段遠(yuǎn)斌，廉　娟

(新疆塔里木河流域管理局信息中心，新疆 庫爾勒 841000)

淺談塔里木河干流地下水測報(bào)系統(tǒng)建設(shè)和維護(hù)管理

段遠(yuǎn)斌，廉娟

(新疆塔里木河流域管理局信息中心，新疆 庫爾勒 841000)

[摘要]介紹地下水測報(bào)系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)功能架構(gòu),結(jié)合塔里木河干流地下水測報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用情況,對地下水測報(bào)系統(tǒng)的日常維護(hù)進(jìn)行總結(jié)、列出常見故障，分析原因并給出解決辦法，提出存在的問題及建議，為其它尤其是在西北干旱多風(fēng)沙、溫差大的地區(qū)在水利測報(bào)系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)提供參考價(jià)值。

[關(guān)鍵詞]塔里木河；地下水監(jiān)測；自動(dòng)測報(bào)；維護(hù)管理

塔里木河干流區(qū)域阿拉爾至臺(tái)特瑪湖1 321 km長度范圍內(nèi),沿河道兩側(cè)共布設(shè)了14個(gè)地下水監(jiān)測斷面98眼監(jiān)測井,已于2012年實(shí)現(xiàn)了地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集傳輸。目前，塔里木河干流地下水測報(bào)系統(tǒng)運(yùn)行效果良好，為評估塔里木河流域綜合治理取得的生態(tài)效益及預(yù)測生態(tài)變化發(fā)展趨勢提供所需要的數(shù)據(jù)信息，已成為塔里木河干流生態(tài)環(huán)境評價(jià)體系的重要組成部分，現(xiàn)就其工作原理、系統(tǒng)功能架構(gòu)及運(yùn)行維護(hù)管理情況等給予介紹。

1系統(tǒng)工作原理

塔里木河干流地下水測報(bào)系統(tǒng)在遙測站設(shè)置數(shù)據(jù)采集終端RTU(Remote Telemetry Unit)，利用地下水等傳感器(通過采集設(shè)備輸出電流、電壓、數(shù)字信號，進(jìn)行A/D處理和存貯)將獲得的實(shí)時(shí)地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)，以中國移動(dòng)的GPRS為主要通信方式，通過通信傳輸協(xié)議將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)剿芫种行恼镜臄?shù)據(jù)接收服務(wù)器，并對數(shù)據(jù)預(yù)處理、入庫、存儲(chǔ)、管理、編碼，再轉(zhuǎn)發(fā)到塔管局中心數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)采用自報(bào)與查詢-應(yīng)答混合式工作體制，按照上報(bào)要求按時(shí)報(bào)送信息，遙測站還可以隨時(shí)接收中心站的指令，并按指令要求報(bào)送信息。

2系統(tǒng)功能架構(gòu)

塔管局中心站實(shí)時(shí)接收14個(gè)地下水監(jiān)測斷面98個(gè)遙測站定時(shí)發(fā)送來的地下水水位、水質(zhì)、土壤溫濕度、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等信息；能夠通過人工招測方式獲取任意歷史時(shí)間段內(nèi)的地下水水位/地下水礦化度/土壤溫度/土壤濕度數(shù)據(jù)等信息；在網(wǎng)絡(luò)通訊中斷或服務(wù)器暫停工作并恢復(fù)正常后，系統(tǒng)能通過自檢等方式自動(dòng)補(bǔ)齊數(shù)據(jù)庫缺失的數(shù)據(jù)；系統(tǒng)中心通過服務(wù)器監(jiān)測軟件對各種地下水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)對數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)分析并且生成各種管理需要的報(bào)表，具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢、分析、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表顯示及打印功能；監(jiān)測軟件可以對各監(jiān)測井的監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行參數(shù)配置和實(shí)施遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)采用B/S(瀏覽器Browser/服務(wù)器Server)模式實(shí)現(xiàn)對應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)。這種模式統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的核心部分集中到服務(wù)器上，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)和使用。

