一体化无线遥测雨量站自动测报系统管理与维护

冯万里

（广西玉林市水文水资源局，广西 玉林 537000）

一体化无线遥测雨量站自动测报系统管理与维护

冯万里

（广西玉林市水文水资源局，广西 玉林 537000）

介绍一体化无线遥测雨量站自动测报系统的工作原理，结合玉林市中小河流一体化无线遥测雨量站自动测报系统应用情况，对一体化无线遥测雨量站的日常维护进行总结，列出常见故障，分析原因并给出解决方法，提出存在的问题及建议。为基层水文自动测报系统特别是全国中小河流、山洪灾害水雨情测报系统管理维护提供实用参考。

一体化；无线遥测雨量站；自动测报；管理；维护

0 引言

广西地处亚热带，雨量充沛，暴雨强度大，洪涝灾害频发，是我国重点防洪区域。目前仍有 280 多条流域面积在 200～3 000 km2的中小河流的雨水情监测基本处于空白状态，随着广西经济社会迅速发展，中小河流的洪涝灾害预防已成为广西防洪减灾工作体系的重要组成部分。为适应新时期防洪减灾和水资源保护及评价需求，2012 年广西中小河流水文监测系统共需新建及改造雨量站 1 894 处，其中玉林市水文水资源局建设 156 站。范围覆盖整个玉林市中小河流流域的一体化无线遥测雨量站均为露天安装，在玉林市水文系统是首次应用。近年各省市水文、防办等遥测雨量站大量选用露天的一体化无线遥测雨量站，因此了解一体化无线遥测雨量站工作原理，做好一体化无线遥测雨量站管理和维护是很有必要的。

1 一体化无线遥测雨量站工作原理

一体化无线遥测雨量站按照工程化要求设计而成，具有易安装，占地少，功耗低，无线覆盖距离远，维护成本低等优点，雨量站以高性能微控制器为核心，具有多通信信道、大容量数据存储及多传感器接口，是集数据采集、显示、存储、通信和远程管理等功能为一体的智能遥测数字终端设备。以GPRS 信道接入时，无线自动雨量监测站的通信费用是以数据流量计算的，费用低廉，而且有很强的地域适应空间，只要移动电话网络信号覆盖的地方都能通信，并可实时监测当地的降雨量。一体化无线遥测雨量站自动测报系统由全天候数据采集单元（主板是 YDH-1E 或 YDH-1E-WX）、翻斗式雨量计、太阳能充电系统、数据采集软件组成。可以实现降水量数据的自动监测、储存和传输，实现无人值守，具备全天候自动测报功能，巡检人员可通过数据中心实时查看降雨雨量和遥测站工作状态。

一体化无线遥测雨量站自动测报系统的工作原理：当翻斗式雨量计翻斗雨量达到 0.5 mm 时，翻斗翻转，触发磁敏开关（干簧管），雨量传感器输出信号（电脉冲信号）[1]，RTU（遥测终端）接收到信号后，根据设定雨量数据上报的时间及间隔控制通信模块工作，通过 GPRS 等数据终端将雨量数据包以无线传输方式发送出去，通过无线网络供应商转送到 Internet[2]，中心站前置接收系统经由 Internet 采集到雨量数据后，经分析处理存放在数据库，以供后台查询软件查询雨量数据。一体化无线遥测雨量站野外安装图如图1 所示。

图1 一体化无线遥测雨量站

2 一体化无线遥测雨量站管理和维护

2012 年 4 月一体化无线遥测雨量站开始运行，到现在已经正常运行 2 年有余。

2.1 日常维护

分中心数据采集系统接收和处理各遥测站发回的信息，应加强数据采集系统的管理和维护，日常维护工作如下：

1）加强分中心网络通信的管理，确保网络畅通。

2）定期对数据采集系统 UPS 电源的自动切换功能进行试验。

3）做好接收系统的备份（包括数据库备份，可在数据库中设定定时自动备份数据库），当系统出现故障时能及时快速恢复。

4）定期对系统内每台计算机进行查毒和杀毒。

5）定期对系统的运行情况进行分析，及时发现和处理系统存在的隐患和问题，具体如，监控测站是否有异常、漏报数据，分析确定问题源头；监控遥测站电压，确定供电系统是正常的；监控测站发报使用的信道，确定信道质量，监控畅通率，寻找低畅通率的原因；远程按需提取补缺。

2.2 定期现场维护

一体化无线遥测雨量站定期现场维护如下：

1）清洗雨量筒、集水漏斗、翻斗，疏通排水孔，调整雨量计翻斗的限位螺丝，利用量杯校核雨量计精度，校核后，根据校核结果，加水测试雨量计数据的采集和传输是否正常；

2）脱开蓄电池和太阳能接收光板的连接插件，用万用表检查蓄电池和太阳能光板电压，检查充电电流是否正常；

3）检查 RTU 基本功能、各项参数设置是否正确；4）检查通信模块通信是否正常；

5）检测一体化遥测雨量站是否存在问题。

2.3 常见故障及排除

当大批站点没有信号返回时，检查接收系统是否出现故障，因特网是否畅通（各遥测站是以 GSM/ GPRS 为主通道，GSM/SMS 为备份通道），手机卡是否还有费用等。

当 1 个站点连续 5 h 没有数据返回时（正常情况下整点小时是有数据返回的），该站点可能出现故障，应该查看该站最后发回的来报编码电压是否出现告警（站点编号和年份之间的 11 代表电压正常，01 则是电压偏低了）。

