龔然會

（百色市水文水資源局，廣西 百色 533000）

百色水文遙測站點常見故障分析

龔然會

（百色市水文水資源局，廣西 百色 533000）

介紹百色水文局所管轄的雨量站、水位站等569個遙測站近年來所采用的新技術(shù)、新方法，并分析遙測系統(tǒng)組成模塊的特點，針對遙測系統(tǒng)站點多年運行中所發(fā)生的故障，歸納出遙測站點常見故障及相應(yīng)的維修方法。

雨量站；水位站；遙測系統(tǒng)；故障分析；故障處理；百色

1 概述

百色市位于廣西壯族自治區(qū)的西部，境內(nèi)地貌類型復(fù)雜，降雨分布不均勻，特別是受惡劣天氣影響每年都會發(fā)生較大的洪水，是泥石流易發(fā)區(qū)之一。2007～2015年，百色水文局分批新建15個水文站，48個水位站，417個雨量站，2個墑情站，改造48個雨量站，使得百色水文局報汛站點總數(shù)由原來的79個增加到569個并全部為遙測站點。采用的RTU（采集主板）在功能上從開始的能滿足基本的雨量、水位測量、本地存儲及通過GPRS/GSM平臺自動發(fā)送數(shù)據(jù)等功能，逐步發(fā)展到外形一體化設(shè)計、組網(wǎng)方式靈活、大容量存儲、數(shù)據(jù)互為備份等新功能，目前百色水文局遙測站點使用的新技術(shù)主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

（1）偏遠(yuǎn)水位站采用北斗衛(wèi)星進(jìn)行備份，當(dāng)GPRS信道不通時自動切換到衛(wèi)星信道。

（2）重要水文站點采用新型RTU，可以控制DTU發(fā)射模塊以休眠或?qū)崟r在線模式工作、控制視頻設(shè)備對斷面進(jìn)行高清拍照并直接發(fā)送數(shù)據(jù)到水文站值班室進(jìn)行顯示，以便實時監(jiān)測水文站河道水勢情況。

（3）部分新建站點增加視頻及環(huán)境綜合監(jiān)測管理系統(tǒng)，有實時監(jiān)測水文站河道水勢情況及防盜報警功能，并能聯(lián)網(wǎng)到中心機房發(fā)出聲音告警。

（4）雨水情監(jiān)控及短信提醒功能。通過開發(fā)雨水情監(jiān)控及短信提醒軟件，當(dāng)雨、水情信息達(dá)到相應(yīng)的報警值時，通過語音或者手機短信的形式提醒值班員。

2 常見故障分析

遙測系統(tǒng)為新時期下水文測報、預(yù)報工作帶來便利的同時，也存在需要依賴運營商的GPRS/GSM平臺、遙測系統(tǒng)各組成部分經(jīng)常會出現(xiàn)各類故障，如何進(jìn)行管護(hù)，確保遙測系統(tǒng)正常運行，是水文日常工作中的一個重要議題。

目前一個標(biāo)準(zhǔn)遙測系統(tǒng)組成包括RTU、DTU模塊、SIM卡、蓄電池、太陽能充電控制器、太陽能板、雨量傳感器、水位傳感器、各類連接線等部件。部分情況特殊的站點還包括一些額外配件如格雷碼轉(zhuǎn)485模塊、水位分路器、小功率電臺、北斗衛(wèi)星終端、攝像頭等。

2.1 RTU常見故障分析

百色水文遙測站點使用的RTU大部分為北京金水燕禹科技有限公司生產(chǎn)的，本文中RTU故障分析以該公司的產(chǎn)品為例。在維修過程中總的原則是：首先關(guān)機再開機，看故障是否排除；其次按面板RESET鍵，看是否排除；再次提取固態(tài)數(shù)據(jù)，初始化RTU，看是否排除；最后運用分段獨立排查法和監(jiān)控手段，逐一排除。

