水文自動測報系統(tǒng)遙測站的維護(hù)和維修

周慶東，趙新勇，陳明朗

(遼寧省大伙房水庫管理局，遼寧撫順113007)

1 前言

水文自動測報系統(tǒng)是應(yīng)用遙測、通信、計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，完成測區(qū)內(nèi)固定站點(diǎn)降雨量、水位和流量的觀測。水文自動測報系統(tǒng)隨著通信和各種技術(shù)的進(jìn)步，目前基本上由3部分組成:遙測站(必須有)，中繼站(距離較近系統(tǒng)可以沒有)，中心站(必須有)和分中心站(可沒有)。大伙房水庫水文自動測報系統(tǒng)的通信以大伙房水庫為中心，設(shè)西鐮刀灣(448.0 m)，三塊石(1 073.8 m)，煙筒山(814.6 m)、北大嶺(555.9 m)、西大頂(745.9 m)5個中繼站，遙測站含25個雨量站、6個水文站和3個水位站。系統(tǒng)采用230 MHz頻段(水文專用頻段)的超短波為主通信信道，公網(wǎng)GSM短信為輔助信道。以遙測站構(gòu)成的遙測子系統(tǒng)與中心站的連接采用VHF/GSM/衛(wèi)星組網(wǎng)信道，以計算機(jī)局域網(wǎng)及計算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的大伙房中心站子系統(tǒng)，在局域網(wǎng)內(nèi)通過防汛會商決策系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與大壩監(jiān)測系統(tǒng)的整合。大伙房中心站通過微波、GPRS信道傳輸數(shù)據(jù)，與遼寧省防汛辦等系統(tǒng)通訊，構(gòu)成高速數(shù)據(jù)傳輸廣域網(wǎng)。

2 遙測站組成及工作方式

遙測站是組成水文自動測報系統(tǒng)的基本元素之一。遙測站通常由測量儀表、數(shù)據(jù)采集器和通信單元組成。根據(jù)遙測站的水文特征分為雨量遙測站、水位遙測站、水文遙測站(雨量+水文電報)、氣象站等。根據(jù)系統(tǒng)通信方式不同，有VHF(超短波)/GSM(短信)/衛(wèi)星組網(wǎng)信道，相應(yīng)遙測站配備不同的通信單元。遙測站的核心是數(shù)據(jù)采集器，它完成對測量儀表的雨量、水位、水文、氣象數(shù)據(jù)的采集、處理，并且按照程序設(shè)定的指令完成通信單元的上電、發(fā)射、掉電任務(wù)。遙測站詳細(xì)組成見圖1。

3 遙測站常見故障及維護(hù)維修

3.1 太陽能電源及充電模塊故障

圖1 水文自動測報系統(tǒng)遙測站組成框圖

2008年汛期從中心站平臺發(fā)現(xiàn)邊外卜雨量站出現(xiàn)故障，到現(xiàn)場，打開儀器，先拔下ACS300－HTFS－RB上的太陽能充電模塊ACS－SR充電插頭，后拔下ACS300數(shù)據(jù)采集器底板ACS300－HTFS－RB上的蓄電池輸入插頭，首先用903－150n－b型數(shù)字萬用表直流檔檢查13.8V/14AH的免維護(hù)蓄電池的電壓和電流情況，發(fā)現(xiàn)電壓只有9.8V，遠(yuǎn)低于系統(tǒng)中ACS300采集器VHF通訊終端ND889，無線調(diào)制解調(diào)器ACS－RFMO－M和GSM通訊終端的最低直流供電電壓范圍，進(jìn)一步檢查太陽能電池和太陽能充電模塊ACS－SR，拔下太陽能充電模塊ACS－SR輸入插頭，用萬用表測量太陽能電池直流輸出電壓為18.8V，太陽能電池屬正常范圍，插上ACSSR輸入插頭，測量ACS－SR，發(fā)現(xiàn)輸出直流電壓為0V，換新的ACS－SR，測量ACS－SR輸出電壓14.9V，符合參考手冊的范圍，換上新的免維護(hù)蓄電池，插上ACS300－HTFS－RB上的蓄電池輸入插頭，然后插上太陽能充電模塊ACS－SR充電插頭，用ACS－LPDA重新設(shè)置正確的參數(shù)，進(jìn)行模擬采集試驗和通信終端發(fā)射試驗，從中心站收到正確的遙測數(shù)據(jù)，遙測站恢復(fù)正常，故障排除，本站整個汛期沒有出現(xiàn)故障。

