滁州市雨水情自動測報系統故障分析及維護

解冬初

（安徽省滁州水文水資源局，安徽 滁州 239000）

0 引言

本文以滁州市已建成的約3000 個各類遙測站點為例，統計和分析雨水情自動測報系統的常見故障情況，研究各種故障的解決辦法，提高自動測報系統報汛質量，增強滁州市水旱災害的防御能力。

1 雨水情自動測報系統的組成

滁州市雨水情自動測報系統由數據采集系統、數據處理與傳輸系統和供電系統組成。數據采集系統主要由JDZ05-1 系列翻斗式雨量計和WFH-2A 型機械編碼水位計組成，數據處理和傳輸系統主要由WATER-2000C 遙測終端機（RTU）和SIM 卡組成，供電系統是由太陽能板和蓄電池組成。

2 故障分析

2.1 遙測終端機常見故障分析及維護

滁州市水文自動測報系統遙測終端機主要使用WATER-2000C 一體化遙測終端機（RTU），本文中遙測終端機故障分析主要以該產品為例。在日常的運維過程中，如何才能快速的判斷一個站點是否運行正常，可以從以下幾個方面進行查看：①當系統正常上電后，查看RTU 的LCD 顯示屏是否正常點亮，通信指示燈是否點亮，正常狀態下，LCD 顯示屏能正常點亮，通信LED指示燈常亮。②查看充電指示燈是否點亮，如果在充電狀態下，充電LED 指示燈點亮，如果沒有充電，該燈熄滅。③查看菜單項系統電壓或者用萬用表測量蓄電池電壓，看是否在正常范圍（10.8～15.3V）之間。④進入系統查看各項菜單內容能否正常顯示，查看菜單項“信號場強顯示”，信號場強一般大于15。⑤選擇菜單項“發送測試信息”，通過觀察滁州水旱情分中心的雨水情接收系統或者滁州水文綜合服務系統網頁查看信息能否發送到滁州水旱情分中心[1]。

當RTU 狀態出現異常不能工作時，可以從以下幾個方面進行排查。①當RTU 的LCD 顯示屏不能點亮，則RTU 不能正常工作。首先按ENTER 鍵查看LCD 屏幕是否因休眠而不顯示，可以按任意按鍵激活屏幕，若不顯示，則檢查電源的正負極是否接反，防止因為接反而導致損壞RTU。②當RTU 信號強度沒有或者很弱。首先檢查天線是否連接，如果沒有正確連接可能將RTU 通信模塊損壞；其次檢查SIM 卡是否與卡槽緊密貼合；再次按ENTER 鍵，進入菜單“信號場強顯示”，查看GPRS 模塊信號場強，范圍應在0～31 之間，數值越大則信號越強。③當RTU 雨量不能正常計數。首先查看系統運行參數設置，查看“雨量計類型設置”菜單項，雨量計類型是否按照實際使用的雨量計類型進行設置（不能將雨量計類型設為0，0 表示沒有雨量計）。④當RTU 水位不能正常計數。首先查看系統運行參數設置，查看“水位計類型設置”菜單項，水位計計類型是否按照實際使用的水位計類型進行設置（不能將水位計類型設為0，0 表示沒有水位計）。具體水位計類型設置如表1 所示。⑤當RTU 的LCD 顯示屏顯示狀態不正常或發送信息失敗，首先查看天線連接是否正確連接，SIM卡是否欠費，通信方式是否設置錯誤，通信方式設置見表1 中所示，查看信號場強強度，數值至少在15 以上。如果以上都正確，觀察信息發送數字顯示，每個數字對應的含義如表1 所示。當數字通過某一固定數字，即代表RTU 完成對應的工作，可據此判斷RTU 運行中出現的問題。數字停在那個數值停止不動，根據定義可以知道存在的問題，有針對性的進行維修或者更換RTU，直至數字跳至19，信息發送成功[2]。

表1 水位計類型設置參數、RTU 通信方式設置、RTU 上電自檢順序數值對照

2.2 SIM 卡常見故障分析及維護

SIM 卡安裝卡槽在機殼面板內一般不會輕易損壞，但是SIM 卡在長期使用過程中可能會因為插拔次數過多、本身質量原因或者沾灰造成損壞會導致RTU 無信號或者發送失敗，出現這種情況首先要檢查是否欠費的原因導致發送失敗，這種情況下可以隨身攜帶手機，把SIM 卡放入卡槽查看是否有信號來確定SIM 卡是否損壞；其次可以把SIM 卡拿出，用紙巾擦拭去除表面灰塵，輕輕將SIM 卡插槽提起，將SIM 卡安裝進去，防止因用力過猛導致SIM 卡遭受二次損壞。

近年來，移動公司因為網絡安全的原因對數據卡進行了區域限制，大部分的站點使用數據卡是沒有問題的，少數在省界邊緣的站點，因為靠近領省經常接收到其基站發送的信號而導致信號發送失敗，這就需要在新建和維修站點過程中與移動公司聯系，針對受到區域限制的數據卡進行解除區域限制。

2.3 翻斗式雨量計常見故障分析及維護

滁州市水文自動測報系統雨量采集主要使用JDZ05-1 系列分辨率為0.5mm 的翻斗式雨量計，具體技術指標參數及常見故障排除方法如表2 所示。本文中雨量計故障分析主要以該產品為例。當雨量計出現測量雨量與實際雨量存在偏差時，查看雨量計接線是否正確，防止出現斷路，可以用萬用表測量接線是否連通；查看雨量計干簧管接線是否正確，雨量計干簧管接線柱有3 個，其中有一個是備用接口，防止接錯接口。使用萬用表測量干簧管工作是否正常，將干簧管抬起至水平狀態，使用萬用表短路檔進行測量接線兩端，查看接線兩端是否短路。