在多年檢修的過程中，我們發(fā)現(xiàn)RTU最常見的故障主要有以下幾個方面：

（1）蜂鳴器不響或長鳴。①蜂鳴器如不響，則檢查主板電壓顯示是否為0，若是，則檢查2A保險管、三極管9013等有無故障；②蜂鳴器如長鳴，則先按上面提到的維修總的4點原則操作一遍，如問題仍存在，則檢查LP2954電壓是否正常；檢查各部位連接線是否有短路現(xiàn)象；檢查主板CPU是否松動或有其他不正常的地方；排查有無發(fā)熱器件，主板有無雷擊痕跡。

（2）液晶屏無顯示或花屏。①如開機正常，液晶屏無顯示或花屏，首先檢查12 V IN端子電壓、LP2954電壓、CPU第9腳電壓是否正常、VCC是否為5 V，如上述電壓都正常，則關(guān)掉終端機電源，檢查液晶與主板的連接線是否正常，復(fù)位、關(guān)機再開機進(jìn)行測試，如上述檢查都正常，則更換液晶屏進(jìn)行測試；②經(jīng)上述操作還不正常，調(diào)節(jié)RW2控制液晶屏顯示亮度，有時候調(diào)節(jié)過暗，液晶屏也會不顯示，調(diào)的過亮就顯示兩條黑杠；③經(jīng)上述操作還不正常，再檢查各可插撥芯片，提取數(shù)據(jù)，初始化RTU測試；如還不正常，更換RAM存儲器、更換主板測試。

（3）操作鍵盤故障。鍵盤故障一般情況有：鍵盤RESET失效、鍵盤燈不亮、除了RSSET鍵之外失效等，排查方法為首先更換鍵盤連接線、液晶連接線、接口板與主板連接線等，如確定連接線無問題，則更換鍵盤控制芯片（82C79）測試，如再不行則更換鍵盤測試，進(jìn)一步更換主板測試，就可以排查出哪個部分出問題。

（4）主板電源故障。①主機電源連接正確后，通電沒有反應(yīng)，屏幕無顯示。這類故障排查方法為：首先測量電源接頭、充電控制器正負(fù)極、主板電壓輸入端，這些部位的電壓正常情況下基本與蓄電池一致，否則就檢查供電線路是否有松動或斷開；其次檢查主板上的0.25 A保險是否正常，最后更換主板測試；②電壓采集不正常。當(dāng)主板通電后，電壓采集出現(xiàn)為0時，可能是2 A保險壞或電位器（RW1）損壞；當(dāng)電壓采集為25.5 V時，可能是CPU沒插好或主板上電阻（R43）開路；③DTU模塊不上電。DTU模塊不上電的排查方法為：首先在模塊通信時測量O-3兩端電壓，應(yīng)為12 V，若電壓正常則進(jìn)一步檢查DTU電源線是否松動、短路、斷路等；如上述步驟都正常，則按RESET，再按F1，看電壓是否為0，若是，則檢查2 A保險，最后如還不行，則更換DTU備件測試。

2.2 水位傳感器原理及常見故障分析

目前水文站中廣泛使用的水位傳感器為浮子式水位計，碼輪和碼輪組是按照格雷碼編碼規(guī)律設(shè)計，水位測量范圍為0～4 095 cm。輸出電路接法采用反碼方式：微動開關(guān)滾輪處于自由狀態(tài)時，即滾輪全在編碼輪的凹槽，這時開關(guān)接點全部處于常閉狀態(tài)（電路導(dǎo)通），輸出編碼（高位至低位K12-K1）為“00000 000 0000”，終端顯示器顯示水位為“0 000”；當(dāng)開關(guān)的滾輪全部被編碼輪的凸緣壓下時，開關(guān)接點全部斷開，輸出編碼為“11 111 111 1 111”，顯示器顯示水位為“2730”。當(dāng)開關(guān)的滾輪從K1至K12逐個被順序壓下時，便可按格雷碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制原理計算出實際的水位值，編碼輸出狀態(tài)與水位值關(guān)系如表1所示。

表1 編碼輸出狀態(tài)與水位值關(guān)系

水位傳感器常見的故障為：

（1）水位傳感器的計數(shù)表固定螺釘松脫，引起“亂碼”，可以從水位傳感器碼盤編碼及其與開關(guān)的配合，齒輪嚙合、傳動、進(jìn)位、計數(shù)等裝配的正確性進(jìn)行檢查，可檢測以下有代表性和特征數(shù)值：1、3、7、15、31、63、127、255、511、1023、2047、4095；然后再反轉(zhuǎn)檢查，如果水位顯示器接收到水位傳感器輸出的編碼，兩者顯示的數(shù)值一致則正常，如果不一致就是出故障了。

