王捷音 ，李 巖 ，丁福敬

（1.菏澤市水文局，山東 菏澤 274000；2.山東共盈水利技術(shù)咨詢有限公司，山東 菏澤 274000）

地下水監(jiān)測研究工作是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的一項基礎(chǔ)工作，是水利、水文事業(yè)的重要組成部分。地下水位監(jiān)測的準(zhǔn)確性是對地下水資源進(jìn)行評價和開發(fā)利用的基礎(chǔ)依據(jù)，對地下水動態(tài)進(jìn)行長期監(jiān)測是科學(xué)管理地下水資源的重要基礎(chǔ)工作。國家地下水監(jiān)測工程的實施實現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動采集、傳輸、存儲，提升了地下水監(jiān)測水平。

為進(jìn)一步掌握地下水資源狀況，水利部開展了國家地下水監(jiān)測工程，并在菏澤市新建71處地下水水位自動觀測站（井），地下水水位自動觀測站采用壓力式智能地下水位監(jiān)測儀。為全面了解地下水位監(jiān)測設(shè)備運行狀況，保證國家地下水監(jiān)測系統(tǒng)正常運行，菏澤市水文局對國家地下水監(jiān)測工程（菏澤地區(qū)）地下水監(jiān)測儀器進(jìn)行對比校測，通過本次儀器校測工作，分析了壓力式智能地下水位監(jiān)測儀常見的故障和數(shù)據(jù)傳輸精度不高的原因，并采取了相應(yīng)的解決方法，保證了國家地下水監(jiān)測系統(tǒng)正常運行。

1 地下水監(jiān)測儀的組成及工作原理

壓力式智能地下水位監(jiān)測儀采用先進(jìn)的隔離型擴(kuò)散硅敏感元件制作而成，直接投入容器或水體中即可精準(zhǔn)測量出水位計末端到水面的高度。地下水位監(jiān)測儀主要由數(shù)據(jù)傳輸裝置（RTU）和壓力式水位計兩個部分組成。通過水位壓力與水深成正比原理，運用探頭傳感器硅敏感元件計算水位數(shù)據(jù)監(jiān)測，將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線引出地表接入遠(yuǎn)程自動化采集系統(tǒng)，并通過GPRS方式將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心軟件管理平臺。壓力式智能地下水位監(jiān)控測能較好的對地下水位進(jìn)行實時動態(tài)監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集，擺脫了以往人工監(jiān)測帶來的監(jiān)測頻次不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)不確定等因素，使監(jiān)測數(shù)據(jù)更具有科學(xué)性。因此，從數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕驹沓霭l(fā)，來分析和判斷地下水位監(jiān)測儀在傳輸過程中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸問題，是問題解決的基本出發(fā)點。

2 運行維護(hù)存在的問題及對策

2.1RTU采集數(shù)據(jù)

在對國家地下水監(jiān)測井進(jìn)行校測的時候會發(fā)現(xiàn)RTU接收軟件無法采集到RTU數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑韽囊韵聨讉€方面逐步對問題進(jìn)行分析：

1）RTU硬件故障及處理。RTU主板受潮損壞及電池壽命縮短是RTU硬件的主要故障，主要發(fā)生在地下水埋深較淺的監(jiān)測井。其原因是由于井口保護(hù)設(shè)施封閉過嚴(yán)，測量井口（安放儀器檢測及人工測量預(yù)留口）無密封設(shè)施，容易造成井底大量水汽上升，而保護(hù)設(shè)施出氣孔較小造成保護(hù)設(shè)施內(nèi)水汽過大；再者由于RTU密封盒安裝密封松動或存在損壞，這些原因均會造成RTU主板及電池受潮而損壞，這就需要更換主板及電池。由此以上原因形成的RTU受損，可采取改進(jìn)RTU密封盒，定時檢修與更換盒內(nèi)密封條；加放干躁劑減輕設(shè)備受潮程度；采用防潮、不易變形等材料對保護(hù)桶內(nèi)測量井口進(jìn)行臨時封口，減少井內(nèi)水汽向桶內(nèi)散發(fā)。

由于國家地下水自動監(jiān)測井每年水質(zhì)取樣、儀器設(shè)備校核、更換電池等都要對RTU進(jìn)行外殼拆卸，因而會造成RTU內(nèi)部配件松動，部分線路短路，無法將數(shù)據(jù)正常傳送。建議工作人員嚴(yán)格按照壓力式智能地下水位監(jiān)測儀操作規(guī)范操作，避免因人為因素造成的RTU損壞。

2）SIM卡故障與處理。SIM卡出現(xiàn)故障，主要是受到人為因素、自身因素的影響。比測技術(shù)人員在現(xiàn)場維護(hù)時，打開RTU發(fā)現(xiàn)SIM卡槽未正確插入主板卡槽內(nèi)，或 SIM卡沒有插入，這是由于施工人員的工作疏忽造成。維護(hù)人員將SIM卡插好后，將卡槽放入主板固定位置，重新啟動后，RTU數(shù)據(jù)傳輸恢復(fù)正常，接受軟件收到定時信息。

