酸雨自動觀測系統(tǒng)及其故障處理

李 瑩 趙振東 李文星 張 靜

（中國氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院河北分院，保定 071000）

關(guān)鍵字：酸雨 自動觀測系統(tǒng) 故障 維修

0 引言

pH<5.60 的液態(tài)降水、固態(tài)降水以及混合降水稱為酸雨［1］。酸雨不僅對生態(tài)系統(tǒng)、地球環(huán)境甚至是人體健康都存在著直接或潛在的危害，酸雨問題已受到學(xué)者們的廣泛關(guān)注［2，3］。自1992年起中國氣象局開始組建酸雨觀測網(wǎng)［4，5］，為防治酸雨污染提供寶貴的數(shù)據(jù)資料［6］。隨著科技發(fā)展，基層氣象臺站已經(jīng)實現(xiàn)了自動化建設(shè)［7］，酸雨自動觀測技術(shù)在業(yè)務(wù)中也能夠成熟應(yīng)用，酸雨觀測自動化將成為必然［8］。酸雨自動觀測系統(tǒng)除了能夠有效避免干沉降的影響外，還能減少酸雨人工采樣所產(chǎn)生的誤差，從而有效提高酸雨觀測質(zhì)量［9］。

中國氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院河北分院從2019年開始承擔(dān)全國酸雨觀測培訓(xùn)任務(wù)，致力于提升業(yè)務(wù)人員的酸雨觀測理論水平及實際動手能力。本文闡述的酸雨自動觀測系統(tǒng)為TCYⅠ1型（以下簡稱“分體式”）和TCYⅡ1型（以下簡稱“一體式”）兩類酸雨自動觀測系統(tǒng)，為了提高酸雨觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量，確保酸雨自動觀測設(shè)備的正常使用及維護，現(xiàn)將“分體式”及“一體式”的酸雨自動觀測設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理、操作測量、系統(tǒng)故障分析及處理方法詳細(xì)闡述如下。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作流程

根據(jù)酸雨自動觀測系統(tǒng)采樣和分析部分結(jié)構(gòu)及安裝位置的不同，可分為“分體式”和“一體式”。圖1、圖2分別為“一體式”、“分體式”酸雨自動觀測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖?！耙惑w式”酸雨自動觀測系統(tǒng)是安裝在室外觀測場，由降水采樣器和降水樣品分析儀兩部分組成的 全自 動一 體化 分析 儀［10?13］?！胺煮w式”酸雨自動觀測系統(tǒng)由降水采樣器和室內(nèi)降水樣品分析儀組成，其中室內(nèi)降水樣品分析儀安裝于室內(nèi)，降水采樣器安裝在室外觀測場［14，15］。

圖1 一體式酸雨自動觀測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 分體式酸雨自動觀測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

兩類酸雨自動觀測系統(tǒng)的工作流程大致相似（見圖3），均能完成自動采集降水樣品，測量樣品的pH 值、電導(dǎo)率和溫度，上傳數(shù)據(jù)至ISOS，自動校準(zhǔn)和自檢工作，兩者差別主要體現(xiàn)在，“一體式”酸雨自動觀測系統(tǒng)能夠自動完成采樣桶清洗、采樣袋更換、將降水樣品轉(zhuǎn)移至降水樣品自動分析儀等工作?！胺煮w式”酸雨自動觀測系統(tǒng)需要借助人工完成采樣袋更換、將降水樣品轉(zhuǎn)移至降水樣品自動分析儀等工作。

圖3 酸雨自動觀測系統(tǒng)工作流程圖

2 系統(tǒng)校準(zhǔn)

“一體式”酸雨自動觀測系統(tǒng)和“分體式”酸雨自動觀測系統(tǒng)的校準(zhǔn)類型是一致的［16］，分為人工校準(zhǔn)和自動校準(zhǔn)兩類，一般情況下以自動校準(zhǔn)為主，當(dāng)自動校準(zhǔn)出現(xiàn)故障或檢修時候可使用人工校準(zhǔn)，人工校準(zhǔn)可以校準(zhǔn)溫度、pH 以及EC，具體參照表1。人工校準(zhǔn)的特點為耗時短，需注意灰塵等雜物污染。自動校準(zhǔn)的特點為耗時較長，不需人工干預(yù)。

表1 酸雨自動觀測系統(tǒng)校準(zhǔn)

3 故障分析及處理

在酸雨自動觀測系統(tǒng)的使用過程中，不可避免的會碰到故障，下面將分類簡述幾種故障的處理方法。

3.1 “一體式”酸雨自動觀測系統(tǒng)

3.1.1 測試結(jié)果類

（1）界面提示電導(dǎo)率測試結(jié)果為0

處理方法：

①查看過濾器是否堵塞或手動打開機蓋看漏斗是否堵塞；

②打開機蓋，查看分析系統(tǒng)管路接頭是否漏水；

③進入“調(diào)試”界面，查看所標(biāo)記的泵、閥是否正常工作；

④進入“校準(zhǔn)”界面中的EC 校準(zhǔn)功能，在電導(dǎo)槽有電導(dǎo)液時，使用EC 校準(zhǔn)功能，查看是否有讀回數(shù)值。

（2）pH 數(shù)據(jù)與人工數(shù)據(jù)相比誤差大

①自查過濾器是否按時更換，建議更換周期為1 個月；

②查看集雨桶內(nèi)是否存在樹枝、樹葉、灰塵、蜘蛛網(wǎng)等影響數(shù)據(jù)質(zhì)量的異物；

③可依情況考慮更換分析系統(tǒng)管路，建議更換周期為兩年。

3.1.2 系統(tǒng)校準(zhǔn)類

（1）自動校準(zhǔn)沒反應(yīng)

