水文儀器設(shè)備電源系統(tǒng)的管理維護(hù)初探

余有書(shū)

摘? ?要：在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)期，高科技、現(xiàn)代化的儀器已經(jīng)被應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)之中，在水文部門(mén)各種水文監(jiān)測(cè)儀器的使用極大地提升了整體的工作效率。本文主要針對(duì)水文儀器設(shè)備電源系統(tǒng)的管理維護(hù)進(jìn)行探究，簡(jiǎn)述水文儀器設(shè)備，并著重對(duì)其電源系統(tǒng)進(jìn)行分析，以期令水文監(jiān)測(cè)工作人員可以更好地發(fā)揮儀器的作用。

關(guān)鍵詞：水文監(jiān)測(cè)? 儀器設(shè)備? 電源系統(tǒng)? 管理維護(hù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP39? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）01（b）-0150-02

在近幾年的發(fā)展過(guò)程中，人們逐漸增加了在水文方面的資金投入，越來(lái)越多的現(xiàn)代化儀器在水文監(jiān)測(cè)的過(guò)程中被引進(jìn)、推廣和運(yùn)用。在諸多儀器設(shè)備的使用過(guò)程中都需要有電源系統(tǒng)來(lái)提供源源不絕的能量，為保證水文儀器設(shè)備可以正常使用，就應(yīng)該結(jié)合電源特性對(duì)其展開(kāi)分析，將管理維護(hù)工作進(jìn)一步完善。

1? 水文儀器設(shè)備簡(jiǎn)介

在進(jìn)行水文監(jiān)測(cè)時(shí)，所用到的儀器設(shè)備主要有巡測(cè)車(chē)、測(cè)量船、水位測(cè)量、降水測(cè)量、泥沙流量測(cè)量等設(shè)備。在巡測(cè)車(chē)中配備了較為齊全的監(jiān)測(cè)設(shè)備，例如較為常用的水中作業(yè)服、救生衣、測(cè)量?jī)x器、安裝工具等，部分巡測(cè)車(chē)上還配備了機(jī)械臂，可用于橋上測(cè)流;巡測(cè)車(chē)的作用與水文站的功能類(lèi)似，被形象的稱(chēng)為“移動(dòng)的水文站”。測(cè)量船型號(hào)是依據(jù)當(dāng)?shù)販y(cè)量點(diǎn)的水流特性而決定的，船身長(zhǎng)約4～6m，寬約2～3m，其上多配備易裝卸的安裝支架、激光測(cè)距儀、水溫測(cè)量?jī)x、電動(dòng)水文絞車(chē)、救生設(shè)施等。水位測(cè)量設(shè)備主要有壓力式、浮子式、氣泡式、直立式、雷達(dá)式幾種，同時(shí)，還有用于校驗(yàn)水位測(cè)量誤差的懸垂式水尺。降水測(cè)量設(shè)備多會(huì)采用翻斗式雨量計(jì)，具備固態(tài)儲(chǔ)存記錄和遙測(cè)實(shí)時(shí)傳輸?shù)墓δ堋Ｄ嗌沉髁繙y(cè)量設(shè)備由水研中心統(tǒng)一調(diào)度，可用一臺(tái)設(shè)備對(duì)多個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，工作效率較高，為水文部門(mén)提供了極大的便利[1]。

2? 水文儀器設(shè)備電源系統(tǒng)管理策略

2.1 探究電源特性

水文儀器設(shè)備的電源主要包括鉛酸蓄電池、鎳氫電池和鋰離子電池3種，若想對(duì)電源系統(tǒng)進(jìn)行管理維護(hù)，就應(yīng)該對(duì)這3種電池的特性進(jìn)行研究[2]。