當(dāng)RTU軟件未接收到定時信息時，確保RTU內(nèi)SIM卡插入正常的情況下，需要檢查SIM卡是否損壞或欠費、與卡座是否接觸良好。檢查SIM卡供電部分，查看電池是否存在供電不足或電弱現(xiàn)象，如有請及時更換電池；檢查供電開關(guān)周邊電阻或電容組件是否存在脫焊或腐蝕，如有則需要更換新的電路主板。

3）RTU傳輸信號故障與處理。鏈接傳輸信號主要通過SIM卡傳送，而SIM卡傳送出現(xiàn)的信號不穩(wěn)定，與RTU設(shè)備、外界人為干預(yù)、安裝區(qū)域等情況相關(guān)。RTU設(shè)備本身在生產(chǎn)、運輸、安裝等過程都會受各種不確定因素的影響，因此存在方方面面的問題，如果出SIM卡傳送信號不穩(wěn)定，建議先排查一下RTU設(shè)備本身是否正常運行。

國家地下水自動監(jiān)測井通常建設(shè)在居住區(qū)域附近，便于人員看管，然而也會受人員流動及生活需求影響，居住地拆遷、地方改造等都會對地下水監(jiān)測設(shè)備帶來影響，對信號傳輸造成干擾。監(jiān)測設(shè)備周邊的移動基站故障或不穩(wěn)定也是造成信號強(qiáng)度不穩(wěn)定的因素。設(shè)備安裝前期應(yīng)對周邊區(qū)域進(jìn)行勘探，觀測站周邊環(huán)境，盡量排除干擾因素。設(shè)備安裝后應(yīng)定期校測維護(hù)，根據(jù)所在區(qū)域的信號強(qiáng)度情況選擇信號較好的通訊卡，調(diào)整天線放置位置及方向，采用高頻率天線提高信號接收靈敏度，改進(jìn)信號接受設(shè)備，確保信號傳輸強(qiáng)度。

2.2 水位計傳感器監(jiān)測端

水位傳感器是一種用于水位和水溫測量的儀器端，采用先進(jìn)的混合感應(yīng)系統(tǒng)處理技術(shù)研發(fā)，通過水壓不同狀態(tài)下進(jìn)行監(jiān)測，克服了傳統(tǒng)因素的缺點，實現(xiàn)水位和溫度自動記錄。

通常在校測水位過程中遇到數(shù)據(jù)監(jiān)測不穩(wěn)定或長期傳送固定值數(shù)據(jù)，出現(xiàn)這種情況首先排查傳感器是否可以正常運行；其次檢查傳感器是否處于懸空狀態(tài)，如果是因傳感器端懸空而出現(xiàn)長期不變的固定數(shù)值，在排除觀測井干涸的情況下，就需要我們在校測時重新布線設(shè)置；再次，由于地下水水位補(bǔ)給所帶來的混濁物長期處于靜止?fàn)顟B(tài)而累積，附著在傳感器的表面，如果不定時清理也會對傳感器傳送數(shù)據(jù)造成影響。

在排除上述因素情況下，仍有些地下水監(jiān)測站傳送的數(shù)值為長期不變的固定數(shù)值，則是由于水位計精度滿足不了監(jiān)測要求，需要更換水位傳感器設(shè)備。

3 結(jié)語

國家地下水監(jiān)測工程的建成為菏澤市地下水監(jiān)測提供了有利的技術(shù)支撐，較好地完善了地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)的空缺；彌補(bǔ)了以往人工測量帶來的缺報、漏報、監(jiān)測不及時、監(jiān)測數(shù)據(jù)存在誤差等不足，提高了監(jiān)測數(shù)據(jù)的時效性和準(zhǔn)確性，實現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動采集、傳輸、存儲與分析，提升了地下水監(jiān)測水平，為地下水的生態(tài)環(huán)境平衡、避免過度開采，以及地下水的可持續(xù)利用創(chuàng)造有利條件。

確保國家地下水監(jiān)測設(shè)備更好的穩(wěn)定運行，要結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況制定出常規(guī)的維護(hù)維修方案，定期對地下水監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行巡檢和校測，對RTU內(nèi)電池進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，延長RTU的使用壽命。加強(qiáng)保護(hù)桶的防潮措施，提升卡槽便捷性，使SIM卡方便插拔，增加對SIM卡檢測通信設(shè)備，避免SIM卡對數(shù)據(jù)傳輸造成的影響。升級或改造RTU，使用無線連接功能或手機(jī)APP遠(yuǎn)程操作功能，減少人為因素對RTU帶來的損壞，盡力保證國家地下水監(jiān)測系統(tǒng)的正常運行，實現(xiàn)對菏澤市地下水動態(tài)的有效監(jiān)控，為水資源可持續(xù)利用和實施最嚴(yán)格水資源管理制度提供基礎(chǔ)支撐。