菏泽市国家地下水监测工程运行维护措施

王捷音 ，李 岩 ，丁福敬

（1.菏泽市水文局，山东 菏泽 274000；2.山东共盈水利技术咨询有限公司，山东 菏泽 274000）

地下水监测研究工作是国民经济建设的一项基础工作，是水利、水文事业的重要组成部分。地下水位监测的准确性是对地下水资源进行评价和开发利用的基础依据，对地下水动态进行长期监测是科学管理地下水资源的重要基础工作。国家地下水监测工程的实施实现了监测数据的自动采集、传输、存储，提升了地下水监测水平。

为进一步掌握地下水资源状况，水利部开展了国家地下水监测工程，并在菏泽市新建71处地下水水位自动观测站（井），地下水水位自动观测站采用压力式智能地下水位监测仪。为全面了解地下水位监测设备运行状况，保证国家地下水监测系统正常运行，菏泽市水文局对国家地下水监测工程（菏泽地区）地下水监测仪器进行对比校测，通过本次仪器校测工作，分析了压力式智能地下水位监测仪常见的故障和数据传输精度不高的原因，并采取了相应的解决方法，保证了国家地下水监测系统正常运行。

1 地下水监测仪的组成及工作原理

压力式智能地下水位监测仪采用先进的隔离型扩散硅敏感元件制作而成，直接投入容器或水体中即可精准测量出水位计末端到水面的高度。地下水位监测仪主要由数据传输装置（RTU）和压力式水位计两个部分组成。通过水位压力与水深成正比原理，运用探头传感器硅敏感元件计算水位数据监测，将监测数据通过数据线引出地表接入远程自动化采集系统，并通过GPRS方式将数据传输至监控中心软件管理平台。压力式智能地下水位监控测能较好的对地下水位进行实时动态监控及数据采集，摆脱了以往人工监测带来的监测频次不稳定、数据不确定等因素，使监测数据更具有科学性。因此，从数据传输的基本原理出发，来分析和判断地下水位监测仪在传输过程中出现的数据传输问题，是问题解决的基本出发点。

2 运行维护存在的问题及对策

2.1RTU采集数据

在对国家地下水监测井进行校测的时候会发现RTU接收软件无法采集到RTU数据，根据数据传输的原理从以下几个方面逐步对问题进行分析：

1）RTU硬件故障及处理。RTU主板受潮损坏及电池寿命缩短是RTU硬件的主要故障，主要发生在地下水埋深较浅的监测井。其原因是由于井口保护设施封闭过严，测量井口（安放仪器检测及人工测量预留口）无密封设施，容易造成井底大量水汽上升，而保护设施出气孔较小造成保护设施内水汽过大；再者由于RTU密封盒安装密封松动或存在损坏，这些原因均会造成RTU主板及电池受潮而损坏，这就需要更换主板及电池。由此以上原因形成的RTU受损，可采取改进RTU密封盒，定时检修与更换盒内密封条；加放干躁剂减轻设备受潮程度；采用防潮、不易变形等材料对保护桶内测量井口进行临时封口，减少井内水汽向桶内散发。

由于国家地下水自动监测井每年水质取样、仪器设备校核、更换电池等都要对RTU进行外壳拆卸，因而会造成RTU内部配件松动，部分线路短路，无法将数据正常传送。建议工作人员严格按照压力式智能地下水位监测仪操作规范操作，避免因人为因素造成的RTU损坏。

2）SIM卡故障与处理。SIM卡出现故障，主要是受到人为因素、自身因素的影响。比测技术人员在现场维护时，打开RTU发现SIM卡槽未正确插入主板卡槽内，或 SIM卡没有插入，这是由于施工人员的工作疏忽造成。维护人员将SIM卡插好后，将卡槽放入主板固定位置，重新启动后，RTU数据传输恢复正常，接受软件收到定时信息。

当RTU软件未接收到定时信息时，确保RTU内SIM卡插入正常的情况下，需要检查SIM卡是否损坏或欠费、与卡座是否接触良好。检查SIM卡供电部分，查看电池是否存在供电不足或电弱现象，如有请及时更换电池；检查供电开关周边电阻或电容组件是否存在脱焊或腐蚀，如有则需要更换新的电路主板。

3）RTU传输信号故障与处理。链接传输信号主要通过SIM卡传送，而SIM卡传送出现的信号不稳定，与RTU设备、外界人为干预、安装区域等情况相关。RTU设备本身在生产、运输、安装等过程都会受各种不确定因素的影响，因此存在方方面面的问题，如果出SIM卡传送信号不稳定，建议先排查一下RTU设备本身是否正常运行。

国家地下水自动监测井通常建设在居住区域附近，便于人员看管，然而也会受人员流动及生活需求影响，居住地拆迁、地方改造等都会对地下水监测设备带来影响，对信号传输造成干扰。监测设备周边的移动基站故障或不稳定也是造成信号强度不稳定的因素。设备安装前期应对周边区域进行勘探，观测站周边环境，尽量排除干扰因素。设备安装后应定期校测维护，根据所在区域的信号强度情况选择信号较好的通讯卡，调整天线放置位置及方向，采用高频率天线提高信号接收灵敏度，改进信号接受设备，确保信号传输强度。

2.2 水位计传感器监测端

水位传感器是一种用于水位和水温测量的仪器端，采用先进的混合感应系统处理技术研发，通过水压不同状态下进行监测，克服了传统因素的缺点，实现水位和温度自动记录。

通常在校测水位过程中遇到数据监测不稳定或长期传送固定值数据，出现这种情况首先排查传感器是否可以正常运行；其次检查传感器是否处于悬空状态，如果是因传感器端悬空而出现长期不变的固定数值，在排除观测井干涸的情况下，就需要我们在校测时重新布线设置；再次，由于地下水水位补给所带来的混浊物长期处于静止状态而累积，附着在传感器的表面，如果不定时清理也会对传感器传送数据造成影响。

在排除上述因素情况下，仍有些地下水监测站传送的数值为长期不变的固定数值，则是由于水位计精度满足不了监测要求，需要更换水位传感器设备。

3 结语

国家地下水监测工程的建成为菏泽市地下水监测提供了有利的技术支撑，较好地完善了地下水监测数据的空缺；弥补了以往人工测量带来的缺报、漏报、监测不及时、监测数据存在误差等不足，提高了监测数据的时效性和准确性，实现了监测数据的自动采集、传输、存储与分析，提升了地下水监测水平，为地下水的生态环境平衡、避免过度开采，以及地下水的可持续利用创造有利条件。

确保国家地下水监测设备更好的稳定运行，要结合当地实际情况制定出常规的维护维修方案，定期对地下水监测设备进行巡检和校测，对RTU内电池进行维护保养，延长RTU的使用寿命。加强保护桶的防潮措施，提升卡槽便捷性，使SIM卡方便插拔，增加对SIM卡检测通信设备，避免SIM卡对数据传输造成的影响。升级或改造RTU，使用无线连接功能或手机APP远程操作功能，减少人为因素对RTU带来的损坏，尽力保证国家地下水监测系统的正常运行，实现对菏泽市地下水动态的有效监控，为水资源可持续利用和实施最严格水资源管理制度提供基础支撑。