百色水文遥测站点常见故障分析

龚然会

（百色市水文水资源局，广西 百色 533000）

百色水文遥测站点常见故障分析

龚然会

（百色市水文水资源局，广西 百色 533000）

介绍百色水文局所管辖的雨量站、水位站等569个遥测站近年来所采用的新技术、新方法，并分析遥测系统组成模块的特点，针对遥测系统站点多年运行中所发生的故障，归纳出遥测站点常见故障及相应的维修方法。

雨量站；水位站；遥测系统；故障分析；故障处理；百色

1 概述

百色市位于广西壮族自治区的西部，境内地貌类型复杂，降雨分布不均匀，特别是受恶劣天气影响每年都会发生较大的洪水，是泥石流易发区之一。2007～2015年，百色水文局分批新建15个水文站，48个水位站，417个雨量站，2个墒情站，改造48个雨量站，使得百色水文局报汛站点总数由原来的79个增加到569个并全部为遥测站点。采用的RTU（采集主板）在功能上从开始的能满足基本的雨量、水位测量、本地存储及通过GPRS/GSM平台自动发送数据等功能，逐步发展到外形一体化设计、组网方式灵活、大容量存储、数据互为备份等新功能，目前百色水文局遥测站点使用的新技术主要体现在如下几个方面：

（1）偏远水位站采用北斗卫星进行备份，当GPRS信道不通时自动切换到卫星信道。

（2）重要水文站点采用新型RTU，可以控制DTU发射模块以休眠或实时在线模式工作、控制视频设备对断面进行高清拍照并直接发送数据到水文站值班室进行显示，以便实时监测水文站河道水势情况。

（3）部分新建站点增加视频及环境综合监测管理系统，有实时监测水文站河道水势情况及防盗报警功能，并能联网到中心机房发出声音告警。

（4）雨水情监控及短信提醒功能。通过开发雨水情监控及短信提醒软件，当雨、水情信息达到相应的报警值时，通过语音或者手机短信的形式提醒值班员。

2 常见故障分析

遥测系统为新时期下水文测报、预报工作带来便利的同时，也存在需要依赖运营商的GPRS/GSM平台、遥测系统各组成部分经常会出现各类故障，如何进行管护，确保遥测系统正常运行，是水文日常工作中的一个重要议题。

目前一个标准遥测系统组成包括RTU、DTU模块、SIM卡、蓄电池、太阳能充电控制器、太阳能板、雨量传感器、水位传感器、各类连接线等部件。部分情况特殊的站点还包括一些额外配件如格雷码转485模块、水位分路器、小功率电台、北斗卫星终端、摄像头等。

2.1 RTU常见故障分析

百色水文遥测站点使用的RTU大部分为北京金水燕禹科技有限公司生产的，本文中RTU故障分析以该公司的产品为例。在维修过程中总的原则是：首先关机再开机，看故障是否排除；其次按面板RESET键，看是否排除；再次提取固态数据，初始化RTU，看是否排除；最后运用分段独立排查法和监控手段，逐一排除。

在多年检修的过程中，我们发现RTU最常见的故障主要有以下几个方面：

（1）蜂鸣器不响或长鸣。①蜂鸣器如不响，则检查主板电压显示是否为0，若是，则检查2A保险管、三极管9013等有无故障；②蜂鸣器如长鸣，则先按上面提到的维修总的4点原则操作一遍，如问题仍存在，则检查LP2954电压是否正常；检查各部位连接线是否有短路现象；检查主板CPU是否松动或有其他不正常的地方；排查有无发热器件，主板有无雷击痕迹。

（2）液晶屏无显示或花屏。①如开机正常，液晶屏无显示或花屏，首先检查12 V IN端子电压、LP2954电压、CPU第9脚电压是否正常、VCC是否为5 V，如上述电压都正常，则关掉终端机电源，检查液晶与主板的连接线是否正常，复位、关机再开机进行测试，如上述检查都正常，则更换液晶屏进行测试；②经上述操作还不正常，调节RW2控制液晶屏显示亮度，有时候调节过暗，液晶屏也会不显示，调的过亮就显示两条黑杠；③经上述操作还不正常，再检查各可插拨芯片，提取数据，初始化RTU测试；如还不正常，更换RAM存储器、更换主板测试。

（3）操作键盘故障。键盘故障一般情况有：键盘RESET失效、键盘灯不亮、除了RSSET键之外失效等，排查方法为首先更换键盘连接线、液晶连接线、接口板与主板连接线等，如确定连接线无问题，则更换键盘控制芯片（82C79）测试，如再不行则更换键盘测试，进一步更换主板测试，就可以排查出哪个部分出问题。