（2）水位傳感器的14芯傳輸電纜由于接頭密度大，在焊接時容易引起虛焊或者脫焊、短路等現(xiàn)象，導(dǎo)致水位計實際數(shù)據(jù)與水位顯示器上的數(shù)據(jù)不一致，可以用萬用表對焊接頭及傳輸電纜逐點、逐線進(jìn)行檢查，即可排出故障。

（3）RTU主板問題，在主板上進(jìn)入測試狀態(tài)，看電壓采集值，若V＝0，同時按鍵無蜂鳴，則更換、檢查2 A保險絲。

2.3 DTU模塊常見故障分析

DTU模塊是遙測系統(tǒng)的通信關(guān)鍵配件，目前遙測系統(tǒng)中廣泛使用的是宏電H7118型號，把遙測站點基本參數(shù)通過專用軟件寫入模塊后即可正常使用。在多年的使用過程中，模塊常見故障為：①由于各種電磁干擾使得模塊參數(shù)混亂；②由于雷擊、多年長期使用等原因使模塊硬件損壞。

對于硬件損壞的模塊只能送廠家維修，而對于參數(shù)混亂則可以通過恢復(fù)出廠參數(shù)設(shè)置來修復(fù)，具體操作為二個步驟：首先使用連接線把模塊與計算機通過串口相連接，在計算機上使用超級終端工具，波特率設(shè)置為57 600，一直按住鍵盤空格鍵，之后給模塊上電，就進(jìn)入了宏電模塊的配置界面，進(jìn)入高級配置主菜單，選擇出廠默認(rèn)設(shè)置就可以恢復(fù)參數(shù)了，如圖1所示。

圖1 恢復(fù)出廠默認(rèn)設(shè)置示例

其次是在計算機上使用多中心DTU參數(shù)配置工具重置已經(jīng)恢復(fù)出廠默認(rèn)設(shè)置的模塊，把正確的數(shù)據(jù)依次配置即可，并用串口測試工具進(jìn)行測試，當(dāng)模塊通過網(wǎng)絡(luò)正常連接上中心站軟件時會出現(xiàn)GPRSOK提示，說明該模塊已能正常使用，DTU參數(shù)配置如圖2所示，串口測試如圖3所示。

2.4 雨量采集故障分析

雨量采集故障主要分3種情況：①雨量不能采集；②無雨時雨量自動增加；③雨量值與降雨量明顯不相符。

（1）雨量不能采集故障處理方法為：撥掉雨量計與RTU的連接頭，用金屬物件短接雨量座1，3針，觀察雨量值的變化，如雨量值相應(yīng)增加，則故障在雨量線或雨量筒部分，應(yīng)該將雨量筒接線取下，短接兩根線，看雨量能不能增加，來進(jìn)一步判斷是雨量計的問題還是雨量線的問題，如果是雨量計的問題，則檢查雨量計翻斗是否被卡住再用萬用表通斷檔檢查翻斗時是否有信號輸出，如果沒有信號輸出則應(yīng)該更換干簧管；如雨量值不增加，則故障在RTU整機部分，拔掉RTU雨量口DB9頭，用金屬物件短接雨量DB9座的1、5孔，如雨量增加，則故障在箱內(nèi)雨量配線，如雨量不增加，則故障在RTU板上。

圖2 DTU參數(shù)配置示例

圖3 串口測試示例

（2）無雨時雨量自動增加故障處理方法為：將雨量航空頭從終端機上拔掉，看是否排除故障，若排除，說明可能雨量計干簧管故障，或雨量線虛短；若未排除，則說明電路板故障，或信號避雷器故障、箱內(nèi)雨量線虛短等原因。

（3）雨量值與降雨量明顯不相符故障處理方法為：用量杯加水，檢查翻斗次數(shù)是否精確、RTU增量是否相符，若翻斗次數(shù)精確，RTU增量也相符，則檢查信號線是否破損，若翻斗次數(shù)偏多，應(yīng)調(diào)整微調(diào)螺釘；若RTU正常，適當(dāng)調(diào)大干簧管與磁鋼距離。

