DZN2（GStar—I）C型自動土壤水分觀測儀常見故障分析及處理

劉曉英

摘要 DZN2（GStar-I）C型自動土壤水分觀測儀能夠準確及時地測量土壤含水量，可以較好地滿足全省農業(yè)氣象干旱監(jiān)測服務的需求。根據該儀器的運行情況，對其硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)的日常維護和在使用過程中出現的故障情況進行分析，為技術人員分析、快速排除故障提供參考依據。

關鍵詞 DZN2（GStar-I）C型；自動土壤水分觀測儀；常見故障；處理

中圖分類號 P413.2 文獻標識碼 B 文章編號 1007-5739（2015）17-0256-02

Common Fault Analysis and Solution for DZN2（GStar-I）C Type Automatic Soil Moisture Viewer

LIU Xiao-ying

（Sanhe Meteorological Bureau in Hebei Province，Sanhe Hebei 065200）

Abstract DZN2（GStar-I）C Type Automatic Soil Moisture Viewer tests soil volume water content automatically，which can meet the needs of agricultural meteorological drought monitoring service in Hebei Province. According to operation status of this type equipment，the daily maintenance and failure process of hardware system and software system were analyzed，in order to provide reference for technical personnel to analyze and clear the trouble.

Key words DZN2（GStar-I）C Type；automatic soil moisture viewer；common fault；solution

土壤水分狀況是水分在土壤中的移動、各層中數量的變化以及土壤和其他自然體（大氣、生物、巖石等）間的水分交換現象的總稱，是植物在生長發(fā)育中必不可缺的。適量的水分對植物是有益的，水分過少或過量都會抑制植物的生長發(fā)育，對農作物而言則會發(fā)生旱災或澇災，因此定量對土壤水分濕度進行測定，根據其變化特征總結其對作物產生的影響，從理論和實踐上為“三農”提供服務具有重要意義。

自動土壤水分觀測儀可測量不同深度的土壤體積含水量，完成土壤水分貯存量信息的采集、處理、存儲及傳輸。DZN2（GStar-I）C型自動土壤水分觀測儀從2009年開始在河北省正式運行，在全省各農氣觀測站均安裝了該儀器，組成自動土壤水分觀測站網，通過氣象內網平臺實時顯示、共享數據，從而提供實時土壤水分觀測數據[1-3]，為農業(yè)服務提供科學的土壤水分依據，可以較好地滿足全省農業(yè)氣象干旱監(jiān)測服務的需求。本文有針對性地對自動土壤水分觀測儀的一些常見故障進行分析，為提高自動土壤水分觀測儀故障處理提供參考依據。

1 自動土壤水分觀測儀構成及工作原理

1.1 構成

自動土壤水分觀測儀由硬件和軟件組成。其硬件可分為傳感器、采集器和數據中心服務器等，其軟件部分由采集軟件和業(yè)務軟件組成[4]。

1.2 工作原理

自動土壤水分觀測儀采用FDR測量技術及多通道數據采集技術，能夠準確及時地測量土壤含水量，完成土壤水分貯存量信息的采集、處理、存儲及傳輸。

2 自動土壤水分觀測儀常見故障分析及處理

通過對2009—2014年自動土壤水分觀測儀運行情況及出現故障情況進行分析總結，自動土壤水分觀測儀常見故障大致可分為供電系統(tǒng)、采集器、傳感器、數據通訊系統(tǒng)等幾個方面。現根據故障出現情況分別進行分析，注意在做各項故障檢查前必須關閉電源開關，以免損壞儀器。

2.1 供電系統(tǒng)故障分析及處理

由于自動土壤水分觀測儀一般安裝在作物觀測地塊或固定觀測地塊，市電供應較難保證，所以該型供電系統(tǒng)為太陽能電池板，蓄電池要求正常電壓為12～15 V，在其他供電系統(tǒng)完全停止的狀態(tài)下，工作時間不低于7 d。

2.1.1 指示燈狀態(tài)。電源控制器共有3個指示燈，分別是負載指示燈、電池狀態(tài)指示燈、太陽能電池指示燈（圖1）。由于自動土壤水分觀測儀主要供電系統(tǒng)是太陽能板，所以要求太陽能板安裝角度合適，并且要定期清潔，以保證儀器正常工作，避免觀測數據的丟失。當陽光照射太陽能板時，若指示燈不亮，要檢查電源兩端的連線是否接反，接線是否有松動。蓄電池指示燈正常情況下是常綠的；當電壓欠壓時，指示燈變?yōu)槌赛S色，這時需及時充電；當變?yōu)榧t色時，說明這時蓄電池電壓已經過放，必須關閉負載輸出后再進行充電，如果多次蓄電池電壓處于過放狀態(tài)，會嚴重影響蓄電池壽命。應按照規(guī)范要求按時檢查指示燈的情況，在蓄電池欠壓的情況下就要及時充電，不要等到蓄電池電壓降低到過放狀態(tài)。

