宋興治，馬宏娟

（1.遼寧省鐵嶺水文局，遼寧 鐵嶺112000；2.遼寧省朝陽縣水務(wù)局，遼寧 朝陽122000）

1 基本情況

鐵嶺水文站纜道建于1983年，兩岸支架為鋼塔架，左岸鋼塔架為27 m，基礎(chǔ)為4根直徑800 mm的鋼筋混凝土摩擦樁，深度為8 m，右岸鋼鐵架高6 m,設(shè)在山頭上，基礎(chǔ)為2 m的混凝土塊，纜道跨度480 m。原有信號(hào)系統(tǒng)采用有線傳輸方式，即儀器傳感部分懸放到指定地點(diǎn)，其輸出通過貫芯鋼絲繩，用循環(huán)索與信號(hào)索，將信號(hào)傳輸回室內(nèi)。這種傳輸方法與普通測(cè)法并無區(qū)別，關(guān)鍵是要選用質(zhì)量好的貫芯鋼絲繩，在纜道架上進(jìn)行妥善處理，保證信號(hào)衰減小，這種傳輸方式抗干擾能力強(qiáng)，但對(duì)纜道要求較高，壽命難以保證，需要要經(jīng)常更換信號(hào)線，影響工作效率的提高。

隨著水文纜道技術(shù)水平的不斷發(fā)展，2000年鐵嶺水文站更換全新的EKL-3型自動(dòng)化纜道測(cè)流系統(tǒng)，纜道信號(hào)系統(tǒng)采用LZX-1型纜道綜合信號(hào)儀，是當(dāng)前國內(nèi)最為先進(jìn)的“無線”信號(hào)傳輸方式。在十余年的運(yùn)行中，對(duì)鐵嶺水文站纜道信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的故障及檢修方法進(jìn)行梳理，加以研究。

2 纜道信號(hào)系統(tǒng)基本原理

纜道信號(hào)系統(tǒng)主要由水下信號(hào)發(fā)生裝置與岸上信號(hào)接收裝置構(gòu)成。

2.1 水下信號(hào)發(fā)生裝置

水下信號(hào)發(fā)生裝置原理圖如圖1所示。LZX-1A型水下交流綜合信號(hào)源，其水下信號(hào)發(fā)生器的特點(diǎn)是可將水面信號(hào)、流速信號(hào)、河底信號(hào)震蕩為頻率不同音頻信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)的放大發(fā)射，由索道“無線”發(fā)回，水面信號(hào)的頻率為2 500 Hz±1%；流速信號(hào)的頻率為3 000 Hz±1%，河底信號(hào)的頻率為3 500 Hz±1%。由于流速信號(hào)、水面信號(hào)、河底信號(hào)可能同時(shí)接通，并同時(shí)發(fā)出，從而相互影響，因此采用了優(yōu)先權(quán)電路，水面信號(hào)最優(yōu)，河底次之，流速再次之。

圖1 水下信號(hào)發(fā)生裝置原理框圖

1）水面信號(hào)：在反相器輸入端接兩電阻，阻值一大一小，大電阻接地、小電阻接電源V+，由于分壓比大于1/2v+，所以反相輸入為0,大電阻的兩端為水面信號(hào)輸入端，當(dāng)鉛魚入水后，由于水阻的存在，反相器輸入端的分壓比小于1/2v+，反相輸入為1,此信號(hào)控制后續(xù)電源接通，同時(shí)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器發(fā)出水面頻率信號(hào)。

2）流速信號(hào)：由流速儀的通斷控制產(chǎn)生流速頻率信號(hào)。

3）河底信號(hào)：鉛魚沉到河底，腹部的托盤被拖起，發(fā)出一開關(guān)信號(hào)，此信號(hào)被信號(hào)源采集，并發(fā)出河底頻率信號(hào)。

2.2 岸上信號(hào)接收裝置

LZX-1B型纜道綜合信號(hào)接收器，接收器接收到不同的音頻信號(hào)進(jìn)行放大整形，并采取了鎖相環(huán)音頻譯碼電路，將水面信號(hào)、流速信號(hào)、河底信號(hào)分離出來，利用高電位和零電位來實(shí)現(xiàn)控制測(cè)量水深，測(cè)算流速，控制電機(jī)等。

其工作原理見圖2。

圖2 岸上信號(hào)接收裝置原理框圖

3 故障分析及檢修方法

3.1 沒有水面、流速及河底信號(hào)

導(dǎo)致此故障可能發(fā)生的原因很多，主要有信號(hào)線連接不良、地樁沒打好或接觸不良、水下信號(hào)源電池不足、水下信號(hào)源損壞、水上接收裝置損壞等方面的原因。

對(duì)此類故障首先應(yīng)檢查出故障位置，并對(duì)相應(yīng)的故障進(jìn)行處理。此時(shí)應(yīng)在鉛魚上連一根電纜接在操作臺(tái)背后纜道信號(hào)負(fù)極上，另用一根導(dǎo)線短接在水面信號(hào)傳感器上，查看水面信號(hào)是否正常；如水面信號(hào)正常，則需連接好水面信號(hào)傳感器，并檢查流速信號(hào)和河底信號(hào)是否正常，如果全部正常則說明地樁或連接處有問題，需把地樁打深一些，或把接頭處處理干凈后重新連接，使之構(gòu)成閉合回路。

