自动土壤水分观测站故障分析与处理范文

《南京大学学报》2017年第6期  

摘要：自动土壤水分观测站在日常使用中经常出现故障，导致数据不能及时采集、传输，维护维修工作极其重要。本文分析了自动土壤水分观测站常见故障，阐述了日常故障维护维修等内容，以期为自动土壤水分观测站的工作人员提供参考。

关键词：自动土壤水分观测站；故障处理；故障分析

自动土壤水分观测站可以在无人值守的恶劣环境下全天候全自动运行，主要用于监测土壤水分贮存量及其变化规律，为监测土壤墒情、旱情提供实时数据[1-2]。自动土壤水分观测站的数据以GPRS/短信形式传送到中心站服务器，进而实现气象数据的自动化采集、处理及应用。通过自动化手段分析处理土壤水分数据，能够准确、动态地掌握土壤墒情，大幅提高数据采集效率，降低人工成本。然而，由于部分设备常年处于无人值守状态，容易出现老化、故障等一系列问题，导致系统无法工作。本文以黑河市已安装使用的自动土壤水分观测站为例，分析其常见故障。

1土壤水分观测数据无法传输

1.1故障原因

故障原因可能是采集器死机、通讯模块损坏、SIM卡损坏、通讯信号弱，采集器断电、通信线路中断、土壤水分探测器断电以及串口连接错误等。

1.2故障排查及处理

首先，检查故障原因是否为电源问题，如果发现没有供电，检查开关是否插好，查看是否存在松动情况。其次，判断电源变换器或蓄电池是否有问题，可通过数字万用表进行电压测试，查看电池电压是否大于11V，如果存在损害问题，需要及时进行更换。再次，若故障为采集器与传感器线路中断，应先中断电源，再进行线路修复，并在修复后将电源接通。最后，如果是串口参数配置错误或丢失，应重新进行参数配置。

2自动土壤水分观测站某一层数据异常

2.1故障原因

如果出现某一层数据异常，而其余数据均正常，其原因为该层传感器损坏或传感器与连接插槽接触不良。

2.2故障排查及处理

一是检查异常数据层传感器，如果存在损害问题，应及时进行更换；二是拉下采集箱黄色刀闸，拧开传感器上端，拔出土壤水分传感器，检查是否存在接触不良的问题，如有问题则及时修复解决。

3通讯故障

当自动土壤水分观测站无法传输数据时，首先检查通信模块是否正常，尤其是天线是否存在安装不正确的问题，可通过插拔SIM卡，清理连接接触点，确保SIM卡工作正常。其次，检测通信模块信号，如信号较弱则容易造成通讯受阻，导致分析数据无法传送到中心站。检查GPRS信号强弱的方式有如下2种院一是使用带GPRS功能的手机在通讯天线附近进行测试，连续进行5次测试，每次间隔逸1min，如出现一次以上不能登录的情况，则说明现场GPRS信号存在问题；二是将SIM卡插入手机，查看网络信号的强弱，并用其发送彩信，如一切工作正常则SIM正常，信号正常。测试中应注意手机的位置，高度不同，信号的强弱存在差异。将GPRS卡放入手机中，若出现语音提示为野呼叫的用户已关机冶，则可能是因为电池电压不足，正常情况下，可通过万用表进行电压测量，如电压过低可考虑更换电源；也可能是GPRS信号较弱，可进行信号检测，若信号过弱则及时联系电信运营商进行信号增强。另外，若GPRS卡放入后出现野呼叫的用户已停机冶的提示语，则可能是欠费，及时交费即可。若出现野呼叫的用户已设置呼入限制冶的提示语，则可能是设备出现故障，应及时到现场排查解决。

4自动土壤水分观测站电源不供电

太阳能和蓄电池是自动土壤水分观测站的2种主要供电模式。如果出现供电故障，可首先查看设备状态灯，当电源控制器状态灯显示红灯时，表示电池电压过低；亮黄灯则说明电池处于充电状态；亮绿灯表示电池充满，并处于正常工作状态[3]。若自动土壤水分观测站供电不正常，则先检查太阳能板是否存在损坏，若一切完好则打开采集器机箱，用数字万用表检查电流或电压。正常情况下，在阳光充足时，电流在1A左右，如果电流过小，则说明光照强度不够，无法实现太阳能供电。正常情况下，白天蓄电池电压在13V左右、夜间电压在12V左右，若电压过低，则说明自动站的电压不稳，无法保证正常工作。

5结语

定期维护保养自动站是确保自动站长期稳定运行的基础[4-5]。一方面，要定期对太阳能板进行清洁，用柔软的抹布将其表面的灰尘和杂物清理干净，确保太阳能板高效地工作，为自动站提供源源不断的电能；另一方面，检查采集箱供电情况，检查线缆是否存在破损、接触点是否存在松动等问题，并确保防雷设施接地。另外，定期将安置在传感器安装管中SDI-12接口处的干燥剂取出，用烘箱烘干并重新安置好。通常情况下，每隔2耀3年更换1次电池，以保障电力供应正常。随着自动土壤水分观测站的普及，出现的故障也不断增多，只有不断地学习和积累经验，才能在实际中快速地排除故障，确保自动站长期稳定运行。

作者：程思楠；李西磊；徐文龙 单位：黑龙江省北安市气象局