水情自动测报系统故障分析及对策措施
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摘 要：近年来，水情自动测报系统在水文、防汛领域的应用十分广泛，在防洪、渡汛方面正发挥着越来越重要的作用。但在日常的运行中，系统难免不会不发生故障，为了使其有效发挥作用，必须对其故障进行分析和采取必要的对策。本文就水情自动测报系统的常见故障进行分析，并提出相关的对策，有助于系统更好地发挥作用。
关键词：水情自动测报系统；故障；维护；对策
中图分类号：TV123 文献标识码：A
1 水情自动测报系统概述
水情自动测报系统是集遥测、通信、计算机和网络等技术一体的，在流域内实现实时水情、水资源信息自动数据采集、传输、处理入库等，为防汛指挥和水资源调度提供信息的系统。系统主要由遥测站、中心站组成，还有中继站、通信信道及处理软件等。
①遥测站。遥测站是系统的重要部分，是水情信息采集、传输的起点。在遥测终端控制下，数据采集传感器自动完成被测参数的采集，将取得的数据经过预处理后存入存贮器，并通过设定的通信信道完成数据传输。
②中心站。中心站是系统的另一重要部分，是水情信息传输的终结点。中心站收集到遥测站水情信息后，首先进行解码、检查、纠错、存储，在相关管理软件下进行“标准化”处理之后，进行显示、打印、等数据输出并根据需要将生成成果报送给上级和有关部门。
结合已建水情自动测报系统运行情况，从系统故障主要在翻斗雨量计、GSM通信终端，电源和避雷系统等几个方面。
2.1 翻斗雨量计方面出现的故障
翻斗雨量计是目前国内水情自动测报系统中应用最广泛的雨量传感器。该雨量传感器由筒身、底座、内部翻斗结构三大部分组成，筒身和底座都是固定结构的钢部件，除物理损坏外一般不会出现问题，其关键部位在于翻斗结构部分。翻斗结构部分可分作4类元器件，即翻斗、轴承、磁钢、干簧管。
翻斗结构是雨量传感器最常见问题发生部位，常见问题概括为3个方面：
（1）翻斗沉沙。翻斗雨量计翻斗一般由不锈钢或工程塑料制成，工作时与雨水直接接触，雨水中夹带的沙尘容易沉积在翻斗内，改变了翻斗容量和平衡状态，从而改变翻斗翻转水量，影响翻斗雨量计精度。
为解决沉沙问题，要做雨量计日常维护，定期检查、清理通水道，有泥沙时用清水清洗翻斗。
（2）钢轴磨损。翻斗不锈钢轴支撑在钢玉轴承中，两者之间存在机械摩擦，长期运行使轴颈磨损、氧化或轴变形，降低翻斗翻转的灵活性，还可能导致改变磁钢与干簧管的配合距离，影响翻斗正常工作。解决钢轴磨损的办法是经常清洗轴承孔，减少钢轴与轴承之间摩擦，发现问题及时更换钢轴或轴承。
（3）磁钢退磁。磁钢为永磁合金，一般具有良好、稳定的磁性能，但使用日久依然不可避免存在老化退磁现象，直接影响雨量传感器信号输出效果，此时必须更换新的磁钢。
另外一种情况是外界因素引起的磁钢与干簧管距离变大出现类似退磁现象，该情况比较多见，此时只要调整磁钢与干簧管配合距离即可。
（4）干簧管疲劳。干簧管又叫磁敏开关，安装在雨量计支架上，它是由一空心玻璃管内密封着的一对导磁簧片（接点）组成，当磁钢接近干簧管，磁场磁化接点簧片分别为N、S极、异性相吸，开关闭合，电路导通，发出电脉冲信号。作为接点的导磁簧片，存在金属疲劳的问题，使得干簧管都有触点寿命限制，干簧管寿命到期或损坏将引起雨量计故障现象不可排除，在出现该问题时，必须更换干簧管。
2.2 GSM通信终端故障
GSM即全球移动通信系统，它是一种典型的开放式数字蜂窝移动通信系统，可以与各种公用通信网实现互联互通。GSM系统开放有基本的话音业务、数字承载业务、补充业务以及与ISDN相关的各种业务，水文自动测报系统多应用其数字承载业务。