2.5 其他故障分析

在多年的維修工作中，除了上述關(guān)鍵設(shè)備常見故障外，其他配件如太陽能充電控制器、蓄電池等也出現(xiàn)過一些故障具體分析如下：

（1）太陽能充電控制器可用萬用表測量有無電壓輸出，也可從面板指示燈說明來加以判斷，顯示綠色時，工作正常，顯示其他顏色時可參照說明書即可判斷出是什么原由，還可以用替換原則來加以排查，用一個新的控制器來替換舊的，查看故障情況是否依舊，就可以判斷出該控制器是否故障。

（2）太陽能電池板可以在太陽照射的情況下，用萬能表測量兩端電壓，如果無電壓輸出，則再測量電池板接線盒里的充電二極管，二極管正向測量時電阻基本為0，反向測量時電阻無窮大，說明該元件正常，反之則損壞了；如在二極管正常情況下，電池板還是沒輸出電壓，哪就是電池板本身故障了。

（3）SIM卡的好壞判斷，可以直接用SIM卡放進(jìn)自己的手機中，檢查能不能正常發(fā)信息就可以判斷是否正常。

（4）蓄電池的好壞判斷，在斷開負(fù)載及充電控制器的情況下用萬能表測量兩端電壓，即可判斷蓄電池是否電壓正常，若電壓低，則用充電器給其充電，通過充電器指針判斷有無電流通過，若無電流，則蓄電池內(nèi)部故障。

3 建議

（1）在多年的遙測系統(tǒng)維修工作中，我們發(fā)現(xiàn)有些放置遙測儀器的水位臺設(shè)計時沒考慮通風(fēng)問題，無人值守的站點出于防盜考慮，門、窗日常都是關(guān)死的，這樣一來沿水位測井升上來的水汽就無法散去，會擴散到儀器箱中，電子產(chǎn)品一旦受潮很容易引起故障，建議在今后的設(shè)計中，各相關(guān)部門要相互溝通好，解決好這一問題。

（2）在站點安裝的地點選擇問題上，由于各種原因目前大多數(shù)地點都相對偏僻，沒有公共交通工具到達(dá)，給維修工作帶來不便，建議今后進(jìn)行遙測站點設(shè)置勘測時，在滿足規(guī)范要求的前提下，盡量布設(shè)在交通方便的地點。

（3）隨著科技的發(fā)展，越來越多的高科技產(chǎn)品應(yīng)用于遙測系統(tǒng)，對我們維護(hù)工作人員的自身素質(zhì)提出了更高的要求，建議單位應(yīng)當(dāng)加大培訓(xùn)力度，同時維護(hù)人員也應(yīng)當(dāng)自覺學(xué)習(xí)新知識，加快知識更新，才能適應(yīng)今后的維護(hù)工作。

4 結(jié)語

百色市水文遙測系統(tǒng)作為防汛抗旱的一項非工程措施，自運行以來，為本市防汛部門提供了及時、準(zhǔn)確的水、雨情數(shù)據(jù)，大大提高了報汛的時效性，為上級部門正確決策提供大量參考信息，但遙測系統(tǒng)是三分建設(shè)，七分管理，要把維修保養(yǎng)工作重視起來。

（責(zé)任編輯：劉征湛）

Analysis of common faults of Baise hydrological telemetry stations

GONG Ran-hui
（Hydrology and Water Resources Bureau of Baise City，Baise 533000，China）

An introduction was made on the new technologies and methods adopted recently by 569 telemetry sta?tions under Hydrology and Water Resources Bureau of Baise City，including the rainfall stations and water level sta?tions etc.The author analyzed the characteristics of modules of telemetry system.The author also summarized the common faults seen in past years and corresponding troubleshooting methods.

Rainfall station；water level station；telemetry system；fault analysis；troubleshooting；Baise

P335

B

1003-1510（2016）03-0077-04

2016-00-00

龔然會（1976-），男，廣西永福人，百色市水文水資源局工程師，學(xué)士，主要從事水文測報及管理工作。