雨量遥测系统运行维护及常见问题分析

Abstract: This paper introduces the JDZ05- 1 type tipping bucket rainfall sensor structure and working principle; and made a series of rainfall telemetry system fault maintenance and problem analysis. Through the practice and analysis of the JDZ05- 1 type tipping bucket rainfall sensor application effect is good.

Key words: rainfall telemetry system; operation and maintenance; problem analysis

中图分类号：P641.71文献标识码： A 文章编号：2095-2104(2012)06-0020-02

目前，随着水文现代化建设及水文测验技术的快速发展，水文自动化已广泛应用到水文测报工作中。翻斗式雨量计作为水文自动测报系统中的雨量数据传感器已广泛使用，因此其维护检修已成为基层水文站工作人员的日常工作内容。如何进行仪器运行维护及仪器故障问题有效处理，结合近年来的工作实践，在此对雨量遥测系统运行维护及常见问题进行了分析。

一、翻斗式雨量传感器的结构及工作原理。

翻斗式雨量传感器由承雨器组件和计量组件两大部分组成。承雨器组件由承雨器及不绣钢筒身和底座组成，承雨器组件为采集、承接降雨之用;计量组件是一个翻斗式机械双稳态秤重机构，计量组件的主要作用是对降雨量进行计量。计量过程为：承雨口承接的雨量经漏嘴汇集到漏斗内，再通过滴嘴滴落到处于上斗的翻斗里。当翻斗内的水量达到15.7g(或m1)时，翻斗翻转一次，在翻斗翻转过程中，磁钢接近干簧管，其磁场激励干簧管中的簧片，两簧片分别被磁化为N、S极，异性相吸，开关闭合，电路瞬间导通，完成将一个单元降雨量(0.5mm)的转换和信号输出工作。同时，原先翻斗部件的下斗则上升，转换为上斗。重复上述动作，可不间断地循环计量降雨量。

二、雨量遥测系统出现的故障与维护。

承雨器组件由承雨器及不绣钢筒身和底座组成，是固定结构的钢部件除人为损坏和物理损坏外一般不会出问题，关键在计量组件的翻斗结构部分容易出现故障。

1、当出现雨量计故障(多记或少记)时，多记一般是由记录仪故障造成的，少记多为雨量计的故障。

1.1出现少记情况时，根据多年经验判断有以下三种原因引起。

1)翻斗部件被卡死。当翻斗被卡死后，无论出现多大雨量，仪器均没有记录;这种情况一般通过调整承雨杯后即可。

2)干簧管损坏。会出现偶尔少记或直接不记数的情况;更换干簧管后即恢复。

3)翻斗部件不平衡，有半边漏水的现象，这种故障一般单次记录明显偏少，经过滴水实验，可以观察到翻斗水量接近翻斗口后才会翻转，这种故障需要细心观察才可以发现，需特别注意。出现上述故障后应仔细观察，并通过滴水试验判断故障点，如果能够判断故障点应尽量小心调整翻斗平衡部件，否则应更换雨量计。

1.2出现多记情况时，根据多年经验判断有以下几种原因引起。

1)出现多记情况时，雨量数据出现系统偏大(小)，比如多月比较出现一个比较固定的比例，一般为雨量计问题已经超过使用范围，应该检查雨量计，同时检查人工雨量计。

2)出现无规律多记情况时，应该是记录仪出现了问题，导致故障的原因有：记录仪雨量数据线过长，记录仪雨量数据线没有屏蔽或者架空，记录仪负载能力不够，记录仪雨量数据接口被损坏导致滤波能力下降等，应该分别判断后解决。

2、雨量遥测系统的维护

2.1仪器在使用过程中，需根据当地实际情况定期对翻斗雨量计进行清洗。清洗前拔下雨量计信号插头，清洗完毕后，插上信号线插头，翻动翻斗，观察仪器计数是否正常，信号是否正常传送至记录仪。每次清洗后一定要作好记录，以便整编时能清除测试数据。