GSM系统由4个子系统组成，他们是移动台/MS、网络子系统/NSS、基站子系统/BSS和操作维护子系统。移动台指的是通常所用的移动通信终端设备，使用时要配备有用户识别模块/SIM卡，在水文自动测报系统中，“移动台”其实就是指GSM通信终端设备。基站子系统/BSS包括了GSM系统中无线通信部分的所有设施，与移动台和网络子系统交换机之间实现无线连接；网络子系统也称交换子系统，由一系列功能实体构成，包括移动业务交换中心MSC、归属位置寄存器HLR、访问者位置寄存器VLR等；运行维护子系统时操作人员与系统设备之间中介，实现了系统集中操作与维护。在水文自动测报系统中，除移动台之外，其余子系统归属于GSM通信公用设备，跟系统建设无直接关系，一般系统建设也影响不到这些子系统的建设。
从设备硬件角度说，水文自动测报系统GSM通信设备可分为MS和SIM卡两部分，随着GSM通信技术完善和提高，系统安装调试完成后硬件上基本是很少出现问题。而困扰GSM通信的难题就是公用通信网络不能保障，如遇见暴风强降雨天气，可能造成大面积区域停电，GSM基站子系统陷入瘫痪，从而中断通信服务，而水情自动测报工作越是在恶劣天气越是必要。
另外，GSM运营商有时会修改通信协议，造成与系统建设中数据采集终端中通信协议不一致，造成通信故障，这时候就需要重新修改数据采集终端程序，加大系统维护工作量。基于GSM通信以上两方面的问题，将大大困扰GSM在水情自动测报系统中的应用和推广。
2.3 电源系统故障
水情自动测报系统中大多遥测站地处偏僻，供电条件恶劣，不具备交流供电条件或交流供电不稳定，电源系统绝大多数采用太阳能电池浮充蓄电池供电。太阳能浮充蓄电池供电方式不受人为因素干扰，基本不需要维护，具备这2项优点的同时也带来了相应的弊端，主要表现在以下2个方面。
（1）充电控制器故障引起不能充电
充电控制器安装在太阳能电池板和蓄电池之间，控制太阳能电池向蓄电池充电，当蓄电池已充足电，电压达到一定值时，充电控制器自动切断充电电路保护蓄电池以防过充损坏，当太阳能输出电压小于蓄电池电压时，充电控制器内的二极管能防止反充电，从而有效保护蓄电池。
（2）蓄电池长期高压下工作缩短工作寿命
蓄电池长期在高压下运行，得不到较多放电后低压运行机会，而蓄电池应该在有充分放电的循环下工作才有利于蓄电池工作寿命和工作性能。系统用电少，电池长期浮充、亏损，解决的办法就是定期进行人工放电，将蓄电池电压降低后再充电，这样有利于蓄电池性能发挥并延长其使用寿命。
2.4 避雷系统损坏引起的系统故障
雷电对水文自动测报系统有很大的损坏性，主要表现在两方面，一种是直击雷的影响，主要表现为直接击中室外高处的物体，如室外通信天线、安装在水位塔上的超声波水位计、杆式雨量计、太阳能电池板、空架的电源线或信号线等都可能受到直击雷的威胁；另一种是感应雷的影响，就是避雷针接闪器保护范围之内，不会遭受直击雷的影响，但是由于雷电，发生电磁感应，天馈线、信号线、电源线及其它导体内将产生感应过电压，在导体内产生电流传入设备。
（1）避雷针引雷
安置在高处的避雷针，本身具备良好的引雷条件，使得发生雷击放电几率增大，如果避雷系统接地地网连接效果不好，接地系统内部将产生较大的电位差，非但不能起到避雷效果，还将成为引雷隐患，增加雷电灾害。即便防雷效果良好，而感应雷的影响是不可避免的。
（2）避雷器损坏
避雷器一旦超过保护范围，非但不能保护设备，自己也将产生损坏，不能自动恢复，而使系统陷于瘫痪。
结语
水库水情测报自动化系统肩负着水库实时水情信息的收集与处理任务。该系统能否正常运行，直接影响到水库的防洪与调度。因此，必须切实加强水情自动测报系统的运行管理和维护，一旦运行过程中出现故障，须采取了相应的处理对策，这样才能更好地发挥系统在防汛和水文预报中的作用。
参考文献
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[2] 姜国忠，贾朝晖.参窝水库水情自动测报系统的故障及处理[J].东北水利水电，2003（06）.