森林火險監(jiān)測站故障排查與維護(hù)

王 雨，趙鳳君，張大明，周 勇，劉慧娟，程 瑩，鐘殿偉，孫景花，章 林

(1．吉林省森林防火預(yù)警監(jiān)測指揮中心，吉林 長春 130022；2. 中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所，北京 100091；3.吉林省林業(yè)科學(xué)研究院，吉林 長春 130033；4.琿春市林業(yè)局，吉林 延邊 133300；5.吉林省林業(yè)信息中心，吉林 長春 130022；6.圖們市林業(yè)局，吉林 延邊 133100)

吉林省林業(yè)科學(xué)研究院承擔(dān)的中央財政林業(yè)科技推廣示范資金項目《森林火險監(jiān)測預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)推廣示范》在2016年通過了由吉林省林業(yè)技術(shù)推廣站組織的驗收。該技術(shù)現(xiàn)已在全國森林火險預(yù)警示范系統(tǒng)建設(shè)工程中得到廣泛應(yīng)用，累計推廣森林火險監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)3 761套，建立了相應(yīng)數(shù)量的森林火險監(jiān)測站，極大地帶動了全國森林火險監(jiān)測預(yù)警響應(yīng)體系建設(shè)，促進(jìn)了森林火災(zāi)預(yù)防科學(xué)化進(jìn)程，很大程度地降低了森林火災(zāi)發(fā)生頻率及森林火災(zāi)損失，有效地保護(hù)了人民群眾生命財產(chǎn)安全和森林資源，產(chǎn)生了顯著的生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益。在5 年多的生產(chǎn)使用過程中，設(shè)備運行狀態(tài)總體良好，但也會出現(xiàn)一些常見故障，作者針對這些常見故障及其產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并提出解決辦法，旨在為該站的應(yīng)用、維修與保養(yǎng)提供參考[1,2]。

1 森林火險監(jiān)測站組成

(1)氣象要素傳感器：包括雨量、溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速傳感器。

(2)數(shù)據(jù)采集器：包括氣象要素轉(zhuǎn)換器、控制器和接口。

(3)通訊終端：包括 GPRS/CDMA 或其他遠(yuǎn)距離通訊終端(如北斗)。

(4)電源：包括充電控制器、太陽能電池板、蓄電池。

(5)附件：包括接插件、避雷器、儀器箱、基座、支架和圍欄。

森林火險監(jiān)測站結(jié)構(gòu)見圖1[2]。

圖1 森林火險監(jiān)測站結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of forest fire risk monitoring station

森林火險監(jiān)測站的組成見圖2。

圖2 森林火險監(jiān)測系統(tǒng)各部分組成Fig. 2 The components of the forest fire risk monitoring system

2 監(jiān)測站正常運行的工作狀態(tài)

森林火險監(jiān)測站核心模塊為數(shù)據(jù)采集器，它由太陽能充電，蓄電池供電，在采集溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速，降雨量等要素后，通過GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸單元，發(fā)送給中心服務(wù)器。

以10點的數(shù)據(jù)采集為例。

(1)9:56分左右設(shè)備啟動，采集板上的紅燈開始閃爍。

(2)10:06分左右通訊模塊上的PWR燈亮起紅色，NET燈有綠色閃爍的情況。

(3)10:07分左右PWR燈在紅色的狀態(tài)下變成綠色，表明系統(tǒng)已連上中心服務(wù)器。

(4)10:08分左右PWR在綠色的狀態(tài)下有紅色閃爍，表明系統(tǒng)向中心服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)。

(5)10：10分左右采集板上的紅燈停止閃爍，同時通訊模塊上的NET燈和PWR燈滅掉，系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，這樣就完成了一次工作，到下一個整點時設(shè)備會再次啟動。

3 故障排查

3.1 中心無法接收數(shù)據(jù)

打開采集器蓋，首先觀察充電控制器，正常情況下應(yīng)該是燈1綠燈常亮，燈3或燈4有綠燈常亮或者閃亮，否則可能是電池饋電導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作。充電控制器實物見圖3，充電控制器待機、工作狀態(tài)及故障排查詳見表1。

