一體化無線遙測雨量站自動測報系統(tǒng)管理與維護

馮萬里

（廣西玉林市水文水資源局，廣西 玉林 537000）

一體化無線遙測雨量站自動測報系統(tǒng)管理與維護

馮萬里

（廣西玉林市水文水資源局，廣西 玉林 537000）

介紹一體化無線遙測雨量站自動測報系統(tǒng)的工作原理，結(jié)合玉林市中小河流一體化無線遙測雨量站自動測報系統(tǒng)應(yīng)用情況，對一體化無線遙測雨量站的日常維護進行總結(jié)，列出常見故障，分析原因并給出解決方法，提出存在的問題及建議。為基層水文自動測報系統(tǒng)特別是全國中小河流、山洪災(zāi)害水雨情測報系統(tǒng)管理維護提供實用參考。

一體化；無線遙測雨量站；自動測報；管理；維護

0 引言

廣西地處亞熱帶，雨量充沛，暴雨強度大，洪澇災(zāi)害頻發(fā)，是我國重點防洪區(qū)域。目前仍有 280 多條流域面積在 200～3 000 km2的中小河流的雨水情監(jiān)測基本處于空白狀態(tài)，隨著廣西經(jīng)濟社會迅速發(fā)展，中小河流的洪澇災(zāi)害預(yù)防已成為廣西防洪減災(zāi)工作體系的重要組成部分。為適應(yīng)新時期防洪減災(zāi)和水資源保護及評價需求，2012 年廣西中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)共需新建及改造雨量站 1 894 處，其中玉林市水文水資源局建設(shè) 156 站。范圍覆蓋整個玉林市中小河流流域的一體化無線遙測雨量站均為露天安裝，在玉林市水文系統(tǒng)是首次應(yīng)用。近年各省市水文、防辦等遙測雨量站大量選用露天的一體化無線遙測雨量站，因此了解一體化無線遙測雨量站工作原理，做好一體化無線遙測雨量站管理和維護是很有必要的。

1 一體化無線遙測雨量站工作原理

一體化無線遙測雨量站按照工程化要求設(shè)計而成，具有易安裝，占地少，功耗低，無線覆蓋距離遠，維護成本低等優(yōu)點，雨量站以高性能微控制器為核心，具有多通信信道、大容量數(shù)據(jù)存儲及多傳感器接口，是集數(shù)據(jù)采集、顯示、存儲、通信和遠程管理等功能為一體的智能遙測數(shù)字終端設(shè)備。以GPRS 信道接入時，無線自動雨量監(jiān)測站的通信費用是以數(shù)據(jù)流量計算的，費用低廉，而且有很強的地域適應(yīng)空間，只要移動電話網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋的地方都能通信，并可實時監(jiān)測當?shù)氐慕涤炅俊Ｒ惑w化無線遙測雨量站自動測報系統(tǒng)由全天候數(shù)據(jù)采集單元（主板是 YDH-1E 或 YDH-1E-WX）、翻斗式雨量計、太陽能充電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集軟件組成。可以實現(xiàn)降水量數(shù)據(jù)的自動監(jiān)測、儲存和傳輸，實現(xiàn)無人值守，具備全天候自動測報功能，巡檢人員可通過數(shù)據(jù)中心實時查看降雨雨量和遙測站工作狀態(tài)。

一體化無線遙測雨量站自動測報系統(tǒng)的工作原理：當翻斗式雨量計翻斗雨量達到 0.5 mm 時，翻斗翻轉(zhuǎn)，觸發(fā)磁敏開關(guān)（干簧管），雨量傳感器輸出信號（電脈沖信號）[1]，RTU（遙測終端）接收到信號后，根據(jù)設(shè)定雨量數(shù)據(jù)上報的時間及間隔控制通信模塊工作，通過 GPRS 等數(shù)據(jù)終端將雨量數(shù)據(jù)包以無線傳輸方式發(fā)送出去，通過無線網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商轉(zhuǎn)送到 Internet[2]，中心站前置接收系統(tǒng)經(jīng)由 Internet 采集到雨量數(shù)據(jù)后，經(jīng)分析處理存放在數(shù)據(jù)庫，以供后臺查詢軟件查詢雨量數(shù)據(jù)。一體化無線遙測雨量站野外安裝圖如圖1 所示。

圖1 一體化無線遙測雨量站

2 一體化無線遙測雨量站管理和維護

2012 年 4 月一體化無線遙測雨量站開始運行，到現(xiàn)在已經(jīng)正常運行 2 年有余。

2.1 日常維護

分中心數(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)加強數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的管理和維護，日常維護工作如下：

1）加強分中心網(wǎng)絡(luò)通信的管理，確保網(wǎng)絡(luò)暢通。

2）定期對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) UPS 電源的自動切換功能進行試驗。

3）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)定定時自動備份數(shù)據(jù)庫），當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時能及時快速恢復(fù)。