当遥测站点没有信号返回，需下站检修，要带足以下备件：好的免维护电池、GPRS 模块（手机卡一起写好）、充电控制器、主板、雨量计、太阳能板、检修遥测站所需工具等。

根据运行经验积累，一体化遥测雨量站主要存在以下可能的故障：

1）手机模块故障。故障现象为网络信号灯发送过程中熄灭，即 NET 掉线，刷新后网络信号灯发送过程中还是一样熄灭，检查手机卡各项正常，则为手机模块故障。

更换手机模块后，重写手机模块参数，遥测站点发送信号正常。

2）手机卡故障。故障现象为网络信号灯发送过程中熄灭，即 NET 掉线，检查手机卡，发现没有信号，则为手机卡故障。

更换手机卡后，遥测站点发送信号正常。

3）手机卡接触不良。故障现象为到站检查，发现各仪器正常，就是发不出信息，为手机卡接触不良故障。

打开手机模块，取出手机卡，用橡皮擦拭手机卡，放回手机卡，重新测试，信号可以发出去，遥测正常。

4）主板个别元件故障。故障现象为，到站检查，发现遥测站点各仪器都正常，主板显示的各项数据正常，就是发不出信号，中心站收不到数据，且发送信号时，主板上的 U13 和 Q1 电子元件发热，很烫手，此时要考虑主板问题。

经检查是 U12 芯片坏了，更换一个好的芯片（MAX232CPE），信号发送正常。

5）主板芯片接触不良。故障现象为，到站检查发现遥测站点各仪器都正常，主板显示的各项数据正常，但发不出信号，中心站收不到数据，手机模块数据发送时主板上的 U13 和 Q1 电子元件不发热，可能是主板芯片接触故障。

把主板管理发送的 U12 芯片（MAX232CPE）拔出来，擦试脚针，再放回去，遥测站点发送信号正常。

6）主板存在问题。故障现象为，到站检查，供电系统正常，发现主板显示屏不能显示数据，则为主板问题。

更换主板后，遥测站点发送信号正常。

7）主板传感器接口存在问题。故障现象为遥测站点信号返回正常，但分中心接收到的雨量一直是0，到站检查，雨量传感器没有问题，则可能是主板传感器接口故障。

更换主板后，遥测站点发送信号正常，接收到的雨量数据正常。

8）充电控制器故障。故障现象为，查最近返回的编码发现电压正常，初步判断可能是主板或手机模块有故障；到站检查后，发现充电控制器的灯都不亮，测电瓶和太阳板的电压正常，应是充电控制器坏。

更换 1 个新的充电控制器，绿灯亮，遥测站点发送信号正常。

9）接线没有接好。故障现象，2013 年 1 月初发现有几个遥测站没有信号返回，查最近返回的编码，发现电压过低，初步判断可能是充电控制器坏了；到站检查后，发现是太阳板线没接上充电控制器。

由于电池过度放电，单靠太阳能充电是充不了的，只能更换新的电池。实践表明 38 A•h 的电池在不充电的情况下可用 9 个月，一体化遥测雨量站虽然耗电少，但充电必须保证。

10）机箱进水。故障现象为，2013 年 9 月 9 日兴业县铁南遥测站没有信号返回，查最近返回的编码电压正常，可能是主板和手机模块有问题，到站打开机箱发现机箱内有一窝水，经检查水是从太阳能线和雨量线流到机箱内的，因机箱外太阳能线和雨量线没有下吊低于进线孔导致。

因机箱有水加上太阳的烘拷，机箱内产生大量水汽，主板有许多地方生锈，手机模块已坏，只能更换新手机模块。

11）其它问题。时间不对，站号不对；测站类型变为应答模式等，只要改为正确参数即可。

3 结语

为减少各站点使用一体化无线遥测雨量站时的故障，保证自动测报系统的正常使用，提出以下建议：

1）在大容山莲花顶建有 1 个一体化无线遥测雨量站，该地方雾气重，雨量站经常出现故障，后来把主板、手机模块、充电控制器放入 1 个密封的箱子，再把密封的箱子放回机箱内，此后该站不再出现故障。建议雾气大、潮湿地方的雨量站点的主要电气部件要加以密封。

2）一体化无线遥测雨量站虽然具有易安装，占地少，易维护等优点，但与分体式遥测雨量站（即雨量传感器、太阳板放室外，遥测终端机、电池、充电控制器放在室内）相比，故障比较多，如手机模块和卡容易坏，主板容易出现故障，而分体式遥测雨量站很少出现这些问题。故在可安装分体式遥测雨量站的站点，更倾向使用分体式遥测雨量站，减少风吹日晒雨淋，有利于保护遥测终端设备，延长使用寿命。

3）一体化无线遥测雨量站（主通道为 GPRS，备用通道为 SMS，并通过 Internet 将雨量数据传回中心站）过度依赖移动运行商和 Internet，当遇狂风暴雨、台风等恶劣天气时，移动基站和 Internet 任何一个环节出现问题，中心站都接收不到遥测雨量站的数据，因此为应对关键时刻（如恶劣天气收不到雨量数据）的数据通信，建议考虑卫星通信作为备份信道。

4）一体化无线遥测雨量站没有避雷装置，建议安装避雷装置[3]。

[1] 李祥坤.青海省中小河流遥测雨量站应用与维护探讨[J].人民珠江，2014 (3): 92-93.

[2] 饶健.GPRS 的远程自动雨量监测网络[EB/OL].中国军工网.[2014-02-25].http://www.chinajungong.com/Solution/ 200803/5198.html.

[3] 中华人民共和国水利部.SL61-2003 水情自动测报系统技术规范[S].北京：中国水利水电出版社，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

冯万里（1968－），男 ，广西容县人，工程师，主要从事水文情报预报、网络管理和遥测站运行维护工作。