2.2应经常检查翻斗部件轴向工作游隙，太大或太小都将影响翻斗部件的正常工作，两个固定螺钉应注意固紧，以免仪器工作失常。调整翻斗部件倾角(计量水量)的微调螺钉，切勿随意拧动，同时也密切注意勿使其松动。

2.3定期检查干簧管是否正常。将万用表选用电阻档，将两个测试棒接到雨量计上的两个接线端，轻轻翻动翻斗，观察指针万用表是否发生转动，如果不转则表明干簧管已坏，应更换。

2.4定期检查雨量计的筒身部分是否发生变形和损坏，过滤网是否有堵塞现象，有则清除与更换，保证仪器出水畅通。

2.5 翻斗式雨量计的两根信号线接入遥测终端机，应安全铺设，应定期检查插座是否密封防水，电缆固定是否牢靠。经常定期检查电源的供电状况，及时更换电量不足的蓄电池，保证电源正常，有利于数据记录，保证资料的完整性。

三、雨量遥测系统中翻斗计量的问题分析。

在我们实际使用过程中,除了对其结构性能、工作原理必须了解外,正确的操作使用、维护等方面也很重要,还要保证翻斗式雨量传感器的测量精度。造成测量问题因素是多方面的,仅从它的工作原理分析容易造成测量问题的几个原因。

1.仪器的最大起始问题。

仪器安装在野外在初始于干燥情况下,若降水开始,先从仪器器口汇集,通过管道,进水漏斗,最终进入漏斗。在翻斗未翻转之前,翻斗内的降水、进水漏斗、管道、仪器集水面等处残留水珠,都无法在仪器中得到计量。翻斗翻转之后翻斗内的降水虽然参加了计量, 但进水漏斗、管道、仪器集水面等处残留水珠仍然无法得到反映, 翻斗最后一次反转到降水停止这段时间内,残留在翻斗内的水量也无法得到反映,造成仪器系统偏差。即测量值总是小于真值。

2.仪器的翻斗计量问题

2.1翻斗在翻转过程中,虽然时间是极其短促的,但总需要一定的时间。在翻转的前半部分,即翻斗从开始翻转到翻斗中间隔板越过中心线的时间内,进水漏斗仍然向翻斗内注水,如果降雨强度越大,进入的水量也越大,降雨强度越小,注入水量也越少,就会产生随着降雨强度不同而不同的计量问题。

2.2根据雨强精度关系定义:当雨强较大时,翻斗翻转的瞬间注入水量较多,导致仪器自身排水量大于仪器记录值,测量精度偏负。反时雨强很小时,翻斗翻转瞬间几乎无降水注入,导致仪器记录值大于仪器自身排水量,测量精度偏正。一般情况下翻斗感量误差可通过总量校正来自行修正。

3.仪器的器口尺寸问题

器口尺寸在雨量计中比较重要,器口直接控制了仪器承受雨量的面积,同样是决定仪器精度的因素之一。因承受雨量的面积与理论上的面积存在着差异。一般故意地使仪器器口尺寸偏大(不易小),是为了抵销仪器的湿润问题,从而使仪器整体测量精度获得提高。所以我们再使用当中注意呈雨口变形,以免人为造成不必要问题。

4.仪器的记录问题

与其相对应的记录仪器一般固态存储器,它的性能比较稳定可靠,注意的是安装操作正确。注意使用环境条件等,一般而言,记录问题大大小于传感器测量的问题。因此维护和使用好传感器、记录仪器是我们提高测量精度的前提。

四、结语。

JDZ05—1型翻斗式雨量传感器弥补了自记雨量器的缺陷，解决了降雨量的传输问题，方便了洪水分析预报。遥测值是雨量传感器计量结果经过处理后的结果，涉及很多环节。其中某一环节出现错误，都可能引起遥测值的异常。平时做好遥测系统检查与维护，发现问题及时分析，减少误差，提高数据质量。

参考文献：

[1]南京水利水文自动化研究所.JDZ05(02)-1型翻斗式雨量传感器使用说明书：中国,96232199.0[P].

[2]中华人民共和国水利部.SL21-2006降水量观测规范[S].北京：中国水利水电出版社.