2009年汛期從中心站平臺發(fā)現(xiàn)紅升雨量站連續(xù)3 d提示供電電壓偏低在12V，部分定時信號丟失。到現(xiàn)場，打開儀器，先拔下ACS300－HTFS－RB上的太陽能充電模塊ACS－SR充電插頭，后拔下 ACS300數(shù)據(jù)采集器底板 ACS300－HTFS－RB上的蓄電池輸入插頭，首先用903－150n－b型數(shù)字萬用表直流檔檢查13.8V/14AH的免維護(hù)蓄電池的電壓和電流情況，發(fā)現(xiàn)電壓只有11.8 V，進(jìn)一步檢查太陽能電池和太陽能充電模塊ACS－SR，拔下太陽能充電模塊ACS－SR輸入插頭，用萬用表測量太陽能電池直流輸出電壓為18.3V，太陽能電池屬正常范圍，插上ACS－SR輸入插頭，測量ACS－SR，發(fā)現(xiàn)輸出直流電壓為14.4V，也屬于正常范圍，檢查到蓄電池輸入插頭處插接線有些松動，用工具手捻擰緊螺絲，然后把電池插頭插上，用ACS－LPDA重新設(shè)置正確的參數(shù)，進(jìn)行模擬采集試驗和通信終端發(fā)射試驗，從中心站收到正確的遙測數(shù)據(jù)，遙測站恢復(fù)正常，返回，幾天后，從中心站發(fā)現(xiàn)提示供電電壓依然偏低在12V以下，再次到現(xiàn)場，懷疑由于本站免維護(hù)蓄電池已使用三年了，可能已到使用年限，換新的免維護(hù)蓄電池，檢查電池供電電壓在13.2V，采集數(shù)據(jù)，發(fā)射數(shù)據(jù)都正常，返回，本站整個汛期沒有出現(xiàn)故障。

3.2 遙測儀表傳感器故障

2007年汛期從中心站平臺發(fā)現(xiàn)穆家雨量站數(shù)據(jù)不連續(xù)，出現(xiàn)混亂，檢查中心站沒問題，去現(xiàn)場檢查遙測站。首先檢查遙測站供電部分，一切正常。用ACS－LPDA重新設(shè)置正確的參數(shù)，進(jìn)行模擬采集試驗和通信終端發(fā)射試驗，發(fā)現(xiàn)當(dāng)進(jìn)行遙測儀表翻斗式雨量傳感器FDY－10的實(shí)驗時，出現(xiàn)右側(cè)翻轉(zhuǎn)時數(shù)據(jù)不采集，將雨量模塊ACS300－HTFS－T的接線互換，仍然出現(xiàn)同樣的右側(cè)翻轉(zhuǎn)時數(shù)據(jù)不采集，更換FDY－10的雙干式舌簧管，同樣還是右側(cè)不采集。更換新的雨量模塊ACS300－HTFS－T，用ACS－LPDA重新設(shè)置正確的參數(shù)，進(jìn)行模擬實(shí)驗，一切正常，返回，打開模塊ACS300－HTFS－T，檢查電路，發(fā)現(xiàn)有個電解電容腐蝕，損壞。

2007年汛期從中心站平臺發(fā)現(xiàn)占貝雨量站數(shù)據(jù)不連續(xù)，出現(xiàn)混亂。檢查中心站沒有問題，去現(xiàn)場檢查遙測站。首先檢查遙測站供電部分，一切正常。檢查采集部分，發(fā)現(xiàn)進(jìn)行遙測儀表翻斗式雨量傳感器FDY－10的實(shí)驗時，出現(xiàn)一側(cè)翻轉(zhuǎn)時數(shù)據(jù)不采集，檢查連接線沒問題，更換了雨量模塊ACS300－HTFS－T，故障現(xiàn)象仍然沒變。檢查雨量計FDY－10，連接線沒問題，當(dāng)用萬用表檢查到雙干式舌簧管的通斷時發(fā)現(xiàn)常態(tài)時一通一斷的干簧管變成了雙通的狀態(tài)，由于當(dāng)時沒有干簧管更換，對干簧管進(jìn)行簡單的敲打處理，恢復(fù)了常態(tài)一通一斷的狀態(tài)，重新實(shí)驗，一切恢復(fù)正常。返回，本站整個訊期沒有出現(xiàn)故障。