考慮到系統(tǒng)由一個(gè)中心站和98個(gè)遙測站組成，網(wǎng)絡(luò)地理位置分布廣，相互之間沒有通信需求，考慮到網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男畔⒘飨?，在?shí)際建設(shè)中采用了星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及監(jiān)測井如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及監(jiān)測井

3維護(hù)管理

2012年6月，塔里木河干流地下水測報(bào)系統(tǒng)開始運(yùn)行，到現(xiàn)在已經(jīng)正常運(yùn)行3年有余。

3.1日常維護(hù)

塔管局中心數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接收和處理各遙測站發(fā)回的信息，應(yīng)加強(qiáng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的管理和維護(hù)，日常維護(hù)工作如下：

(1)查看塔管局中心服務(wù)器數(shù)據(jù)接收軟件運(yùn)行狀態(tài)及加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)通信的管理，確保軟件運(yùn)行正常和網(wǎng)絡(luò)暢通。

(2)做好接收系統(tǒng)的備份(包括數(shù)據(jù)庫備份，可在數(shù)據(jù)庫中設(shè)立定時(shí)自動(dòng)備份數(shù)據(jù)庫)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)快速恢復(fù)。

(3)定期對系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理系統(tǒng)存在的隱患和問題，具體如，監(jiān)測井設(shè)備是否在線、電壓是否穩(wěn)定、是否有漏報(bào)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)異常等，并分析確定問題源頭。

3.2定期現(xiàn)場維護(hù)

塔里木河干流地下水測報(bào)系統(tǒng)定期現(xiàn)場維護(hù)如下：

(1)通過與人工采集數(shù)據(jù)對比，校核各遙測站的自動(dòng)測報(bào)數(shù)據(jù)，確保水位傳感器工作正常，使監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確真實(shí)的反映地下水位，為地下水監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行提供保障；

(2)清潔監(jiān)測井箱內(nèi)設(shè)備及太陽能板灰塵；

(3)脫開蓄電池和太陽能板的連接插件，用萬用表檢查蓄電池和太陽能板電壓，檢查充電電流是否正常；

(4)檢查RTU基本功能、各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置是否正確；

(5)檢查通信模塊工作狀態(tài)燈是否正常。

3.3常見故障及排除

當(dāng)大批站點(diǎn)沒有數(shù)據(jù)返回時(shí)，檢查接收系統(tǒng)是否出現(xiàn)問題，SIM卡(手機(jī)卡)是否欠費(fèi)等。由于地下水監(jiān)測斷面地處偏遠(yuǎn)沙漠，屬于無人區(qū)，各地下水監(jiān)測斷面距離管理單位較遠(yuǎn)，考慮維護(hù)成本，當(dāng)故障遙測站出現(xiàn)一定數(shù)量時(shí)，需到現(xiàn)場進(jìn)行檢修，需要帶足以下備件：好的免維護(hù)電池、GPRS模塊、充電控制器、主板、太陽能板、檢修遙測站所需工具等。

根據(jù)以往的運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，故障遙測站主要存在以下的問題：

(1)通信模塊故障。故障現(xiàn)象為網(wǎng)絡(luò)信號燈發(fā)送過程中熄滅，即NET掉線，重新加電后仍出現(xiàn)掉線情況，核實(shí)SIM卡是否存在問題，如SIM卡正常則更換新的通訊模塊。

(2)SIM卡故障。故障現(xiàn)象為網(wǎng)絡(luò)信號燈發(fā)送過程中熄滅，即NET掉線，檢查SIM卡，發(fā)現(xiàn)沒有信號，則為SIM卡故障，需更換新的SIM卡。

(3)SIM卡接觸不良。故障現(xiàn)象為現(xiàn)場檢查遙測站各設(shè)備均工作正常，未回傳數(shù)據(jù)，則為SIM卡接觸不良，取出SIM卡，用橡皮擦拭SIM卡，重新測試。

