雷器是否損壞，水位數(shù)據(jù)線是否存在短路、斷路等情況，一旦發(fā)現(xiàn)需及時(shí)更換配件。

3.3 通訊系統(tǒng)故障

朝陽(yáng)水文局管理的遙測(cè)站數(shù)據(jù)傳輸均采用GPRS和GSM方式，當(dāng)發(fā)生通訊中斷導(dǎo)致數(shù)據(jù)無(wú)法發(fā)送至中心服務(wù)器時(shí)，需檢查以下部件以恢復(fù)通訊：

1)檢查天線是否連接正確，是否有破損，若出現(xiàn)天線損壞等情況及時(shí)更換天線；

2)通訊模塊(DTU)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)死機(jī)、不響應(yīng)信號(hào)等情況，此時(shí)只需將DTU設(shè)備電源線拔掉，過(guò)一小會(huì)后再重新上電即可恢復(fù)正常；

3)DTU內(nèi)的SIM卡有時(shí)會(huì)因?yàn)槭艹?、沾灰等情況導(dǎo)致接觸不良，若出現(xiàn)這種情況，則需要將DTU內(nèi)的SIM卡取下，輕輕擦拭清理后重新放入DTU內(nèi)；

4)與當(dāng)?shù)赝ㄓ嵣倘〉寐?lián)系，詢(xún)問(wèn)是否因附近基站故障等原因?qū)е峦ㄓ嵵袛啵?/p>

5)有時(shí)RTU和DTU模塊本身出現(xiàn)故障也會(huì)導(dǎo)致通訊中斷，因此在判斷故障的時(shí)候應(yīng)更加全面的考慮。在面對(duì)RTU和DTU模塊本身出現(xiàn)故障的時(shí)候，需要及時(shí)更換新配件，并配置參數(shù)。

3.4 供電系統(tǒng)故障

遙測(cè)設(shè)備的供電系統(tǒng)是由一塊20W太陽(yáng)能板搭配充電控制器連接在12V鉛蓄電池上，再由蓄電池直連各個(gè)系統(tǒng)的模塊供電。常見(jiàn)的供電系統(tǒng)方面的問(wèn)題主要體現(xiàn)在太陽(yáng)能板、充電控制器和蓄電池自身?yè)p壞導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障，充電控制器發(fā)生故障的時(shí)候提示燈會(huì)顯示不同的顏色，需及時(shí)更換；常用的檢查方法是使用萬(wàn)用表測(cè)量太陽(yáng)能板輸出端和蓄電池正常工作狀態(tài)下的電壓，春季和秋季的晴天日間太陽(yáng)能板電壓應(yīng)在19V以上，蓄電池電壓正常應(yīng)不低于12.5V。此外還需要檢查各個(gè)部件之間的連接線是否出現(xiàn)破損，接頭是否松動(dòng)，發(fā)現(xiàn)是連接的問(wèn)題時(shí)候及時(shí)更換連接線。

4 水文遙測(cè)設(shè)備維護(hù)與保養(yǎng)

4.1 實(shí)時(shí)巡檢水文遙測(cè)設(shè)備

水文工作人員在進(jìn)行日常巡檢過(guò)程中，應(yīng)該加強(qiáng)水文遙測(cè)設(shè)備的維護(hù)管理[5]。這樣，首先在第一時(shí)間內(nèi)，水文遙測(cè)設(shè)備存在問(wèn)題能夠被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，能夠?qū)L(fēng)險(xiǎn)因素消滅在萌芽狀態(tài)，保障設(shè)備正常運(yùn)行[6]；其次，通過(guò)日常的巡檢，能夠減少極其惡劣的天氣狀況下的水文遙測(cè)設(shè)備儀器的維護(hù)管理的次數(shù)，從而減輕了水文工作人員不必要的工作負(fù)擔(dān)。這種實(shí)時(shí)巡檢能夠有效地避免設(shè)備由于出現(xiàn)問(wèn)題而罷工的現(xiàn)象發(fā)生，能夠使水文監(jiān)測(cè)工作更順利高效地進(jìn)行[7]。