2008年汛期從中心站平臺發(fā)現(xiàn)英額門雨量站出現(xiàn)降雨量比人工站偏小的問題，從接收數(shù)據(jù)來看某段時間來數(shù)是連續(xù)的，某段時間沒有來數(shù)。去現(xiàn)場檢查遙測站。打開翻斗式雨量計FDY－10時，發(fā)現(xiàn)翻斗注水試驗不翻，檢查翻斗軸由于過緊卡住了，調(diào)整軸向串動間隙，重新注水試驗，恢復(fù)正常。

2009年汛期從中心站平臺發(fā)現(xiàn)大伙房雨量站比同一位置的新泰河雨量站偏小很多的問題，大伙房雨量站采用的是0.1 mm分辨力的翻斗式雨量傳感器，而新泰河雨量站采用的是1 mm分辨力的翻斗式雨量傳感器，兩者的承水口徑大小不同，翻斗大小也不同，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)大伙房雨量站的雨量傳感器由于上下筒的過水孔比較小，發(fā)生了部分堵塞，使上承水桶的降雨不能按要求注入下筒的計量翻斗，造成采集數(shù)據(jù)的錯誤，清除堵塞物后，進(jìn)行注水試驗，兩者數(shù)據(jù)相同。

3.3 ACS300數(shù)據(jù)采集器故障

2008年汛期從中心站平臺發(fā)現(xiàn)新泰河雨量站出現(xiàn)紅燈，去現(xiàn)場維修，先檢查供電部分正常，用ACS－LPDA檢查數(shù)據(jù)采集器采集數(shù)據(jù)正常，檢查超短波發(fā)射機(jī)部分，發(fā)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)沒有進(jìn)行發(fā)射，檢查連接線發(fā)現(xiàn)ACS300數(shù)據(jù)采集器主模塊ACS300－MAIN上第三個串行口COM3與無線調(diào)制解調(diào)器ACS－RFMO－M上DCE COM口上的RJ45插頭松動，拔下重新插緊后，重新試驗一切正常。

2008年冬天從中心站平臺經(jīng)常發(fā)現(xiàn)大伙房氣象站數(shù)據(jù)接收不到。到現(xiàn)場檢查，從法拉第筒拉出儀器小桶，打開儀器，發(fā)現(xiàn)ACS300數(shù)據(jù)采集器主模塊ACS300－MAIN上紅燈常亮，系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)，數(shù)據(jù)不能正常采集，斷電后重新上電后，復(fù)位重置系統(tǒng)模塊和用ACS－LPDA重新設(shè)置正確的參數(shù)后，遙測站能夠正常運(yùn)行。

4 經(jīng)驗與建議

1)遙測站一般距離中心站較遠(yuǎn)，且經(jīng)過一級或二級中繼站傳遞雨量數(shù)據(jù)和遙測站的一些信息到中心站，這就要求維修人員能在中心站對遙測站進(jìn)行監(jiān)控和初步判斷遙測站運(yùn)行情況。因此要在中心站對各個遙測站做好值班記錄，以便于故障分析。

2)遙測站采用太陽能+免維護(hù)蓄電池供電，采用主備兩種信道傳遞信息，在供電和信息傳遞上得到了足夠保證，但要注意遙測站的遙測傳感器和數(shù)據(jù)采集器能否正常，根據(jù)故障現(xiàn)象提高分析判斷能力，并掌握常見測試實(shí)驗手段。

3)要定期到現(xiàn)場檢查翻斗式雨量計的情況，避免堵塞過水孔現(xiàn)象。

4)建議做好遙測站故障維修記錄，以利于同樣故障的維修。

［1］ SL61－2003水文自動測報系統(tǒng)規(guī)范［S］.

［2］ 張建云，唐振松，姚永熙.水文自動測報系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)［M］.北京:中國水利水電出版社，2005.

［3］ 崔舒穎，孫雷，吳長宏.大伙房水庫水文自動測報系統(tǒng)故障診斷及維護(hù)［J］.水利水文自動化，2009，(03):22－24.