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《南京大學(xué)學(xué)報》2017年第6期  

摘要：自動土壤水分觀測站在日常使用中經(jīng)常出現(xiàn)故障，導(dǎo)致數(shù)據(jù)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(nèi)容，以期為自動土壤水分觀測站的工作人員提供參考。

關(guān)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(huán)境下全天候全自動運行，主要用于監(jiān)測土壤水分貯存量及其變化規(guī)律，為監(jiān)測土壤墑情、旱情提供實時數(shù)據(jù)[1-2]。自動土壤水分觀測站的數(shù)據(jù)以GPRS/短信形式傳送到中心站服務(wù)器，進而實現(xiàn)氣象數(shù)據(jù)的自動化采集、處理及應(yīng)用。通過自動化手段分析處理土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)，能夠準(zhǔn)確、動態(tài)地掌握土壤墑情，大幅提高數(shù)據(jù)采集效率，降低人工成本。然而，由于部分設(shè)備常年處于無人值守狀態(tài)，容易出現(xiàn)老化、故障等一系列問題，導(dǎo)致系統(tǒng)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(shù)據(jù)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(fā)現(xiàn)沒有供電，檢查開關(guān)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(shù)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(yīng)先中斷電源，再進行線路修復(fù)，并在修復(fù)后將電源接通。最后，如果是串口參數(shù)配置錯誤或丟失，應(yīng)重新進行參數(shù)配置。

2自動土壤水分觀測站某一層數(shù)據(jù)異常

2.1故障原因

如果出現(xiàn)某一層數(shù)據(jù)異常，而其余數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)層傳感器，如果存在損害問題，應(yīng)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(fù)解決。

3通訊故障

當(dāng)自動土壤水分觀測站無法傳輸數(shù)據(jù)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(dǎo)致分析數(shù)據(jù)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(xù)進行5次測試，每次間隔逸1min，如出現(xiàn)一次以上不能登錄的情況，則說明現(xiàn)場GPRS信號存在問題；二是將SIM卡插入手機，查看網(wǎng)絡(luò)信號的強弱，并用其發(fā)送彩信，如一切工作正常則SIM正常，信號正常。測試中應(yīng)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(xiàn)語音提示為野呼叫的用戶已關(guān)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(lián)系電信運營商進行信號增強。另外，若GPRS卡放入后出現(xiàn)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(xiàn)野呼叫的用戶已設(shè)置呼入限制冶的提示語，則可能是設(shè)備出現(xiàn)故障，應(yīng)及時到現(xiàn)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(xiàn)供電故障，可首先查看設(shè)備狀態(tài)燈，當(dāng)電源控制器狀態(tài)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(tài)；亮綠燈表示電池充滿，并處于正常工作狀態(tài)[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(shù)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(xiàn)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(wěn)，無法保證正常工作。

5結(jié)語

定期維護保養(yǎng)自動站是確保自動站長期穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)[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(shè)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(yīng)正常。隨著自動土壤水分觀測站的普及，出現(xiàn)的故障也不斷增多，只有不斷地學(xué)習(xí)和積累經(jīng)驗，才能在實際中快速地排除故障，確保自動站長期穩(wěn)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