鐵嶺水文站在2012年重新做纜道防雷接地網(wǎng)后，所有信號(hào)都沒有了，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)水文纜道信號(hào)傳輸回路電阻太小，低于100Ω，故不能產(chǎn)生3個(gè)測(cè)流信號(hào)，處理方法是將信號(hào)源公共端與接地網(wǎng)斷開，單獨(dú)接到水下極板后，儀器恢復(fù)正常。

3.2 水深值不能自動(dòng)清零

水面信號(hào)板入水時(shí)，纜道測(cè)距儀上的水深值有時(shí)不能自動(dòng)清零。這是由于水下信號(hào)源接插頭，在經(jīng)常裝卸中，出現(xiàn)虛位造成接觸不良，更換水下信號(hào)源接頭后，儀器恢復(fù)正常。

3.3 無水面信號(hào)

首先信號(hào)源上的連線是否正確，水下信號(hào)源電池是否充足，也可能由于岸上信號(hào)接收盒直流供電電壓偏低所造成。如果此時(shí)還沒有信號(hào)，則有可能是水下信號(hào)源或水上接收器裝置的故障，此時(shí)可更換水下信號(hào)源或水上接收裝置，并重新進(jìn)行各項(xiàng)檢查，逐步解決出現(xiàn)的故障。

3.4 河底信號(hào)不起作用

鉛魚托盤河底信號(hào)不起作用，或一直起作用，無法脫開。對(duì)于此故障首先應(yīng)檢查托盤上的干簧管是否損壞。如干黃管損壞，導(dǎo)致磁鐵吸引而沒有動(dòng)作，經(jīng)更換干黃管后，儀器恢復(fù)正常。如鉛魚托盤河底信號(hào)是正常的則可能是水下信號(hào)源本身的故障，則需更換。

3.5 河底信號(hào)時(shí)有時(shí)無

水下信號(hào)時(shí)有時(shí)無，無法進(jìn)行正常的測(cè)流工作，仔細(xì)檢查水下信號(hào)源與流速儀的聯(lián)線、與纜道的聯(lián)線、與托盤信號(hào)的聯(lián)線以及與水面信號(hào)各接點(diǎn)的聯(lián)線，控制臺(tái)與纜道的聯(lián)線合控制臺(tái)與地線的聯(lián)線。對(duì)已氧化的接頭，必須重新清理干凈后，緊固連接。

另外還要仔細(xì)檢查水下信號(hào)源合接收盒的插件和各連接線的接觸是否良好。

3.6 信號(hào)紊亂

因纜道與大地直接或間接相連，在“纜道—水—大地”回路上都可以產(chǎn)生各種形式的干擾，附近電臺(tái)、電弧及移動(dòng)電源等均可以對(duì)傳輸信號(hào)產(chǎn)生干擾。鐵嶺水文站在基本斷面下游160，330和510 m處分別有公路橋兩座和鐵路橋一座，在基本斷面下游約2 km處有大型火力發(fā)電廠一座，這些或多或少對(duì)水文纜道信號(hào)傳輸都有一定的影響。

4 建 議

1）在纜道位置選定時(shí)應(yīng)盡量避免附近有電臺(tái)、電弧、及移動(dòng)電源等均可以對(duì)傳輸信號(hào)產(chǎn)生干擾。

2）在控制臺(tái)后端，將纜道起重索引進(jìn)的信號(hào)線和水下極板引線分別接在一信號(hào)開關(guān)的中線上，開關(guān)閘的一端并聯(lián)接地，不測(cè)流時(shí)，將纜道和水下極板接地，避免雷擊；開關(guān)閘的另一端分別接在控制臺(tái)的流速信號(hào)端，原則上無正負(fù)之分，測(cè)試時(shí)，可調(diào)換方向，將流速信號(hào)較好時(shí)的位置固定。

3）在安裝儀器過程中時(shí)，要仔細(xì)記錄調(diào)試中出現(xiàn)的各種情況，比如水面、流速、河底信號(hào)安裝調(diào)試方法，儀器調(diào)試完全正常后，其技術(shù)性能指標(biāo)值等；要學(xué)會(huì)測(cè)試測(cè)流信號(hào)的振蕩頻率，即水面、流速、河底信號(hào)分別為2.5，3.0，3.5 kHz。

4）在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)水文纜道信號(hào)傳輸回路的特殊規(guī)律性：當(dāng)纜道線與極板線之間的電阻調(diào)在200～1 000Ω之間，回路返回信號(hào)交流電壓幅度調(diào)在0.3～3 V之間時(shí)，測(cè)流信號(hào)抗干擾強(qiáng)，靈敏度較佳，接收效果較好。

5）水文纜道信號(hào)系統(tǒng)具有很高的自動(dòng)化程度，要認(rèn)真學(xué)習(xí)纜道操作手冊(cè)，熟記儀器功能，注意積累經(jīng)驗(yàn)。

6）加強(qiáng)日常保養(yǎng)，準(zhǔn)備一些配件和檢測(cè)儀器，學(xué)會(huì)常見故障和簡單配件的更換，是提高水文纜道測(cè)流使用效率的關(guān)鍵。

［1］姚永熙.水文儀器與水利水文自動(dòng)化［M］.南京：河海大學(xué)出版社，2001，8.

［2］長江流域規(guī)劃辦公室向治安.水文測(cè)驗(yàn)［M］.北京：水利電力出版社，1983，9.

［3］揚(yáng)州水利學(xué)校.水文測(cè)驗(yàn)［M］.北京：水利電力出版社，1988，12.

［4］SL443-2009，水文纜道測(cè)驗(yàn)規(guī)范［S］.