菏澤市國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)工程運(yùn)行維護(hù)措施

王捷音 ，李 巖 ，丁福敬

（1.菏澤市水文局，山東 菏澤 274000；2.山東共盈水利技術(shù)咨詢有限公司，山東 菏澤 274000）

地下水監(jiān)測(cè)研究工作是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，是水利、水文事業(yè)的重要組成部分。地下水位監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性是對(duì)地下水資源進(jìn)行評(píng)價(jià)和開(kāi)發(fā)利用的基礎(chǔ)依據(jù)，對(duì)地下水動(dòng)態(tài)進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)是科學(xué)管理地下水資源的重要基礎(chǔ)工作。國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)工程的實(shí)施實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、傳輸、存儲(chǔ)，提升了地下水監(jiān)測(cè)水平。

為進(jìn)一步掌握地下水資源狀況，水利部開(kāi)展了國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)工程，并在菏澤市新建71處地下水水位自動(dòng)觀測(cè)站（井），地下水水位自動(dòng)觀測(cè)站采用壓力式智能地下水位監(jiān)測(cè)儀。為全面了解地下水位監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀況，保證國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正常運(yùn)行，菏澤市水文局對(duì)國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)工程（菏澤地區(qū)）地下水監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行對(duì)比校測(cè)，通過(guò)本次儀器校測(cè)工作，分析了壓力式智能地下水位監(jiān)測(cè)儀常見(jiàn)的故障和數(shù)據(jù)傳輸精度不高的原因，并采取了相應(yīng)的解決方法，保證了國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正常運(yùn)行。

1 地下水監(jiān)測(cè)儀的組成及工作原理

壓力式智能地下水位監(jiān)測(cè)儀采用先進(jìn)的隔離型擴(kuò)散硅敏感元件制作而成，直接投入容器或水體中即可精準(zhǔn)測(cè)量出水位計(jì)末端到水面的高度。地下水位監(jiān)測(cè)儀主要由數(shù)據(jù)傳輸裝置（RTU）和壓力式水位計(jì)兩個(gè)部分組成。通過(guò)水位壓力與水深成正比原理，運(yùn)用探頭傳感器硅敏感元件計(jì)算水位數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)線引出地表接入遠(yuǎn)程自動(dòng)化采集系統(tǒng)，并通過(guò)GPRS方式將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心軟件管理平臺(tái)。壓力式智能地下水位監(jiān)控測(cè)能較好的對(duì)地下水位進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集，擺脫了以往人工監(jiān)測(cè)帶來(lái)的監(jiān)測(cè)頻次不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)不確定等因素，使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更具有科學(xué)性。因此，從數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕驹沓霭l(fā)，來(lái)分析和判斷地下水位監(jiān)測(cè)儀在傳輸過(guò)程中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題，是問(wèn)題解決的基本出發(fā)點(diǎn)。

2 運(yùn)行維護(hù)存在的問(wèn)題及對(duì)策

2.1RTU采集數(shù)據(jù)

在對(duì)國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)井進(jìn)行校測(cè)的時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)RTU接收軟件無(wú)法采集到RTU數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑韽囊韵聨讉€(gè)方面逐步對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析：

1）RTU硬件故障及處理。RTU主板受潮損壞及電池壽命縮短是RTU硬件的主要故障，主要發(fā)生在地下水埋深較淺的監(jiān)測(cè)井。其原因是由于井口保護(hù)設(shè)施封閉過(guò)嚴(yán)，測(cè)量井口（安放儀器檢測(cè)及人工測(cè)量預(yù)留口）無(wú)密封設(shè)施，容易造成井底大量水汽上升，而保護(hù)設(shè)施出氣孔較小造成保護(hù)設(shè)施內(nèi)水汽過(guò)大；再者由于RTU密封盒安裝密封松動(dòng)或存在損壞，這些原因均會(huì)造成RTU主板及電池受潮而損壞，這就需要更換主板及電池。由此以上原因形成的RTU受損，可采取改進(jìn)RTU密封盒，定時(shí)檢修與更換盒內(nèi)密封條；加放干躁劑減輕設(shè)備受潮程度；采用防潮、不易變形等材料對(duì)保護(hù)桶內(nèi)測(cè)量井口進(jìn)行臨時(shí)封口，減少井內(nèi)水汽向桶內(nèi)散發(fā)。

由于國(guó)家地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)井每年水質(zhì)取樣、儀器設(shè)備校核、更換電池等都要對(duì)RTU進(jìn)行外殼拆卸，因而會(huì)造成RTU內(nèi)部配件松動(dòng)，部分線路短路，無(wú)法將數(shù)據(jù)正常傳送。建議工作人員嚴(yán)格按照壓力式智能地下水位監(jiān)測(cè)儀操作規(guī)范操作，避免因人為因素造成的RTU損壞。

2）SIM卡故障與處理。SIM卡出現(xiàn)故障，主要是受到人為因素、自身因素的影響。比測(cè)技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)時(shí)，打開(kāi)RTU發(fā)現(xiàn)SIM卡槽未正確插入主板卡槽內(nèi)，或 SIM卡沒(méi)有插入，這是由于施工人員的工作疏忽造成。維護(hù)人員將SIM卡插好后，將卡槽放入主板固定位置，重新啟動(dòng)后，RTU數(shù)據(jù)傳輸恢復(fù)正常，接受軟件收到定時(shí)信息。