2.1.1 鉛酸蓄電池

這類(lèi)蓄電池的電極主要是由鉛及其化合物聚集而成，蓄電池中的電解液則是濃度適宜的硫酸溶液。在充電的狀態(tài)下，硫酸蓄電池的電極成分為二氧化鉛，負(fù)極成分則是金屬鉛;當(dāng)電池在進(jìn)行放電時(shí)，電池的正負(fù)極主要成分則均為硫酸鉛。若是依據(jù)電池自身的結(jié)構(gòu)和具體功用進(jìn)行劃分，其可大致分為動(dòng)力類(lèi)、啟動(dòng)類(lèi)、固定型閥控類(lèi)、其他類(lèi)等幾種。例如：在鉛酸蓄電池中會(huì)存在著6V、12V、24V等幾種型號(hào)，常被用于遙測(cè)設(shè)備、走航式測(cè)流設(shè)備、GPS測(cè)量設(shè)備的供電系統(tǒng)。在水文儀器設(shè)備中所用的鉛酸蓄電池類(lèi)型多為固定型閥控類(lèi)，對(duì)其進(jìn)行充電多選用太陽(yáng)能充電或發(fā)電站供電。

2.1.2 鎳氫電池

鎳氫電池是到目前為止最具環(huán)保性能的電池，在大多數(shù)注重環(huán)保的國(guó)家都在大力推行使用鎳氫電池作為電源系統(tǒng)供電，可在使用過(guò)后進(jìn)行回收再利用工作，并且所產(chǎn)生的工業(yè)廢料也對(duì)周?chē)h(huán)境的破壞程度較小。但是鎳氫電池在使用的過(guò)程中仍然存在的一些缺陷亟待改正，其充電時(shí)間較長(zhǎng)，重量較大，總體容量較小，且具備記憶效應(yīng);人們?cè)谑褂眠@一電源時(shí)，必須要將電池的電量用盡后才能再充電，否則會(huì)嚴(yán)重影響今后使用時(shí)的電池總?cè)萘俊ｆ嚉潆姵氐目沙潆姶螖?shù)一般較高，普遍能夠達(dá)到700次以上，在部分質(zhì)量好的產(chǎn)品上，其充電次數(shù)甚至可達(dá)到1200次，使用壽命較長(zhǎng)，且價(jià)格實(shí)惠，適合大眾化使用。

2.1.3 鋰離子電池

為了改善鎳氫電池的缺點(diǎn)，科研人員逐漸研發(fā)出了新型的鋰離子電池，其在環(huán)保和性能方面具有更大的優(yōu)點(diǎn)。這種電池的陽(yáng)極材料是可以吸納鋰離子的石墨電極，在電池進(jìn)行放電時(shí)，鋰原子從石墨電極的陽(yáng)極一端表面電離成鋰離子和電子，電子脫離電池的陽(yáng)極到達(dá)鋰離子電池的陰極，實(shí)現(xiàn)放電的過(guò)程。而在進(jìn)行充電時(shí)，電池陰極附近的鋰原子會(huì)電離成鋰離子和電子，隨后，鋰離子再向電池的陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)與到達(dá)石墨電極的電子合成鋰原子。

2.2 分析電源的優(yōu)缺點(diǎn)

在使用鉛酸蓄電池時(shí)，引起自身在結(jié)構(gòu)上具有安全、密閉的特點(diǎn)，在使用時(shí)無(wú)需相其內(nèi)部補(bǔ)充蒸餾水，對(duì)其進(jìn)行維護(hù)較為簡(jiǎn)單。這一電池在使用時(shí)不存在記憶效應(yīng)，不會(huì)因使用周期長(zhǎng)而導(dǎo)致容量下降;并且其在使用的過(guò)程中還具備抗震、耐高溫、使用壽命長(zhǎng)，便于回收再利用等特點(diǎn)。然而其在實(shí)使用的過(guò)程中也具備較大的弊端，這類(lèi)電池的比容小，在提供同等容量的電量下，電池的體積和質(zhì)量往往都會(huì)較大。