2.1.2 供電開關模式設置。LED發(fā)光管指示當前蓄電池狀態(tài)，在LED數碼管顯示模式中，共有 “0”至“9”和“0.”至“7.”這幾種模式，通用控制模式為“6.”，調試模式為“7.”，若儀器電源正常卻不能正常工作，先要查看開關按鈕模式，若不正確，長按開關，待其閃爍時進行調整，把模式調到“6.”。

2.2 采集器故障分析及處理

采集器正常運行時，電源指示燈（紅色）常亮；運行指示燈（黃色）閃爍（亮、滅各1 s）；GPRS登錄指示燈（綠色）登錄到服務器亮，退出時滅（圖2）。endprint

2.2.1 運行指示燈。采集器運行指示燈為黃色，亮、閃各1 s，若閃爍不正常或不閃爍，則是主機板故障，需更換主機板。

2.2.2 GPRS登錄指示燈。若GPRS登錄指示燈不亮，首先檢查通訊卡安裝是否正確，通訊卡是否欠費，如果通訊卡沒問題，再進一步檢查GPRS天線的連接器是否脫落，如果脫落，需重新安裝，若通訊卡和天線連接沒有問題，需通過專用軟件進行檢測，確認參數的設置是否正確，若各項檢查均正常，則可能是GPRS模塊出現故障，需更換GPRS主機板。

2.2.3 串口通訊檢查。使用調試軟件DEBUG通過RS232接口與采集器通訊。在通訊端口區(qū)域，正確選擇所連接的串口，如果串口選擇錯誤，則會提示串口錯誤信息，需重新選擇連接串口；若在電腦中找不到連接串口，則可能是RS232線的問題，用萬用表檢測RS232線是否為直通線，若為交叉線，則要更換直通線后再重新連接。串口選擇正確后（圖3），首先測試讀時鐘功能，檢查是否能與采集器連接正常，如果連續(xù)讀時鐘失敗，則串口通訊有故障，需更換采集器板。

2.3 傳感器故障分析及處理

當土壤水分瀏覽軟件監(jiān)控界面出現異常時，則可判斷是傳感器出現了故障（圖4），需從以下幾方面進行檢查。

2.3.1 接線端子檢查。檢查接線端子線序是否按照黃黑藍棕的線序連接，連接是否牢固，排線插針是否在正確的位置并且無松動。

2.3.2 傳感器外觀檢查。一是把傳感器從PVC管中取出，檢查管內是否潮濕，若把傳感器清理干凈后數據仍不正常，則可能傳感器電子器件已損壞，需更換傳感器后再重新測試，直至數據正常。二是檢查RS485線接口是否損壞，若有損壞，則必須更換；檢查黃黑藍棕線安裝線序是否正確。三是檢查傳感器卡槽是否松動或損壞，傳感器處理板是否完好。

2.3.3 軟件調試。通訊連接正常后，單擊數據監(jiān)視標簽進入數據監(jiān)視界面（圖5），若某一層水分或頻率值為0，則檢查該層的開關是否打開；若某一層水分或頻率值異常，則可能是該層傳感器接線和其他某一層接線接反，或者是接線有松動；若修理后數據仍不正常，則該層傳感器可能損壞，需重新更換。

2.4 其他問題

通過土壤水分瀏覽軟件或調試軟件監(jiān)測到自動土壤水分觀測儀表層數據明顯偏小時，可能是由于2個原因引起：一是土壤發(fā)生龜裂，這是由于土壤縫隙大，空氣干燥，使測得的土壤濕度數據偏小；另一個原因是在冬季氣溫下降，土壤凍結造成。因此，在使用數據過程中應注意判別，并在備注欄中注明原因。

3 結語

總之，要快速準確地處理自動土壤水分觀測儀出現的故障，需做到以下幾點：一是熟練掌握儀器的整體構造和軟件的應用；二是對出現的故障要進行全面的分析，從各個方面進行多次測試找出故障原因，判斷出故障部位，從而對儀器進行維修；三是要善于總結儀器故障發(fā)生的原因并建立維修檔案，為以后故障分析與處理提供參考依據。

4 參考文獻

[1] 陳海波.DZN2型自動土壤水分觀測儀常見問題分析[J].氣象與環(huán)境科學，2013，36（3）：53-57.

[2] 中國氣象局.自動土壤水分觀測規(guī)范（試行）[M].北京：中國氣象局，2010.

[3] DZN2（GStar-I）自動土壤水分觀測儀使用說明書[Z].鄭州：河南省氣象科學研究所，2011.

[4] 陳海波，冶林茂，薛龍琴，等.GStar-I（DZN2）型自動土壤水分觀測儀的維護方法及常見故障解析[J].氣象與環(huán)境科學，2011，34（增刊）：178-181.endprint