（4）主板电源故障。①主机电源连接正确后，通电没有反应，屏幕无显示。这类故障排查方法为：首先测量电源接头、充电控制器正负极、主板电压输入端，这些部位的电压正常情况下基本与蓄电池一致，否则就检查供电线路是否有松动或断开；其次检查主板上的0.25 A保险是否正常，最后更换主板测试；②电压采集不正常。当主板通电后，电压采集出现为0时，可能是2 A保险坏或电位器（RW1）损坏；当电压采集为25.5 V时，可能是CPU没插好或主板上电阻（R43）开路；③DTU模块不上电。DTU模块不上电的排查方法为：首先在模块通信时测量O-3两端电压，应为12 V，若电压正常则进一步检查DTU电源线是否松动、短路、断路等；如上述步骤都正常，则按RESET，再按F1，看电压是否为0，若是，则检查2 A保险，最后如还不行，则更换DTU备件测试。

2.2 水位传感器原理及常见故障分析

目前水文站中广泛使用的水位传感器为浮子式水位计，码轮和码轮组是按照格雷码编码规律设计，水位测量范围为0～4 095 cm。输出电路接法采用反码方式：微动开关滚轮处于自由状态时，即滚轮全在编码轮的凹槽，这时开关接点全部处于常闭状态（电路导通），输出编码（高位至低位K12-K1）为“00000 000 0000”，终端显示器显示水位为“0 000”；当开关的滚轮全部被编码轮的凸缘压下时，开关接点全部断开，输出编码为“11 111 111 1 111”，显示器显示水位为“2730”。当开关的滚轮从K1至K12逐个被顺序压下时，便可按格雷码转换成二进制原理计算出实际的水位值，编码输出状态与水位值关系如表1所示。

表1 编码输出状态与水位值关系

水位传感器常见的故障为：

（1）水位传感器的计数表固定螺钉松脱，引起“乱码”，可以从水位传感器码盘编码及其与开关的配合，齿轮啮合、传动、进位、计数等装配的正确性进行检查，可检测以下有代表性和特征数值：1、3、7、15、31、63、127、255、511、1023、2047、4095；然后再反转检查，如果水位显示器接收到水位传感器输出的编码，两者显示的数值一致则正常，如果不一致就是出故障了。

（2）水位传感器的14芯传输电缆由于接头密度大，在焊接时容易引起虚焊或者脱焊、短路等现象，导致水位计实际数据与水位显示器上的数据不一致，可以用万用表对焊接头及传输电缆逐点、逐线进行检查，即可排出故障。

（3）RTU主板问题，在主板上进入测试状态，看电压采集值，若V＝0，同时按键无蜂鸣，则更换、检查2 A保险丝。

2.3 DTU模块常见故障分析

DTU模块是遥测系统的通信关键配件，目前遥测系统中广泛使用的是宏电H7118型号，把遥测站点基本参数通过专用软件写入模块后即可正常使用。在多年的使用过程中，模块常见故障为：①由于各种电磁干扰使得模块参数混乱；②由于雷击、多年长期使用等原因使模块硬件损坏。

对于硬件损坏的模块只能送厂家维修，而对于参数混乱则可以通过恢复出厂参数设置来修复，具体操作为二个步骤：首先使用连接线把模块与计算机通过串口相连接，在计算机上使用超级终端工具，波特率设置为57 600，一直按住键盘空格键，之后给模块上电，就进入了宏电模块的配置界面，进入高级配置主菜单，选择出厂默认设置就可以恢复参数了，如图1所示。

图1 恢复出厂默认设置示例

其次是在计算机上使用多中心DTU参数配置工具重置已经恢复出厂默认设置的模块，把正确的数据依次配置即可，并用串口测试工具进行测试，当模块通过网络正常连接上中心站软件时会出现GPRSOK提示，说明该模块已能正常使用，DTU参数配置如图2所示，串口测试如图3所示。