鎳氫電池在使用時(shí)，整體壽命較長(zhǎng)，可進(jìn)行回收再利用，對(duì)環(huán)境的破壞程度較小。但是，卻因?yàn)槠渚哂杏洃浶?yīng)，而導(dǎo)致該電池的整體性能評(píng)估有所下降。全新的鋰離子電池在進(jìn)行放電時(shí)較為平緩，單個(gè)電池就具備較高的電壓，能量密度高，這也就代表在具備同樣電量的情況下其具備更輕的質(zhì)地。這類(lèi)電池在閑置時(shí)自放電較小，且沒(méi)有鎳氫電池的記憶效應(yīng)，電池性能較好，電量?jī)?chǔ)存的波動(dòng)幅度約為每月2%，且這種波動(dòng)可以恢復(fù)。電池在可工作放電的適應(yīng)范圍較廣，可在-20℃～60℃的情況下工作，電力循環(huán)性能優(yōu)良，可快速的實(shí)現(xiàn)電池的充電與放電，工作效率高達(dá)100%，輸出的電功率大，使用壽命較長(zhǎng)，電池不存在有毒有害物質(zhì)，是一種新型的綠色電池能源。這一電池的主要缺點(diǎn)就是還有部分技術(shù)性難題尚未攻克，生產(chǎn)的造價(jià)較高，整體生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，致使其普遍應(yīng)用性較低。

2.3 結(jié)合實(shí)際論述電池維護(hù)注意事項(xiàng)

在對(duì)水文儀器設(shè)備的電池進(jìn)行充電時(shí)，應(yīng)該確保電池的電極與充電器間的接口連接正確，使充電器的陽(yáng)極與電池的正極連接，充電器的陰極與電池的負(fù)極相接。隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前的鋰離子電池和鎳氫電池多具有專(zhuān)用的充電器裝置，大多數(shù)情況下不會(huì)出現(xiàn)電極接反的情況。但是，在使用鉛酸電池時(shí)，因其充電器與電池的接頭多為金屬夾，發(fā)生電極接反的風(fēng)險(xiǎn)較大。這就需要工作人員在充電時(shí)依據(jù)顏色對(duì)充電器和電池的電極進(jìn)行確認(rèn)，一般情況下，紅色的接頭多代表陽(yáng)極，而黑色的接頭多代表陰極，使顏色一一對(duì)應(yīng)即可實(shí)現(xiàn)電池與充電器的正確連接。此外，不同容量和性能的電池不能進(jìn)行相互間的混用，這極易導(dǎo)致電池出現(xiàn)故障;若是電池在使用的過(guò)程中出現(xiàn)短路情況，極易引發(fā)起火或爆炸情況，導(dǎo)致工作人員的人身安全受到威脅。

例如，在使用鋰離子電池時(shí)，應(yīng)該控制其放電電流不能過(guò)大，否則會(huì)導(dǎo)致電池的內(nèi)部發(fā)熱，可能會(huì)對(duì)電池造成永久性的損傷。電池在使用過(guò)程中，若是發(fā)生過(guò)放電會(huì)使電池壽命大大縮短，甚至直接令電池失效，因此應(yīng)該在使用的過(guò)程中盡量杜絕這一狀況發(fā)生。電池在使用和充電的過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)其周?chē)h(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)控，使其在電池產(chǎn)品特性表所規(guī)定的范圍之內(nèi)。電池在進(jìn)行充電的過(guò)程中，大多都應(yīng)該處于0℃～45℃的溫度范圍內(nèi)，在使用的過(guò)程中其絕對(duì)不能超過(guò)高溫60℃和低溫-20℃的范圍，否則會(huì)嚴(yán)重影響到電池的使用壽命。

3? 結(jié)語(yǔ)

水文部門(mén)利用水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)江河等水域檢修系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、研究，可為我國(guó)民眾的日常生活提供極大的保障，對(duì)儀器的電源系統(tǒng)進(jìn)行研究也就無(wú)可厚非。在對(duì)3種蓄電池進(jìn)行研究時(shí)，應(yīng)該著重對(duì)其特性和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析研究，并結(jié)合實(shí)際情況這對(duì)電池維護(hù)的注意事項(xiàng)，以便為水文部門(mén)的工作提供理論和數(shù)據(jù)的支持。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚永熙.國(guó)內(nèi)外應(yīng)用水文儀器簡(jiǎn)析[J].水文，2018，38（4）：25-28，54.

[2] 陶新紅.水文儀器設(shè)備電源系統(tǒng)的管理維護(hù)[J].河南水利與南水北調(diào)，2017，46（12）：89-90.