(4)主板存在問題。故障現(xiàn)象為現(xiàn)場檢查時(shí)，供電系統(tǒng)正常，主板顯示屏不能顯示數(shù)據(jù)，更換主板后，重新設(shè)置相關(guān)參數(shù)。

(5)傳感器故障或接口存在問題。故障現(xiàn)象為現(xiàn)場檢查時(shí)，供電系統(tǒng)正常，主板顯示屏能夠顯示數(shù)據(jù)，但水位或者其他參數(shù)顯示異?；蛘邽?，則需要分別檢查傳感器接口是否有松動(dòng)或者更換傳感器進(jìn)行測試。

(6)充電控制器故障。故障現(xiàn)象為充電控制器工作燈熄滅，則需更換新的充電控制器。

(7)蓄電池故障。故障現(xiàn)象為充電控制器工作燈正常，但用萬用表檢查，發(fā)現(xiàn)蓄電池輸出電壓過低，過度放電，需要更換新的蓄電池。實(shí)踐證明36A·H的電池在不充電的情況下可用1個(gè)月，需要保證正常充電。

(8)機(jī)箱進(jìn)水。洪水期可能導(dǎo)致部分地勢較低遙測站進(jìn)水；部分遙測站觀測井密封性較好，導(dǎo)致內(nèi)部水汽凝結(jié)進(jìn)入RTU；以上2種情況只能更換新的監(jiān)測設(shè)備。

4效益及建議

4.1效益

塔里木河干流生態(tài)綜合評價(jià)需要有遙感監(jiān)測、土壤及植物樣方采集、地下水監(jiān)測等系統(tǒng)的支撐，遙感監(jiān)測從宏觀角度分析生態(tài)變化情況，土壤及植物樣方采集和地下水監(jiān)測系統(tǒng)從微觀角度反映生態(tài)變化情況，地下水實(shí)時(shí)測報(bào)系統(tǒng)的建設(shè)填補(bǔ)了遙感監(jiān)測在數(shù)據(jù)精度上的不足，定量分析生態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)變化。

塔里木河干流地下水測報(bào)系統(tǒng)充分考慮了業(yè)務(wù)運(yùn)行管理單位的需求，原有落后的人工采集方式，由于管理單位距離各地下水監(jiān)測斷面較遠(yuǎn)，環(huán)境惡劣，交通不便，進(jìn)行現(xiàn)場人工現(xiàn)場采集較為困難。通過本系統(tǒng)的建設(shè)，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳到塔管局中心數(shù)據(jù)庫，減輕了管理人員勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也提高了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和安全性。

4.2建議

(1)為充分發(fā)揮塔里木河干流地下水測報(bào)系統(tǒng)的作用，不僅表現(xiàn)在建設(shè)期能夠滿足實(shí)際工作需要，還體現(xiàn)在系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)管理方面,提出切合實(shí)際的維護(hù)管理方案,只有提高維護(hù)的質(zhì)量，進(jìn)行科學(xué)管理，才能使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，發(fā)揮更大的效益，這也是水利信息化可持續(xù)發(fā)展的必然要求。

(2)為保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行和日常維護(hù)，必須投入專項(xiàng)維護(hù)資金。目前，水利信息系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)經(jīng)費(fèi)及維護(hù)定額標(biāo)準(zhǔn)均已出臺(tái)相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行維護(hù)管理單位必須考慮設(shè)備更新更換等年度運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

(3)落實(shí)維護(hù)責(zé)任，不能“重建輕管”，做到部門領(lǐng)導(dǎo)重視，明確專門的維護(hù)隊(duì)伍，配足專業(yè)技術(shù)人員，保證系統(tǒng)故障的及時(shí)處理。

參考文獻(xiàn)

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[收稿日期]2015-11-23

[作者簡介]段遠(yuǎn)斌(1981-)，男，四川邛崍人，工程師，主要從事水利信息化工作。

[中圖分類號]P338+.9

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B

[文章編號]1004-1184(2016)03-0076-02