圖3 充電控制器實物Fig. 3 Charging controller entity

表1 充電控制器待機、工作狀態(tài)及故障排查Tab.1 Standby, working status and troubleshooting of charge controller

檢查SIM卡是否正常，在通訊模塊中取出SIM卡，到手機中查看是否能通過GPRS上網(wǎng)，如不能，可能是SIM卡停機導(dǎo)致數(shù)據(jù)不能傳輸。通訊模塊實物見圖4。通訊模塊的待機、工作狀態(tài)及故障排查詳見表2。

圖4 通訊模塊實物Fig. 4 Communication module entity

表2 通訊模塊待機、工作狀態(tài)及故障排查Tab.2 Standby, working status and troubleshooting of communication module

采集板上的19、20、21、22、23接線柱負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸，可以將其拔下重新接線，然后插回，檢查接線是否牢固，否則會導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法傳輸。采集板實物見圖5。

圖5 采集板實物Fig. 5 acquisition board entity

3.2 某項數(shù)據(jù)無法正常顯示

采集板的1、2、3、4、15、16、17接線柱連接溫濕度傳感器，5、6、7、8、9接線柱連接風(fēng)向風(fēng)速傳感器。10、11接線柱連接雨量傳感器，12、13、14接線柱是電源。如果某一數(shù)據(jù)顯示不正?？梢韵葘㈦娫窗蜗?，然后重新接線后插回，通電查看是否能恢復(fù)正常。采集板待機、工作狀態(tài)及故障排查詳見表3。

表3 采集板待機、工作狀態(tài)及故障排查Tab.3 Standby, working status and troubleshooting of acquisition board

4 維護(hù)

要保證森林防火監(jiān)測站的正常運行，應(yīng)定期進(jìn)行維護(hù)和檢查，每個月需進(jìn)行兩次，并警惕危害性天氣如冰雹、臺風(fēng)帶來的危害。定期檢查設(shè)備(傳感器、電纜及圍欄)是否完好或丟失。如有破損或丟失，應(yīng)更換元件[3]。

4.1 溫濕度傳感器的維護(hù)

在進(jìn)行溫濕度傳感器維護(hù)時，用濕布輕輕擦拭其表面，擦拭干凈即可。

4.2 風(fēng)傳感器的維護(hù)

觀察風(fēng)傳感器轉(zhuǎn)動是否靈活，若有懷疑，可在1級風(fēng)時再觀察，若確實不靈活，應(yīng)予更換。冰雹、臺風(fēng)等災(zāi)害性天氣過后應(yīng)及時仔細(xì)檢查風(fēng)傳感器是否受損。

4.3 雨量傳感器的維護(hù)

雨量傳感器的核心部分為兩只翻斗，電子元件較少，理論上是最可靠的傳感器，但實際上易出現(xiàn)的問題最多，需要特別維護(hù)保養(yǎng)。一般主要是灰塵、樹葉、昆蟲等堵塞流水口或結(jié)網(wǎng)而影響翻斗翻轉(zhuǎn)。因此，應(yīng)經(jīng)常拆下筒體予以檢查。檢查時，輕取輕放，千萬不能撞擊翻斗而引起翻斗翻轉(zhuǎn)。旋下雨量筒外三顆固定螺絲，輕輕取下雨量筒外殼，并對外殼內(nèi)盛雨處進(jìn)行清潔，必要時取下中間過濾網(wǎng)。

4.4 采集器的維護(hù)

在日常維護(hù)時，應(yīng)注意采集器的整潔，保證上面無覆蓋物。

4.5 太陽能板的維護(hù)

定期擦拭太陽能板，清理周圍的雜草和樹木，保證太陽光能夠正常照射到太陽能板。

4.6 電纜的維護(hù)

如發(fā)現(xiàn)電纜有老鼠啃食現(xiàn)象，可適量投擲鼠藥，防止電纜受到損害。

4.7 場地維護(hù)

如果場地內(nèi)有雜草、灌木等，應(yīng)及時清理。