自動土壤水分觀測站故障分析與處理范文
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《南京大學學報》2017年第6期
摘要：自動土壤水分觀測站在日常使用中經常出現故障，導致數據不能及時采集、傳輸，維護維修工作極其重要。本文分析了自動土壤水分觀測站常見故障，闡述了日常故障維護維修等內容，以期為自動土壤水分觀測站的工作人員提供參考。
關鍵詞：自動土壤水分觀測站；故障處理；故障分析
自動土壤水分觀測站可以在無人值守的惡劣環境下全天候全自動運行，主要用于監測土壤水分貯存量及其變化規律，為監測土壤墑情、旱情提供實時數據[1-2]。自動土壤水分觀測站的數據以GPRS/短信形式傳送到中心站服務器，進而實現氣象數據的自動化采集、處理及應用。通過自動化手段分析處理土壤水分數據，能夠準確、動態地掌握土壤墑情，大幅提高數據采集效率，降低人工成本。然而，由于部分設備常年處于無人值守狀態，容易出現老化、故障等一系列問題，導致系統無法工作。本文以黑河市已安裝使用的自動土壤水分觀測站為例，分析其常見故障。
1土壤水分觀測數據無法傳輸
1.1故障原因
故障原因可能是采集器死機、通訊模塊損壞、SIM卡損壞、通訊信號弱，采集器斷電、通信線路中斷、土壤水分探測器斷電以及串口連接錯誤等。
1.2故障排查及處理
首先，檢查故障原因是否為電源問題，如果發現沒有供電，檢查開關是否插好，查看是否存在松動情況。其次，判斷電源變換器或蓄電池是否有問題，可通過數字萬用表進行電壓測試，查看電池電壓是否大于11V，如果存在損害問題，需要及時進行更換。再次，若故障為采集器與傳感器線路中斷，應先中斷電源，再進行線路修復，并在修復后將電源接通。最后，如果是串口參數配置錯誤或丟失，應重新進行參數配置。
2自動土壤水分觀測站某一層數據異常
2.1故障原因
如果出現某一層數據異常，而其余數據均正常，其原因為該層傳感器損壞或傳感器與連接插槽接觸不良。
2.2故障排查及處理
一是檢查異常數據層傳感器，如果存在損害問題，應及時進行更換；二是拉下采集箱黃色刀閘，擰開傳感器上端，拔出土壤水分傳感器，檢查是否存在接觸不良的問題，如有問題則及時修復解決。
3通訊故障
當自動土壤水分觀測站無法傳輸數據時，首先檢查通信模塊是否正常，尤其是天線是否存在安裝不正確的問題，可通過插拔SIM卡，清理連接接觸點，確保SIM卡工作正常。其次，檢測通信模塊信號，如信號較弱則容易造成通訊受阻，導致分析數據無法傳送到中心站。檢查GPRS信號強弱的方式有如下2種院一是使用帶GPRS功能的手機在通訊天線附近進行測試，連續進行5次測試，每次間隔逸1min，如出現一次以上不能登錄的情況，則說明現場GPRS信號存在問題；二是將SIM卡插入手機，查看網絡信號的強弱，并用其發送彩信，如一切工作正常則SIM正常，信號正常。測試中應注意手機的位置，高度不同，信號的強弱存在差異。將GPRS卡放入手機中，若出現語音提示為野呼叫的用戶已關機冶，則可能是因為電池電壓不足，正常情況下，可通過萬用表進行電壓測量，如電壓過低可考慮更換電源；也可能是GPRS信號較弱，可進行信號檢測，若信號過弱則及時聯系電信運營商進行信號增強。另外，若GPRS卡放入后出現野呼叫的用戶已停機冶的提示語，則可能是欠費，及時交費即可。若出現野呼叫的用戶已設置呼入限制冶的提示語，則可能是設備出現故障，應及時到現場排查解決。
4自動土壤水分觀測站電源不供電
太陽能和蓄電池是自動土壤水分觀測站的2種主要供電模式。如果出現供電故障，可首先查看設備狀態燈，當電源控制器狀態燈顯示紅燈時，表示電池電壓過低；亮黃燈則說明電池處于充電狀態；亮綠燈表示電池充滿，并處于正常工作狀態[3]。若自動土壤水分觀測站供電不正常，則先檢查太陽能板是否存在損壞，若一切完好則打開采集器機箱，用數字萬用表檢查電流或電壓。正常情況下，在陽光充足時，電流在1A左右，如果電流過小，則說明光照強度不夠，無法實現太陽能供電。正常情況下，白天蓄電池電壓在13V左右、夜間電壓在12V左右，若電壓過低，則說明自動站的電壓不穩，無法保證正常工作。
5結語
定期維護保養自動站是確保自動站長期穩定運行的基礎[4-5]。一方面，要定期對太陽能板進行清潔，用柔軟的抹布將其表面的灰塵和雜物清理干凈，確保太陽能板高效地工作，為自動站提供源源不斷的電能；另一方面，檢查采集箱供電情況，檢查線纜是否存在破損、接觸點是否存在松動等問題，并確保防雷設施接地。另外，定期將安置在傳感器安裝管中SDI-12接口處的干燥劑取出，用烘箱烘干并重新安置好。通常情況下，每隔2耀3年更換1次電池，以保障電力供應正常。隨著自動土壤水分觀測站的普及，出現的故障也不斷增多，只有不斷地學習和積累經驗，才能在實際中快速地排除故障，確保自動站長期穩定運行。
作者：程思楠；李西磊；徐文龍 單位：黑龍江省北安市氣象局