①進入“校準(zhǔn)”頁面中的自動校準(zhǔn)功能中是否有勾選自動校準(zhǔn)選項；

②可嘗試重新啟動自動觀測設(shè)備，觀察一下設(shè)備自動校準(zhǔn)情況。

（2）pH 自動校準(zhǔn)失敗

①自查是否正確存放標(biāo)準(zhǔn)液，標(biāo)準(zhǔn)液是否在保質(zhì)期內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)液是否出現(xiàn)渾濁、發(fā)霉或沉淀等現(xiàn)象，如有以上任意一種情況，可重新更換標(biāo)準(zhǔn)溶液，標(biāo)準(zhǔn)液的正常存放周期為6個月；

②進入“校準(zhǔn)”界面的溫度校準(zhǔn)功能，讀取溶液的溫度，查看溫度是否正常；

③打開機蓋，拆下pH 電極線的轉(zhuǎn)接頭，直接用線和線直接相連；

④更換pH 電極，如還不能校準(zhǔn)，則返修測量板，pH 電極的正常更換周期為1年。

（3）EC 自動校準(zhǔn)不通過

①自查是否正確存放標(biāo)準(zhǔn)液，標(biāo)準(zhǔn)液是否在保質(zhì)期內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)液是否出現(xiàn)渾濁、發(fā)霉或沉淀等現(xiàn)象，如有以上任意一種情況，可重新更換標(biāo)準(zhǔn)溶液，標(biāo)準(zhǔn)液的正常存放周期為6個月；

②進入“校準(zhǔn)”界面的溫度校準(zhǔn)功能，讀取溶液的溫度，查看溫度是否正常；③更換EC 電極，如還不能校準(zhǔn)，則返修測量板，EC 電極的正常更換周期為1年。

3.1.3 模塊故障類

（1）pH 模塊故障

①檢查通訊線路，查看pH 測量板與主控板之間是否通訊異常；

②更換pH 電極，查看是否是因為pH 電極故障；③查看是否是因為pH 測量板故障。

（2）EC 模塊故障

①檢查通訊線路，查看EC 測量板與主控板之間是否通訊異常；

②更換EC 電極，查看是否是因為EC 電極故障；

③查看是否是因為EC 測量板故障。

3.1.4 其他類

（1）電極保養(yǎng)液結(jié)晶

用干凈的濕布輕輕擦除電極上的結(jié)晶，并用蒸餾水清洗分析槽干凈（至少清洗5次），重新配置3mol/L 的氯化鉀溶液放入分析槽中。

（2）集雨桶內(nèi)積水

①進入“設(shè)置”界面的“時間參數(shù)”功能中，將接雨漏斗排空時間設(shè)置為500秒，后觀察桶內(nèi)積水情況；

②可嘗試重新啟動自動觀測設(shè)備，觀察一下桶內(nèi)積水情況。

（3）設(shè)備使用中跳閘

①打開機蓋，查看設(shè)備內(nèi)部是否存在明顯異常現(xiàn)象；

②查看實際電流是否超過總空氣開關(guān)所能承受的最大電流。

（4）主機靠內(nèi)側(cè)有水珠

進入“設(shè)置”界面，調(diào)整溫度綜合控制器設(shè)置溫度。當(dāng)機柜內(nèi)溫度達到12 ℃時，開啟加熱功能，直至17 ℃停止加熱；當(dāng)機柜內(nèi)溫度達到28 ℃時，開啟制冷功能，直至23 ℃停止制冷。

（5）開關(guān)蓋異常

①檢查開關(guān)蓋電機的兩根控制線是否互換接錯；

②檢查外部供電是否穩(wěn)定；

③檢查蓋檢測擋片是否等高。

3.2 “分體式”酸雨自動觀測系統(tǒng)

“分體式”酸雨自動觀測系統(tǒng)的故障分析與處理方法中的測量結(jié)果類、系統(tǒng)校準(zhǔn)類與模塊故障類與“一體式”酸雨自動觀測系統(tǒng)相差不大，下面將主要分析其不同之處。

3.2.1 其他類

（1）室外機開關(guān)蓋異常

①檢查電機是否正常工作，嘗試手動進行開關(guān)蓋操作；

②查看電機是否缺少潤滑油，打開機蓋，在液壓桿處加潤滑油；

③進入“設(shè)置”界面的時間參數(shù)功能中，將超時設(shè)置為60s。

（2）室外機感雨器溫控錯誤報警

進入“設(shè)置”界面，重新設(shè)置感雨器溫控加熱閾值。建議設(shè)置當(dāng)環(huán)境<5 ℃時，T2 加熱至15 ℃；當(dāng)5 ℃<環(huán)境<15 ℃時，T2<環(huán)境+5 ℃時加熱。

4 結(jié)語

為了提高酸雨觀測能力，不受其他氣象環(huán)境的影響，實現(xiàn)pH 值、電導(dǎo)率、降水量等酸雨項目的自動觀測和數(shù)據(jù)上傳，同時保證氣象觀測中獲取準(zhǔn)確的酸雨觀測數(shù)據(jù)，酸雨自動觀測已成為一種必然趨勢。影響酸雨自動觀測系統(tǒng)高效運行的因素也就成為我們需要深入考慮的問題，由于酸雨自動觀測系統(tǒng)投入業(yè)務(wù)使用時間較短，且很多站點沒有專職酸雨觀測人員，當(dāng)設(shè)備一旦損壞，維修維護設(shè)備必然花費一定的人力、財力與物力，那么觀測人員必須正確的使用、維護酸雨自動觀測系統(tǒng)，從而有效保證酸雨觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量。