水文遥测设备常见故障成因及运行维护探析

水文遥测设备常见故障成因及运行维护
探析
摘要：随着国家加大水文基础设施的投入，水文遥测技术得到迅速发展。

在国家山洪灾害防治项目及中小河流水文监测系统建设项目的带动下，预警监测网络有了大幅提升和扩展，已逐步形成一套覆盖大中型水库、主要江河、重要乡镇的水、雨情监测网络，基本实现水、雨情信息实时监控。

本文以某水文遥控系统为例，统计水文遥测设备故障情况，分析其成因，总结维护方法，确保系统稳定运行。

关键词：水文遥控设备；故障表现；处理方法
鉴于水文情报工作对水文数据的时效性、准确性有较高要求，水文遥测设备必须在实际工作环境中长时间稳定运行，设备的运行维护工作已逐渐成为水文情报工作的基础。

系统主要任务是通过遥测终端采集水文数据，通过 GPRS、GSM等传输信道多发送至省、市中心站; 各级中心站管理人员通过数据管理平台对各站点远程召测，实现水文数据遥测，确保数据在线率。

1.水文遥测系统简介
水文遥测系统（见图1）是基于现代信息技术和数字技术形成的一种高端技术形态，以水位遥测仪和雨量感应器作为主要设备，通过遥测终端机实时监测、自动感应水、雨情信息，实现24 h不间断记录。

遥测数据传输系统一般由一个水文中心站和若干个野外无人值守观测站组成，数据传输方向为多个观测站的水文数据向一个水文中心站传输的“多点对一点”的通信模式，传输方式有主动自报式和交互查询式。

图 1 水文遥测系统
示意图
水文遥测终端机 RTU 作为整个遥测系统核心，负责监测和控制现场信号、
水文采集设备。

RTU 将监测的状态或信号解析为可在通信媒体上发送的数据格式
传输回水文中心站，也可将水文中心站发送的数据转换成命令，实现对水文设备
的功能控制，内部结构见图 2。

RTU 主要由供电设备、数据采集设备、数据存储
设备、数据传输设备等部分构成。

供电设备主要包括太阳能电池板、免维护蓄电池。

数据采集设备主要包括自记雨量计、自记水位计、雷达波水位计、电子水尺等。

数据存储设备采用能反复擦写且数据在断电状态下能长时间保存的存储器。

遥测通信方式主要选择移动公司 VPN 专线，利用移动 SIM 卡登陆 GPRS 网络进
行信息传输。

图 2 水文遥测终端ＲTU内部
结构示意图
1.水文遥测设备常见故障分析及处理方法
水文遥测设备常见故障主要表现为平台接收到的数据乱码或数据中断，水位、雨量数据失真等。

经统计，2020 年至 2022 年，某水文中心水文遥测设备共发
生故障 115 次，其中汛期故障76 次，非汛期故障39 次。

经分析，这三年水文
遥测设备故障类型大致可分为三大类: 一是供电设备故障，累计40次; 二是设
备通讯故障，累计50 次; 三是水位、雨量数据异常，累计25次。

对其出现故障
的相关因素展开分析发现，一方面是降雨天气造成了部分老旧的太阳能电池板蓄
电能力不足，出现了蓄电池的亏电；另一方面是由于汛期水位和雨量增加了发报
次数，长时间的高负荷工作加剧了遥测终端发生故障的概率; 三是部分偏远移动
通讯基站在狂风、暴雨等极端天气下发生故障，导致遥测终端 GPRS、GSM等通讯
网络中断; 四是设备安装在室外，恶劣天气下遭雷击事件时有发生。

2.1 故障表现及处理方法
供电系统是整套遥测设备正常运行最基本的保障，供电设备出现故障，中心站遥测平台站点状态信息将提示电池电压告警。

供电设备故障成因多为以下一种情况或多种情况并发: 太阳能电池板故障;供电设备线路某一段开路或与 RTU 接口板接线松动; RTU 充电控制器故障; 蓄电池超过使用年限。

针对供电设备的维护管理手段包括: ①安装供电设备时，严格遵照产品说明，依次连接供电设备各个组成部分，蓄电池保持水平、正立放置，太阳
能板朝南安装; ②检查设备机箱防水条密封性，机箱散热口通畅性，确保蓄电池在适宜环境下工作;③定期对备用电池进行一次容量恢复性充放电试验，活化蓄电池内的活化物质，保证备用蓄电池有足够的容量; ④检修时检测ＲTU 充电控制器、蓄电池充电电压、充电电流。

具体流程详见图 3。

图 3 供电设备故障检修维护方法
2.2 通讯设备
通讯故障是水文遥测设备故障发生率最高的一种，通常表现为: GPRS 信号中断，遥测中心站可接收到 GSM 信号; GPRS、GSM 信号均中断。

故障成因大致
可分为 SIM 卡故障、遥测终端通讯模块故障、数据天线损坏、建筑物信号遮挡、整点数据“碰撞”丢包、通讯运营商网络故障造成通讯故障、供电设备故障造成
通讯中断等。

以某型号的通讯模块为例，通讯故障检修流程及方法见图 4 。

图 4 SIM卡故障的检修维护方法
2. 3 雨量数据
雨量数据异常包括无雨量数据、雨量数据偏小、雨停仍有持续或断续雨量数据、雨量冒大数等。

遵循“自上而下，由外到内”的顺序依次排查处理雨量数
据异常情况，每次巡检、维护都必须依据规范注水试验，确保采集数据的可靠性。

以某型号的雨量计例，雨量数据异常检修流程及方法见图5。

图 5 雨量数据异常检修维护方法
1.结语
综上所诉，水文遥测设备的运维工作效果直接影响到水文数据的时效性与准
确性，应重视遥测设备运维工作，及时总结运维经验，不断创新、完善维护技术，提升运维效率，确保水文遥测系统长期稳定运行，为水文情报、预报工作提供及
时准确的信息。

参考文献
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