當(dāng)RTU軟件未接收到定時(shí)信息時(shí)，確保RTU內(nèi)SIM卡插入正常的情況下，需要檢查SIM卡是否損壞或欠費(fèi)、與卡座是否接觸良好。檢查SIM卡供電部分，查看電池是否存在供電不足或電弱現(xiàn)象，如有請(qǐng)及時(shí)更換電池；檢查供電開(kāi)關(guān)周邊電阻或電容組件是否存在脫焊或腐蝕，如有則需要更換新的電路主板。

3）RTU傳輸信號(hào)故障與處理。鏈接傳輸信號(hào)主要通過(guò)SIM卡傳送，而SIM卡傳送出現(xiàn)的信號(hào)不穩(wěn)定，與RTU設(shè)備、外界人為干預(yù)、安裝區(qū)域等情況相關(guān)。RTU設(shè)備本身在生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝等過(guò)程都會(huì)受各種不確定因素的影響，因此存在方方面面的問(wèn)題，如果出SIM卡傳送信號(hào)不穩(wěn)定，建議先排查一下RTU設(shè)備本身是否正常運(yùn)行。

國(guó)家地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)井通常建設(shè)在居住區(qū)域附近，便于人員看管，然而也會(huì)受人員流動(dòng)及生活需求影響，居住地拆遷、地方改造等都會(huì)對(duì)地下水監(jiān)測(cè)設(shè)備帶來(lái)影響，對(duì)信號(hào)傳輸造成干擾。監(jiān)測(cè)設(shè)備周邊的移動(dòng)基站故障或不穩(wěn)定也是造成信號(hào)強(qiáng)度不穩(wěn)定的因素。設(shè)備安裝前期應(yīng)對(duì)周邊區(qū)域進(jìn)行勘探，觀測(cè)站周邊環(huán)境，盡量排除干擾因素。設(shè)備安裝后應(yīng)定期校測(cè)維護(hù)，根據(jù)所在區(qū)域的信號(hào)強(qiáng)度情況選擇信號(hào)較好的通訊卡，調(diào)整天線放置位置及方向，采用高頻率天線提高信號(hào)接收靈敏度，改進(jìn)信號(hào)接受設(shè)備，確保信號(hào)傳輸強(qiáng)度。

2.2 水位計(jì)傳感器監(jiān)測(cè)端

水位傳感器是一種用于水位和水溫測(cè)量的儀器端，采用先進(jìn)的混合感應(yīng)系統(tǒng)處理技術(shù)研發(fā)，通過(guò)水壓不同狀態(tài)下進(jìn)行監(jiān)測(cè)，克服了傳統(tǒng)因素的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)水位和溫度自動(dòng)記錄。

通常在校測(cè)水位過(guò)程中遇到數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)不穩(wěn)定或長(zhǎng)期傳送固定值數(shù)據(jù)，出現(xiàn)這種情況首先排查傳感器是否可以正常運(yùn)行；其次檢查傳感器是否處于懸空狀態(tài)，如果是因傳感器端懸空而出現(xiàn)長(zhǎng)期不變的固定數(shù)值，在排除觀測(cè)井干涸的情況下，就需要我們?cè)谛y(cè)時(shí)重新布線設(shè)置；再次，由于地下水水位補(bǔ)給所帶來(lái)的混濁物長(zhǎng)期處于靜止?fàn)顟B(tài)而累積，附著在傳感器的表面，如果不定時(shí)清理也會(huì)對(duì)傳感器傳送數(shù)據(jù)造成影響。

在排除上述因素情況下，仍有些地下水監(jiān)測(cè)站傳送的數(shù)值為長(zhǎng)期不變的固定數(shù)值，則是由于水位計(jì)精度滿足不了監(jiān)測(cè)要求，需要更換水位傳感器設(shè)備。

3 結(jié)語(yǔ)

國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)工程的建成為菏澤市地下水監(jiān)測(cè)提供了有利的技術(shù)支撐，較好地完善了地下水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的空缺；彌補(bǔ)了以往人工測(cè)量帶來(lái)的缺報(bào)、漏報(bào)、監(jiān)測(cè)不及時(shí)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存在誤差等不足，提高了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)效性和準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、傳輸、存儲(chǔ)與分析，提升了地下水監(jiān)測(cè)水平，為地下水的生態(tài)環(huán)境平衡、避免過(guò)度開(kāi)采，以及地下水的可持續(xù)利用創(chuàng)造有利條件。

確保國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)設(shè)備更好的穩(wěn)定運(yùn)行，要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況制定出常規(guī)的維護(hù)維修方案，定期對(duì)地下水監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行巡檢和校測(cè)，對(duì)RTU內(nèi)電池進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，延長(zhǎng)RTU的使用壽命。加強(qiáng)保護(hù)桶的防潮措施，提升卡槽便捷性，使SIM卡方便插拔，增加對(duì)SIM卡檢測(cè)通信設(shè)備，避免SIM卡對(duì)數(shù)據(jù)傳輸造成的影響。升級(jí)或改造RTU，使用無(wú)線連接功能或手機(jī)APP遠(yuǎn)程操作功能，減少人為因素對(duì)RTU帶來(lái)的損壞，盡力保證國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)菏澤市地下水動(dòng)態(tài)的有效監(jiān)控，為水資源可持續(xù)利用和實(shí)施最嚴(yán)格水資源管理制度提供基礎(chǔ)支撐。