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(tái)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(cè)質(zhì)量，文章對(duì)TCYII 1型酸雨自動(dòng)觀測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(duì)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(cè)室外降水(液態(tài)及固態(tài))情況，當(dāng)監(jiān)測(cè)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(duì)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(cè)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(cè)量槽，位于測(cè)量槽內(nèi)的pH、EC降水專用測(cè)量電極對(duì)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(cè)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(duì)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(duì)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(zhǎng)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(duì)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(cè)場(chǎng)，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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)數(shù)據(jù)記錄。

2 故障分析及處理

為了確保系統(tǒng)長(zhǎng)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(cè)業(yè)務(wù)規(guī)范》[3]進(jìn)行日常維護(hù)及操作。文章針對(duì)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(cè)裝置與純水桶相對(duì)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(tái)上，且內(nèi)壁應(yīng)緊貼內(nèi)側(cè)純水液位檢測(cè)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(cè)裝置故障，需更換液位檢測(cè)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(cè)裝置與KCl試劑瓶相對(duì)位置偏離：調(diào)節(jié)KCl試劑瓶位置；

液位檢測(cè)裝置故障：更換液位檢測(cè)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(cè)量板故障：更換測(cè)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(cè)量板故障：更換測(cè)量板。

5)界面提示“EC模塊故障”

EC測(cè)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(cè)量板故障：更換測(cè)量板。

6)界面提示“pH模塊故障”

pH測(cè)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(cè)量板故障：更換測(cè)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(chǔ)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(duì)應(yīng)位置再檢測(cè)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(cè)到擋片信號(hào)，此時(shí)應(yīng)檢查蓋檢測(cè)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(cè)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(tái)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(jí)主管部門和生產(chǎn)廠家聯(lián)系，并做好記錄。