表2 JDZ05-1 系列翻斗雨量計主要技術指標及常見故障及排除方法

雨量計應定期檢查桶身和桶口是否變形和損壞，清除塵土、泥沙、樹葉、昆蟲等雜物，以免堵塞漏斗，過濾網可卸下用清水沖洗。翻斗內壁如有臟物，可用水或酒精等洗滌劑水溶液沖洗，嚴禁用手指或其他物體擦洗，以免沾上油污或擦傷翻斗內壁。翻斗應轉動靈活，嚴禁在寶石軸承內加潤滑油或其他溶劑。結束維護后要進行注水試驗，誤差在允許范圍內方可投入運行使用。

2.4 浮子水位計常見故障分析及維護

滁州市水文自動測報系統水位采集主要使用WFH-2A 機械編碼水位計，本文中水位計故障分析主要以該產品為例。主要技術指標參數如表3 所示。

水位計無論是否處于工作狀態，都不可快速轉動碼盤，防止用力過猛導致內部機械損壞，常見的故障現象有水位計碼盤數值和RTU 顯示的數值不同，到某一個固定的數值后，傳導到RTU 上顯示的數字就會突變，可能是超過水位計量程使用或者內部線路短路、虛焊，在排除RTU 水位計類型設置無誤、格雷碼水位計線序接駁無誤之后，依照表3 中數值對照即可判斷出故障原因出自水位計還是格雷碼水位計線纜，查出原因，擰開航空插頭進行焊接，即可排除故障。

表3 南水WFH-2A 機械編碼水位計主要技術指標和格雷碼線序和GND 短接數值對照

水位計對水位變化沒有反應或者出現突變數值，原因可能是浮子或者平衡錘被井壁掛住，或鋼絲繩相互纏繞，若水位計安裝在放水閘門上可尋找其他適宜安裝的地方進行安裝，鋼絲繩預留不可過長，防止因風和水流等因素導致相互纏繞而使水位計讀數失真。

在日常站點安裝水位計的場所，應設置完善的自然通風設施。盡可能使井中的水蒸氣能夠排出，防止因濕熱的環境條件對水位計內部器件的損害，定期檢查浮子、平衡錘和鋼絲繩的連接是否牢固緊密，防止發生脫落；檢查鋼絲繩在水位井中是否豎直拉緊和有無相互纏繞情況。

2.5 供電系統常見故障分析及維護

2.5.1 太陽能板

太陽能板常見的故障有接線錯誤；太陽能板接線板內二級管（防回流）損壞。首先觀察太陽能板正負極接線柱，是否區分正負極，沒有接反（一般紅正黑負）；其次用萬用表測試空載電壓，短路電壓、電流明顯不符合銘牌定義，則不能正常充電，說明太陽能板損壞，則需要更換太陽能板。現階段的RTU 均已內置太陽能充電控制電路，已將以往的太陽能充電控制器集成與RTU 內，一般無須維護，如有故障則直接更換新的RTU即可。

2.5.2 蓄電池

查看RTU 的LCD 顯示屏右側的上端LED 充電指示燈，如果正在充電，LED 充電指示燈點亮。蓄電池常見的檢查方式是用萬用表檢查電壓是否在正常范圍內，再查看該站電壓的歷史數據，繪制電壓過程線，觀察是否平滑過渡，一般是每天14：00 的電壓最高，午夜后最低，一般單雨量站這兩個電壓數值差別不大，如果差別過大，表明蓄電池的性能下降，需要更換蓄電池。正常情況下蓄電池使用壽命是三年，超過時間建議更換蓄電池，特別提醒的是巡檢維護時如發現電池使用時間沒滿三年能正常使用，但是正負接線柱都已被腐蝕發綠，則應立即將電池更換。

3 建議

（1）在日常巡檢、維修過程中，如需更換RTU 時，首先安裝天線，在上電運行，防止空載燒壞RTU；其次要先調整系統時間，再設置其他IP 地址，端口號，手機號等運行參數，防止系統時間超前會導致分中心接收軟件收不到信號。

（2）維修維護結束，及時進行信息的更新，將每次維修更換的備品備件以及故障原因和處理結果進行記錄存檔，把設備、現場環境拍攝照片包括能反映設備型號近照，安裝內部環境近照整理好定期更新分中心建立的遙測站點基礎信息表，下次該站點出現問題可不到現場即可查看該站設備型號和現場情況，維修前需要準備的設備型號和數量，大大減少工作量。

（3）在站點安裝位置的選擇上面，盡量選擇交換便利的地方，方便后期維護維修。及時關注轄區內站點的雨量和水位情況，對發現有冒大數的站要及時跟進核實，保證數據的準確度。

（4）隨著越來越多的新系統、設備的加入，遙測系統維護人員的專業素養也面臨著更高的要求[3]，注重相關維護人員的素質培養，加大培訓力度，保證維護人員能夠在暴雨洪水等惡劣天氣下能快速響應，排查異常狀況，保證水文資料的連續性。

（5）每年根據實際站點數量對備品備件進行更新和補充，一般情況下備品備件不低于設備總量的10%，電池要定期的充放電并做好記錄。在汛前準備時進行集中巡查維護，及時更換。

4 結語

通過對滁州市轄區內的雨水情站點的自動測報系統設備各部分的分析和總結，整理出了相關的故障排查辦法，可以保證本地區各遙測站點的穩定運行，提高自動測報數據質量，為各級防汛會商提供數據支撐。