DZN2型自動土壤水分觀測儀故障分析診斷方法

白文明

（通遼市氣象局，內蒙古 通遼 028000）

DZN2型自動土壤水分觀測儀投入運行已經有幾年時間了，在日常技術保障工作中，總是能遇到各種各樣的問題，為了快速解決遇到的問題，需要熟知儀器設備的組成結構、功能及測試方法，還要掌握利用儀器調試軟件進行測試的方法及參數配置方法，熟知和掌握了這些知識，可以有效的提高故障排查能力，保障DZN2型自動土壤水分觀測儀的正常運行。

1 DZN2型自動土壤水分觀測儀系統組成及功能

1.1 系統組成結構

可以將DZN2型自動土壤水分觀測儀整體分為供電系統、探測器及采集系統成三部分。供電系統主要為系統運行提供工作電壓，探測器主要負責探測系統所需頻率信號通過485通訊線傳輸至采集板，采集系統主要是接收探測器傳來的信號進行處理形成相應的數據通過鑲嵌在其上面的通訊模塊傳輸至中心站。

1.2 供電系統

固定地段自動土壤水分探測器供電系統由220V開關、開關電源、電源控制器等組成。作物地段自動土壤水分探測器供電系統由太陽能電池板、電源控制器等組成。

1.3 探測器

探測器由傳感器、結構件以及處理板（接口電路板）組成。傳感器探測要素信號，處理板進行信號收集處理及傳輸至主采集板，傳感器及處理板都通過插針式電路連接在結構件上，通過結構件進行連接通信。探測器的供電來源于采集板，探測器通過RS485通訊方式與采集板通訊。

1.4 采集系統

采集系統由采集板、通訊板以及調試串口等組成，主要負責探測信號的處理及傳輸至中心站。

采集板上有3個指示燈，含義和狀態為：“GPRS”網絡狀態指示燈，綠色，連接網絡正常3秒1閃，快閃為尋找網絡，不閃為模塊未啟動；“RUN”系統運行狀態指示燈，黃色，正常狀態秒閃；“+5V”電源指示燈，紅色，供電正常時常亮，為通訊板供電。

紐扣電池主要為采集板的時鐘芯片供電，當系統停電或采集板不用時，可以保證時鐘芯片繼續工作。調試串口主要用來連接筆記本電腦，通過軟件來檢測和配置采集板。

1.5 通訊模塊

通訊模塊是用來通過無線傳輸方式將系統探測數據傳輸至中心站。

通訊模塊上有兩個指示燈，含義和狀態為：“NET”（V3）網絡指示燈，正常 3 秒 1 閃；“STT”工作狀態指示燈，正常常亮。

2 DZN2型自動土壤水分觀測儀常見問題

2.1 供電問題

當采集板上指示燈均不亮時，可以判斷為系統供電故障，通過萬用表直流20VDC檔量取采集板供電口電壓來確定。

確定供電故障，固定地段供電系統排查流程為：1.交流電輸入是否正常，2.開關電源直流輸出是否正常，3.電源控制器上電源輸出是否正常，4.保險管是否熔斷。

作物地段供電系統排查流程為：1.觀察太陽能板是否被遮擋、表面是否清潔、接線是否牢靠，發現問題相應處理；2.觀察電源控制器工作模式是否為“6”，工作模式不對應通過按鈕進行設置；3.測量太陽能電池板供電是否正常（將供電線取下測量），如果輸出電壓過低需更換太陽能板；4.測量蓄電池電壓是否正常，若電壓低于10.8V需更換；5.測量電源控制器直流輸出是否正常，其它都正常但直流輸出異常，更換電源控制器。

注意：作物地段，由于連日陰雨天，將導致蓄電池充電不及時而造成過度放電，當日照正常時，蓄電池需充電恢復到一定電壓，充電控制器才會重新自動上電，在此之前可以手動重啟讓系統工作。

2.2 設備突然斷電，再上電之后所有數據缺測

一般導致這種故障的原因有兩種：

一是，由于設備工作時間很長，導致采集板紐扣電池饋電，當系統斷電時，采集器時鐘芯片不能繼續工作，使得系統時間錯誤，與當前時間不一致，及時重新上電，由于采集時間與當前時間不一致的問題，導致數據無法入庫。測試辦法：連接筆記本電腦，通過測試軟件讀取采集器時間，如果不一致，說明紐扣電池饋電。解決方法：更換紐扣電池，在通過調試軟件校準采集器時鐘即可。

二是：采集板有個程序存儲器，不斷的存儲系統程序，當突然斷電時，恰巧存儲器未完成存儲，導致系統參數走亂，再上電時，由于系統參數異常，所以數據不能進行正傳輸，導致數據缺測。測試辦法：連接筆記本電腦，通過調試軟件獲取系統參數，如與之前不符，說明參數走亂。解決方法：通過調試軟件，重新配置系統參數即可。注：保障人員需掌握對每個站的參數信息，否則只能聯系中心站查詢（配置參數有采集器地址，層數，中心站IP、端口號）。

2.3 所有數據突然缺測

可能有的原因：1.供電異常；2.通訊異常；3.采集板異常；4.條形板異常；5.線路異常。

排查流程：1.檢查供電，供電異常進行相應處理；2.查看采集板指示燈是否正常，讀取參數是否正常，若參數正常，指示燈異常（特別是RUN和+5V不亮），更換采集板；3.查看通訊板指示燈是否異常，檢查SIM是否欠費，欠費繳納，未欠費，指示燈異常更換通訊板；4.供電、采集板、通訊板都正常，檢查線路，做還回測試，不正常則更換線路；5.其它全部正常，讀取數據，失敗則更換接口板（條形板）。

2.4 某層頻率為0

一般為傳感器故障。排查流程：將探測器取出，更換當層傳感器，重新寫入新裝傳感器空氣頻率和水中頻率，若故障恢復，則為傳感器故障；若故障未排除，而新換傳感器無故障，則更換結構件（可能是排針處有問題）。注：1.更換傳感器要注意新傳感器的撥碼開關要與所在層數進行對應；2.更換新傳感器需向中心站告知新傳感器的兩個頻率參數。

2.5 數據異常跳變、缺失、超出范圍

造成此種問題的原因有以下幾種：1.套管進水。檢查套管密封是否良好，如異常，需將整個套管抽出，擦干設備及管壁，更換干燥劑，換臨近地點重新進行安裝（不能使用原來口）；2.土壤龜裂。查看探測器周圍土壤是否有龜裂現象，有及時進行處理；3.作物地段作物進行澆灌。與當地作物負責人聯系，在進行作物澆灌時及時聯系，以免誤判；4.凍土的影響。凍土發生時，土壤中水分發生了相變，導致探測數據異常偏低。

3 設備維護

查看太陽能板是否有遮擋或是被異物覆蓋，及時清理。定期測試蓄電池空載電壓，過低需及時更換。探測器最好每半年更換一次干燥劑，確保探測器不受潮濕等因素影響。做好觀測場地的日常維護，防止觀測場地的破壞帶來的數據異常。

4 總結

做好土壤水分觀測儀的日常維護工作能夠很大程度上減少設備故障、數據異常等情況的發生。但是，當故障發生時，了解系統結構及各組成部件的功能，掌握故障測試和診斷方法能夠有效的提高故障排查效率，快速排除故障。