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 個各類遙測站點為例，統(tǒng)計和分析雨水情自動測報系統(tǒng)的常見故障情況，研究各種故障的解決辦法，提高自動測報系統(tǒng)報汛質(zhì)量，增強滁州市水旱災(zāi)害的防御能力。

1 雨水情自動測報系統(tǒng)的組成

滁州市雨水情自動測報系統(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 系列翻斗式雨量計和WFH-2A 型機械編碼水位計組成，數(shù)據(jù)處理和傳輸系統(tǒng)主要由WATER-2000C 遙測終端機（RTU）和SIM 卡組成，供電系統(tǒng)是由太陽能板和蓄電池組成。

2 故障分析

2.1 遙測終端機常見故障分析及維護

滁州市水文自動測報系統(tǒng)遙測終端機主要使用WATER-2000C 一體化遙測終端機（RTU），本文中遙測終端機故障分析主要以該產(chǎn)品為例。在日常的運維過程中，如何才能快速的判斷一個站點是否運行正常，可以從以下幾個方面進行查看：①當(dāng)系統(tǒng)正常上電后，查看RTU 的LCD 顯示屏是否正常點亮，通信指示燈是否點亮，正常狀態(tài)下，LCD 顯示屏能正常點亮，通信LED指示燈常亮。②查看充電指示燈是否點亮，如果在充電狀態(tài)下，充電LED 指示燈點亮，如果沒有充電，該燈熄滅。③查看菜單項系統(tǒng)電壓或者用萬用表測量蓄電池電壓，看是否在正常范圍（10.8～15.3V）之間。④進入系統(tǒng)查看各項菜單內(nèi)容能否正常顯示，查看菜單項“信號場強顯示”，信號場強一般大于15。⑤選擇菜單項“發(fā)送測試信息”，通過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，可以從以下幾個方面進行排查。①當(dāng)RTU 的LCD 顯示屏不能點亮，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，防止因為接反而導(dǎo)致?lián)p壞RTU。②當(dāng)RTU 信號強度沒有或者很弱。首先檢查天線是否連接，如果沒有正確連接可能將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，進入菜單“信號場強顯示”，查看GPRS 模塊信號場強，范圍應(yīng)在0～31 之間，數(shù)值越大則信號越強。③當(dāng)RTU 雨量不能正常計數(shù)。首先查看系統(tǒng)運行參數(shù)設(shè)置，查看“雨量計類型設(shè)置”菜單項，雨量計類型是否按照實際使用的雨量計類型進行設(shè)置（不能將雨量計類型設(shè)為0，0 表示沒有雨量計）。④當(dāng)RTU 水位不能正常計數(shù)。首先查看系統(tǒng)運行參數(shù)設(shè)置，查看“水位計類型設(shè)置”菜單項，水位計計類型是否按照實際使用的水位計類型進行設(shè)置（不能將水位計類型設(shè)為0，0 表示沒有水位計）。具體水位計類型設(shè)置如表1 所示。⑤當(dāng)RTU 的LCD 顯示屏顯示狀態(tài)不正常或發(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，通信方式是否設(shè)置錯誤，通信方式設(shè)置見表1 中所示，查看信號場強強度，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，每個數(shù)字對應(yīng)的含義如表1 所示。當(dāng)數(shù)字通過某一固定數(shù)字，即代表RTU 完成對應(yīng)的工作，可據(jù)此判斷RTU 運行中出現(xiàn)的問題。數(shù)字停在那個數(shù)值停止不動，根據(jù)定義可以知道存在的問題，有針對性的進行維修或者更換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)值對照

2.2 SIM 卡常見故障分析及維護

SIM 卡安裝卡槽在機殼面板內(nèi)一般不會輕易損壞，但是SIM 卡在長期使用過程中可能會因為插拔次數(shù)過多、本身質(zhì)量原因或者沾灰造成損壞會導(dǎo)致RTU 無信號或者發(fā)送失敗，出現(xiàn)這種情況首先要檢查是否欠費的原因?qū)е掳l(fā)送失敗，這種情況下可以隨身攜帶手機，把SIM 卡放入卡槽查看是否有信號來確定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 卡安裝進去，防止因用力過猛導(dǎo)致SIM 卡遭受二次損壞。

近年來，移動公司因為網(wǎng)絡(luò)安全的原因?qū)?shù)據(jù)卡進行了區(qū)域限制，大部分的站點使用數(shù)據(jù)卡是沒有問題的，少數(shù)在省界邊緣的站點，因為靠近領(lǐng)省經(jīng)常接收到其基站發(fā)送的信號而導(dǎo)致信號發(fā)送失敗，這就需要在新建和維修站點過程中與移動公司聯(lián)系，針對受到區(qū)域限制的數(shù)據(jù)卡進行解除區(qū)域限制。