4）定期對系統(tǒng)內(nèi)每臺計算機進行查毒和殺毒。

5）定期對系統(tǒng)的運行情況進行分析，及時發(fā)現(xiàn)和處理系統(tǒng)存在的隱患和問題，具體如，監(jiān)控測站是否有異常、漏報數(shù)據(jù)，分析確定問題源頭；監(jiān)控遙測站電壓，確定供電系統(tǒng)是正常的；監(jiān)控測站發(fā)報使用的信道，確定信道質(zhì)量，監(jiān)控暢通率，尋找低暢通率的原因；遠程按需提取補缺。

2.2 定期現(xiàn)場維護

一體化無線遙測雨量站定期現(xiàn)場維護如下：

1）清洗雨量筒、集水漏斗、翻斗，疏通排水孔，調(diào)整雨量計翻斗的限位螺絲，利用量杯校核雨量計精度，校核后，根據(jù)校核結(jié)果，加水測試雨量計數(shù)據(jù)的采集和傳輸是否正常；

2）脫開蓄電池和太陽能接收光板的連接插件，用萬用表檢查蓄電池和太陽能光板電壓，檢查充電電流是否正常；

3）檢查 RTU 基本功能、各項參數(shù)設(shè)置是否正確；4）檢查通信模塊通信是否正常；

5）檢測一體化遙測雨量站是否存在問題。

2.3 常見故障及排除

當大批站點沒有信號返回時，檢查接收系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，因特網(wǎng)是否暢通（各遙測站是以 GSM/ GPRS 為主通道，GSM/SMS 為備份通道），手機卡是否還有費用等。

當 1 個站點連續(xù) 5 h 沒有數(shù)據(jù)返回時（正常情況下整點小時是有數(shù)據(jù)返回的），該站點可能出現(xiàn)故障，應(yīng)該查看該站最后發(fā)回的來報編碼電壓是否出現(xiàn)告警（站點編號和年份之間的 11 代表電壓正常，01 則是電壓偏低了）。

當遙測站點沒有信號返回，需下站檢修，要帶足以下備件：好的免維護電池、GPRS 模塊（手機卡一起寫好）、充電控制器、主板、雨量計、太陽能板、檢修遙測站所需工具等。

根據(jù)運行經(jīng)驗積累，一體化遙測雨量站主要存在以下可能的故障：

1）手機模塊故障。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，刷新后網(wǎng)絡(luò)信號燈發(fā)送過程中還是一樣熄滅，檢查手機卡各項正常，則為手機模塊故障。

更換手機模塊后，重寫手機模塊參數(shù)，遙測站點發(fā)送信號正常。

2）手機卡故障。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，檢查手機卡，發(fā)現(xiàn)沒有信號，則為手機卡故障。

更換手機卡后，遙測站點發(fā)送信號正常。

3）手機卡接觸不良。故障現(xiàn)象為到站檢查，發(fā)現(xiàn)各儀器正常，就是發(fā)不出信息，為手機卡接觸不良故障。

打開手機模塊，取出手機卡，用橡皮擦拭手機卡，放回手機卡，重新測試，信號可以發(fā)出去，遙測正常。

4）主板個別元件故障。故障現(xiàn)象為，到站檢查，發(fā)現(xiàn)遙測站點各儀器都正常，主板顯示的各項數(shù)據(jù)正常，就是發(fā)不出信號，中心站收不到數(shù)據(jù)，且發(fā)送信號時，主板上的 U13 和 Q1 電子元件發(fā)熱，很燙手，此時要考慮主板問題。

經(jīng)檢查是 U12 芯片壞了，更換一個好的芯片（MAX232CPE），信號發(fā)送正常。

5）主板芯片接觸不良。故障現(xiàn)象為，到站檢查發(fā)現(xiàn)遙測站點各儀器都正常，主板顯示的各項數(shù)據(jù)正常，但發(fā)不出信號，中心站收不到數(shù)據(jù)，手機模塊數(shù)據(jù)發(fā)送時主板上的 U13 和 Q1 電子元件不發(fā)熱，可能是主板芯片接觸故障。

把主板管理發(fā)送的 U12 芯片（MAX232CPE）拔出來，擦試腳針，再放回去，遙測站點發(fā)送信號正常。

6）主板存在問題。故障現(xiàn)象為，到站檢查，供電系統(tǒng)正常，發(fā)現(xiàn)主板顯示屏不能顯示數(shù)據(jù)，則為主板問題。

更換主板后，遙測站點發(fā)送信號正常。

7）主板傳感器接口存在問題。故障現(xiàn)象為遙測站點信號返回正常，但分中心接收到的雨量一直是0，到站檢查，雨量傳感器沒有問題，則可能是主板傳感器接口故障。

更換主板后，遙測站點發(fā)送信號正常，接收到的雨量數(shù)據(jù)正常。

8）充電控制器故障。故障現(xiàn)象為，查最近返回的編碼發(fā)現(xiàn)電壓正常，初步判斷可能是主板或手機模塊有故障；到站檢查后，發(fā)現(xiàn)充電控制器的燈都不亮，測電瓶和太陽板的電壓正常，應(yīng)是充電控制器壞。