2.4 雨量采集故障分析

雨量采集故障主要分3种情况：①雨量不能采集；②无雨时雨量自动增加；③雨量值与降雨量明显不相符。

（1）雨量不能采集故障处理方法为：拨掉雨量计与RTU的连接头，用金属物件短接雨量座1，3针，观察雨量值的变化，如雨量值相应增加，则故障在雨量线或雨量筒部分，应该将雨量筒接线取下，短接两根线，看雨量能不能增加，来进一步判断是雨量计的问题还是雨量线的问题，如果是雨量计的问题，则检查雨量计翻斗是否被卡住再用万用表通断档检查翻斗时是否有信号输出，如果没有信号输出则应该更换干簧管；如雨量值不增加，则故障在RTU整机部分，拔掉RTU雨量口DB9头，用金属物件短接雨量DB9座的1、5孔，如雨量增加，则故障在箱内雨量配线，如雨量不增加，则故障在RTU板上。

图2 DTU参数配置示例

图3 串口测试示例

（2）无雨时雨量自动增加故障处理方法为：将雨量航空头从终端机上拔掉，看是否排除故障，若排除，说明可能雨量计干簧管故障，或雨量线虚短；若未排除，则说明电路板故障，或信号避雷器故障、箱内雨量线虚短等原因。

（3）雨量值与降雨量明显不相符故障处理方法为：用量杯加水，检查翻斗次数是否精确、RTU增量是否相符，若翻斗次数精确，RTU增量也相符，则检查信号线是否破损，若翻斗次数偏多，应调整微调螺钉；若RTU正常，适当调大干簧管与磁钢距离。

2.5 其他故障分析

在多年的维修工作中，除了上述关键设备常见故障外，其他配件如太阳能充电控制器、蓄电池等也出现过一些故障具体分析如下：

（1）太阳能充电控制器可用万用表测量有无电压输出，也可从面板指示灯说明来加以判断，显示绿色时，工作正常，显示其他颜色时可参照说明书即可判断出是什么原由，还可以用替换原则来加以排查，用一个新的控制器来替换旧的，查看故障情况是否依旧，就可以判断出该控制器是否故障。

（2）太阳能电池板可以在太阳照射的情况下，用万能表测量两端电压，如果无电压输出，则再测量电池板接线盒里的充电二极管，二极管正向测量时电阻基本为0，反向测量时电阻无穷大，说明该元件正常，反之则损坏了；如在二极管正常情况下，电池板还是没输出电压，哪就是电池板本身故障了。

（3）SIM卡的好坏判断，可以直接用SIM卡放进自己的手机中，检查能不能正常发信息就可以判断是否正常。

（4）蓄电池的好坏判断，在断开负载及充电控制器的情况下用万能表测量两端电压，即可判断蓄电池是否电压正常，若电压低，则用充电器给其充电，通过充电器指针判断有无电流通过，若无电流，则蓄电池内部故障。

3 建议

（1）在多年的遥测系统维修工作中，我们发现有些放置遥测仪器的水位台设计时没考虑通风问题，无人值守的站点出于防盗考虑，门、窗日常都是关死的，这样一来沿水位测井升上来的水汽就无法散去，会扩散到仪器箱中，电子产品一旦受潮很容易引起故障，建议在今后的设计中，各相关部门要相互沟通好，解决好这一问题。

（2）在站点安装的地点选择问题上，由于各种原因目前大多数地点都相对偏僻，没有公共交通工具到达，给维修工作带来不便，建议今后进行遥测站点设置勘测时，在满足规范要求的前提下，尽量布设在交通方便的地点。

（3）随着科技的发展，越来越多的高科技产品应用于遥测系统，对我们维护工作人员的自身素质提出了更高的要求，建议单位应当加大培训力度，同时维护人员也应当自觉学习新知识，加快知识更新，才能适应今后的维护工作。

4 结语

百色市水文遥测系统作为防汛抗旱的一项非工程措施，自运行以来，为本市防汛部门提供了及时、准确的水、雨情数据，大大提高了报汛的时效性，为上级部门正确决策提供大量参考信息，但遥测系统是三分建设，七分管理，要把维修保养工作重视起来。

（责任编辑：刘征湛）

Analysis of common faults of Baise hydrological telemetry stations

GONG Ran-hui
（Hydrology and Water Resources Bureau of Baise City，Baise 533000，China）

An introduction was made on the new technologies and methods adopted recently by 569 telemetry sta⁃tions under Hydrology and Water Resources Bureau of Baise City，including the rainfall stations and water level sta⁃tions etc.The author analyzed the characteristics of modules of telemetry system.The author also summarized the common faults seen in past years and corresponding troubleshooting methods.

Rainfall station；water level station；telemetry system；fault analysis；troubleshooting；Baise

P335

B

1003-1510（2016）03-0077-04

2016-00-00

龚然会（1976-），男，广西永福人，百色市水文水资源局工程师，学士，主要从事水文测报及管理工作。