4.2 日常養(yǎng)護(hù)與保養(yǎng)

遙測(cè)設(shè)備的管理三分靠維護(hù)，七分靠日常保養(yǎng)。在遙測(cè)站日常使用過(guò)程中，通常要求每個(gè)月保養(yǎng)一次，正確的日常維護(hù)保養(yǎng)可以增加設(shè)備的使用壽命，而且能使獲得的水文數(shù)據(jù)資料更加準(zhǔn)確。在日常維護(hù)過(guò)程中，需要定期清理雨量計(jì)翻斗、承雨器濾網(wǎng)以保證降雨不會(huì)被堵塞；定期清理雨量筒和太陽(yáng)能板上方的樹(shù)枝和高科植物，避免影響太陽(yáng)能板給蓄電池功能，同時(shí)不至于影響到雨量筒收集正常降雨；定期將遙測(cè)設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)采集出來(lái)進(jìn)行備份，防止數(shù)據(jù)丟失；每一次維護(hù)和保養(yǎng)都應(yīng)做好記錄，為遙測(cè)數(shù)據(jù)整編打下良好基礎(chǔ)[8]。

4.3 加強(qiáng)平時(shí)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

水文相關(guān)信息在被水文工作人員收集的時(shí)候[9]，作為水文工作人員應(yīng)當(dāng)記錄有用的數(shù)據(jù)信息，比如在同一區(qū)域的不同監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的降雨歷時(shí)和降雨強(qiáng)度以及水文水位本身的變化情勢(shì)等，并通過(guò)對(duì)比方法來(lái)研究水文遙測(cè)記錄的所有的不同數(shù)據(jù)信息，并由此詳細(xì)地進(jìn)行相關(guān)工作中的問(wèn)題研究，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，校對(duì)數(shù)據(jù)，以此發(fā)現(xiàn)水文設(shè)備的故障等，確保儀器設(shè)備的準(zhǔn)確性。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)朝陽(yáng)水文局遙測(cè)設(shè)備各組成部分系統(tǒng)容易發(fā)生故障的地方進(jìn)行了分析梳理總結(jié)，并提出了相應(yīng)的解決方法。通過(guò)以上幾方面的檢查以及日常的保養(yǎng)，可以保證儀器故障迅速排除，提高遙測(cè)設(shè)備的正確運(yùn)行穩(wěn)定性，為防汛部門(mén)提供及時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，提高了報(bào)汛的時(shí)效性，為水文事業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。

[1]馮能操，陳衛(wèi)，羅維新.Vegapuls61雷達(dá)水位計(jì)在長(zhǎng)江數(shù)字航道水位測(cè)量中的應(yīng)用[J].水運(yùn)工程,2014(11):51-53.

[2]許笠，王延樂(lè)，華小軍.雷達(dá)水位計(jì)在水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].人民長(zhǎng)江，2014,02(45)：74-77.

[3]法立鵬.YCH-1D 型雷達(dá)式水位計(jì)在普樂(lè)堡水文站的應(yīng)用[J].河南水利與南水北調(diào),2015(07):63-64.

[4]王文寶.OTT RLS 雷達(dá)水位計(jì)在大理水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].珠江現(xiàn)代建設(shè),2015(04):24-25.

[5]馬志剛，張玉勝，陳泉志.雷達(dá)水位計(jì)在黃河中游測(cè)區(qū)的應(yīng)用研究[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2016(27):77-78.

[6]鄭杰.YSCADA-1雷達(dá)水位計(jì)在則克臺(tái)站水情監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].新疆水利,2015(06):12-14.

[7]盧丹.基于改進(jìn)的多元模糊綜合評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型的河流水質(zhì)評(píng)價(jià)研究[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2016(04)：66-71.

[8] 張永平.洪水對(duì)水質(zhì)的影響及監(jiān)測(cè)工作初探[J].水利技術(shù)監(jiān)督，2013(06):1-3.

[9]牛睿平.一種新型國(guó)產(chǎn)雷達(dá)水位計(jì)的設(shè)計(jì)[J].水利信息化,2015(05):34-38.