2.3 翻斗式雨量計常見故障分析及維護

滁州市水文自動測報系統(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，具體技術(shù)指標(biāo)參數(shù)及常見故障排除方法如表2 所示。本文中雨量計故障分析主要以該產(chǎn)品為例。當(dāng)雨量計出現(xiàn)測量雨量與實際雨量存在偏差時，查看雨量計接線是否正確，防止出現(xiàn)斷路，可以用萬用表測量接線是否連通；查看雨量計干簧管接線是否正確，雨量計干簧管接線柱有3 個，其中有一個是備用接口，防止接錯接口。使用萬用表測量干簧管工作是否正常，將干簧管抬起至水平狀態(tài)，使用萬用表短路檔進行測量接線兩端，查看接線兩端是否短路。

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

雨量計應(yīng)定期檢查桶身和桶口是否變形和損壞，清除塵土、泥沙、樹葉、昆蟲等雜物，以免堵塞漏斗，過濾網(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)動靈活，嚴(yán)禁在寶石軸承內(nèi)加潤滑油或其他溶劑。結(jié)束維護后要進行注水試驗，誤差在允許范圍內(nèi)方可投入運行使用。

2.4 浮子水位計常見故障分析及維護

滁州市水文自動測報系統(tǒng)水位采集主要使用WFH-2A 機械編碼水位計，本文中水位計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。

水位計無論是否處于工作狀態(tài)，都不可快速轉(zhuǎn)動碼盤，防止用力過猛導(dǎo)致內(nèi)部機械損壞，常見的故障現(xiàn)象有水位計碼盤數(shù)值和RTU 顯示的數(shù)值不同，到某一個固定的數(shù)值后，傳導(dǎo)到RTU 上顯示的數(shù)字就會突變，可能是超過水位計量程使用或者內(nèi)部線路短路、虛焊，在排除RTU 水位計類型設(shè)置無誤、格雷碼水位計線序接駁無誤之后，依照表3 中數(shù)值對照即可判斷出故障原因出自水位計還是格雷碼水位計線纜，查出原因，擰開航空插頭進行焊接，即可排除故障。

表3 南水WFH-2A 機械編碼水位計主要技術(shù)指標(biāo)和格雷碼線序和GND 短接數(shù)值對照

水位計對水位變化沒有反應(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，若水位計安裝在放水閘門上可尋找其他適宜安裝的地方進行安裝，鋼絲繩預(yù)留不可過長，防止因風(fēng)和水流等因素導(dǎo)致相互纏繞而使水位計讀數(shù)失真。

在日常站點安裝水位計的場所，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)境條件對水位計內(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相互纏繞情況。

2.5 供電系統(tǒng)常見故障分析及維護

2.5.1 太陽能板

太陽能板常見的故障有接線錯誤；太陽能板接線板內(nèi)二級管（防回流）損壞。首先觀察太陽能板正負(fù)極接線柱，是否區(qū)分正負(fù)極，沒有接反（一般紅正黑負(fù)）；其次用萬用表測試空載電壓，短路電壓、電流明顯不符合銘牌定義，則不能正常充電，說明太陽能板損壞，則需要更換太陽能板?，F(xiàn)階段的RTU 均已內(nèi)置太陽能充電控制電路，已將以往的太陽能充電控制器集成與RTU 內(nèi)，一般無須維護，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 充電指示燈點亮。蓄電池常見的檢查方式是用萬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)，繪制電壓過程線，觀察是否平滑過渡，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電壓數(shù)值差別不大，如果差別過大，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，超過時間建議更換蓄電池，特別提醒的是巡檢維護時如發(fā)現(xiàn)電池使用時間沒滿三年能正常使用，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、維修過程中，如需更換RTU 時，首先安裝天線，在上電運行，防止空載燒壞RTU；其次要先調(diào)整系統(tǒng)時間，再設(shè)置其他IP 地址，端口號，手機號等運行參數(shù)，防止系統(tǒng)時間超前會導(dǎo)致分中心接收軟件收不到信號。

（2）維修維護結(jié)束，及時進行信息的更新，將每次維修更換的備品備件以及故障原因和處理結(jié)果進行記錄存檔，把設(shè)備、現(xiàn)場環(huán)境拍攝照片包括能反映設(shè)備型號近照，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站點基礎(chǔ)信息表，下次該站點出現(xiàn)問題可不到現(xiàn)場即可查看該站設(shè)備型號和現(xiàn)場情況，維修前需要準(zhǔn)備的設(shè)備型號和數(shù)量，大大減少工作量。

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

（4）隨著越來越多的新系統(tǒng)、設(shè)備的加入，遙測系統(tǒng)維護人員的專業(yè)素養(yǎng)也面臨著更高的要求[3]，注重相關(guān)維護人員的素質(zhì)培養(yǎng)，加大培訓(xùn)力度，保證維護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)實際站點數(shù)量對備品備件進行更新和補充，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)備時進行集中巡查維護，及時更換。

4 結(jié)語

通過對滁州市轄區(qū)內(nèi)的雨水情站點的自動測報系統(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)各遙測站點的穩(wěn)定運行，提高自動測報數(shù)據(jù)質(zhì)量，為各級防汛會商提供數(shù)據(jù)支撐。