水文遥测设备常见故障分析与维护

2017-04-17刘田田钱学智

治淮 2017年4期

刘田田钱学智

水文遥测设备常见故障分析与维护

刘田田钱学智

一、概述

水文遥测设备是水文信息化建设的重点，报汛通信部分是水文遥测系统的基础，主要包括报汛站的雨水情信息自动采集和传输。水文遥测设备的普及大大提高了水文部门在水文观测中的工作效率，为水文测报工作带来了便利，同时也降低了水文检测人员野外作业的危险性。近年来，随着遥测站点的不断增加，水文遥测设备发生故障的概率也逐渐增高，这对水文工作人员在遥测设备管理维护方面也提出了新的要求。

二、水文遥测设备结构及工作原理

水文遥测设备主要由遥测终端（RTU）、通信模块（DTU）、传感器、电源系统以及接收处理等设备组成。遥测设备大多设立于比较偏远的河边站房内，所有测站均按微功耗要求设计，采用太阳能电池板浮充蓄电池，可保证连续45天阴雨天气条件下正常供电。报汛通信部分是水文遥测系统的基础，水情信息通过传感器采集，由测站的遥测终端（RTU）存储并转发至测站所属分中心。测站与分中心、省中心之间的通信采用无线通信方式，要求双信道备份。江苏水文系统设计一般以移动GPRS VPDN为主信道，电信CDMA VPDN为备份信道。移动GPRS VPDN主信道数据由遥测终端发送至所属分中心站，信息在分中心落地、校验、入库。通过交换软件，实时水情数据从分中心数据库实时传输至省中心数据库。电信CDMA VPDN备用信道数据发送至省中心，信息在省中心落地、校验、进入省中心遥测前端库。省中心数据采集平台软件接收到数据后，通过水利信息网将数据传输至分中心数据采集平台。

系统总体功能结构图见图1。

图1 水文监测系统总体功能结构图

三、徐州中心遥测设备主要任务

在江苏省13个市级站网中，徐州是水文遥测站点最多的一个城市。2000年开始,徐州水文分局就引进澳大利亚设备，建立了国家防汛指挥系统徐州示范区，现已建有徐州分中心（66个站点）、徐州中小河流（139个站点）、徐州洼地治理（1个站点）、水文基层服务测站系统（10个站点）、徐州市浅层地下水（1个站点）、水文手册（3个站点）、省界断面改造（4个站点）、墒情监测站（7个站点）等多套遥测系统，共231个站点，分布在徐州市及邳州、新沂、睢宁、丰县、沛县，确保满足水文信息化的要求。

徐州水文分局遥测设备的主要任务是通过遥测终端（RTU）实时采集雨、水情传感器数据（及少数测站的墒情、流量传感器数据），数据处理程序每隔5分钟即采集以上数据，并对其间采集的所有实时数据进行处理，然后通过GPRS、CDMA通道传送至中心站。中心采集平台采用南瑞公司的遥测站通信采集平台，如果因设备故障造成缺数现象，可以在分中心对指定测站、指定时间进行数据召测，保证数据的在线率。

徐州水文分局站点较多，所以遥测设备维护任务繁重。日常工作中最常见的设备故障主要是通信故障、电源故障。如通信模块（DTU）本身发生故障，就需要对DTU进行更换，或者手机卡出现欠费、没有进行实名制等问题，就需要联系移动或电信公司进行解决；电源出现问题同样会造成数据中断，有可能是充电控制器存在问题，需要进行更换，或者蓄电池出现问题无法充电，甚至太阳能电板被盗。

四、水文遥测设备常见故障分析

数据采集器是遥测站主控制设备，提供数据采集、存储、处理和远程通信功能。通信终端是遥测站与中心站之间的通信设备。图1中是双信道配置，如果采用单信道配置则只有一个终端。蓄电池是遥测站的主电源设备，国际国内一般配置额定电压为12V～13.8V）的蓄电池。浮充电源是给蓄电池补充电能的设备，常见的有太阳能蓄电池板、交流直流充电器、风力发电设备等，徐州水文分局主要使用太阳能蓄电池板。传感器是被测量物体参数按要转化为具体对应数据的设备。常见的水文遥测设备故障有通信问题、传感器问题、电源问题、数据采集仪问题等。

1.通信问题

（1）如果出现通信模块故障，首先看通信模块的显示灯闪烁是否正常。一般GPRS的power灯会间隔5秒钟左右闪烁一次，如果net灯在闪烁，说明GPRS没有和中心站连上，需要检查手机卡和模块是否正常。将手机卡从RTU上取下，放在手机中，测试是否通信正常，如果没有问题，说明通信模块有问题，需要更换。

（2）CDMA的net灯正常情况下会连续的闪烁，如果出现间断地缓慢闪烁，说明CDMA没有连上网络，需要检查手机卡以及网络。同时，要确保这两个模块的天线连接良好。

（3）如果南瑞公司的遥测站通信采集平台上所有测站的GPRS信道或CDMA信道不通，说明问题出现在分中心机房，也有可能是运营商方面出现问题，检查是否有线路连接出现问题，网络是否正常，如有问题应及时联系移动公司（GPRS信道出现问题）或者电信公司（CDMA信道出现问题）。

2.传感器问题

（1）没有雨量数据

首先检查雨量计有没有堵塞，用万用表测量雨量计到RTU的线路有没有问题。如果存在问题，说明线路发生短路或者断路，应该及时对雨量线进行更换或者将出现问题位置重新接线。如果没有问题，应对雨量筒进行滴定，观察翻斗能不能正常翻动，同时观察RTU有没有雨量数据显示；如没有显示，把万用表打到通断档，把万用表两端接在雨量计接线柱两端，缓慢翻动翻斗，留意有没有滴滴声，没有的话说明雨量计有问题。

（2）没有水位数据

①浮子水位计RTU显示9999，首先检查浮子水位计的黑色接线有没有按顺序接好（如果发现RTU显示的水位数据与浮子表盘不一致，一般也是接线没按线序接好）；如果接线没有问题，可以更换新的水位计以确定是不是水位计损坏。

②超声波水位计RTU显示9999，首先检查RTU从左到右第3个插头的两根线和485转换模块之间有没有连结好，如果没有问题可更换一个新的485转换模块。

3.电源问题

仪器运行中断，或者蓄电池电压很低，一般是蓄电池、太阳能板或者充电控制器出现问题。检查步骤如下：

（1）检查蓄电池电压。用万用表测量蓄电池电压，如果蓄电池电压正常，则需要测量RTU上面从左到右第二个插头上端子的电压是否正常。如果电压正常，说明电源系统无故障，应该是RTU有问题；如果没有电压，就要检查线路。

（2）如果蓄电池电压很低，需检查连接太阳能板的电压是否正常，如果正常，而且太阳能板和充电控制器以及蓄电池之间的线路也没有问题，说明充电控制器坏了。如果在白天正常光照下，太阳能板电压低于12V，说明太阳能板有问题。

4.数据采集仪问题

（1）如果发往平台软件的数据出现不正常的数值，一般是RTU主板出了问题，需要更换主板（更换主板后必须重新设置站号和站点的类型）。

（2）如果中心检测不到固态存储，可先通过电脑下载固态存储；如果现场也没有固态存储，说明RTU主板有问题。

（3）RTU总是自动重启，可检查线路是否有短路，尤其是通信模块（DTU）的接线。