更換 1 個新的充電控制器，綠燈亮，遙測站點發(fā)送信號正常。

9）接線沒有接好。故障現(xiàn)象，2013 年 1 月初發(fā)現(xiàn)有幾個遙測站沒有信號返回，查最近返回的編碼，發(fā)現(xiàn)電壓過低，初步判斷可能是充電控制器壞了；到站檢查后，發(fā)現(xiàn)是太陽板線沒接上充電控制器。

由于電池過度放電，單靠太陽能充電是充不了的，只能更換新的電池。實踐表明 38 A?h 的電池在不充電的情況下可用 9 個月，一體化遙測雨量站雖然耗電少，但充電必須保證。

10）機箱進水。故障現(xiàn)象為，2013 年 9 月 9 日興業(yè)縣鐵南遙測站沒有信號返回，查最近返回的編碼電壓正常，可能是主板和手機模塊有問題，到站打開機箱發(fā)現(xiàn)機箱內(nèi)有一窩水，經(jīng)檢查水是從太陽能線和雨量線流到機箱內(nèi)的，因機箱外太陽能線和雨量線沒有下吊低于進線孔導(dǎo)致。

因機箱有水加上太陽的烘拷，機箱內(nèi)產(chǎn)生大量水汽，主板有許多地方生銹，手機模塊已壞，只能更換新手機模塊。

11）其它問題。時間不對，站號不對；測站類型變?yōu)閼?yīng)答模式等，只要改為正確參數(shù)即可。

3 結(jié)語

為減少各站點使用一體化無線遙測雨量站時的故障，保證自動測報系統(tǒng)的正常使用，提出以下建議：

1）在大容山蓮花頂建有 1 個一體化無線遙測雨量站，該地方霧氣重，雨量站經(jīng)常出現(xiàn)故障，后來把主板、手機模塊、充電控制器放入 1 個密封的箱子，再把密封的箱子放回機箱內(nèi)，此后該站不再出現(xiàn)故障。建議霧氣大、潮濕地方的雨量站點的主要電氣部件要加以密封。

2）一體化無線遙測雨量站雖然具有易安裝，占地少，易維護等優(yōu)點，但與分體式遙測雨量站（即雨量傳感器、太陽板放室外，遙測終端機、電池、充電控制器放在室內(nèi)）相比，故障比較多，如手機模塊和卡容易壞，主板容易出現(xiàn)故障，而分體式遙測雨量站很少出現(xiàn)這些問題。故在可安裝分體式遙測雨量站的站點，更傾向使用分體式遙測雨量站，減少風吹日曬雨淋，有利于保護遙測終端設(shè)備，延長使用壽命。

3）一體化無線遙測雨量站（主通道為 GPRS，備用通道為 SMS，并通過 Internet 將雨量數(shù)據(jù)傳回中心站）過度依賴移動運行商和 Internet，當遇狂風暴雨、臺風等惡劣天氣時，移動基站和 Internet 任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，中心站都接收不到遙測雨量站的數(shù)據(jù)，因此為應(yīng)對關(guān)鍵時刻（如惡劣天氣收不到雨量數(shù)據(jù)）的數(shù)據(jù)通信，建議考慮衛(wèi)星通信作為備份信道。

4）一體化無線遙測雨量站沒有避雷裝置，建議安裝避雷裝置[3]。

[1] 李祥坤.青海省中小河流遙測雨量站應(yīng)用與維護探討[J].人民珠江，2014 (3): 92-93.

[2] 饒健.GPRS 的遠程自動雨量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)[EB/OL].中國軍工網(wǎng).[2014-02-25].http://www.chinajungong.com/Solution/ 200803/5198.html.

[3] 中華人民共和國水利部.SL61-2003 水情自動測報系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2003: 15.

Management and Maintenance of Automatic Measuring and Reporting System for Integration of Wireless Telemetry Rainfall Station

FENG WanLi

(Yulin Hydrology and Water Resources Bureau of Guangxi Province,Yulin 537000,China)

Working principle of automatic measuring and reporting system for integrated wireless telemetric rainfall station is introduced.Combining with the application of automatic measuring system for small and medium-sized rivers integrated wireless telemetry rainfall station in Yulin city,the article summarizes daily maintenance of integrated wireless telemetry rainfall station,lists the common fault,analyzes the reasons and gives the solving method,puts forward the existing problems and suggestions.It provides reference maintenance utility for the hydrological automatic measurement and report systems of grassroots,especially for the national medium and small rivers,mountain torrents disasters hydrology telemetric system management.

integration;wireless telemetry rainfall station;automatic measuring;management;maintenance

P335

A

1674-9405(2015)01-0048-03

2014-11-13

馮萬里（1968－），男 ，廣西容縣人，工程師，主要從事水文情報預(yù)報、網(wǎng)絡(luò)管理和遙測站運行維護工作。