TCYI 1型酸雨自動觀測系統(tǒng)及其故障診斷

劉興忠 胡曉潤

摘? 要：酸雨觀測為研究酸雨的時空分布及其長期變化趨勢提供寶貴的科學(xué)依據(jù)，為治理大氣污染和防止酸雨提供重要科學(xué)依據(jù)，是氣象業(yè)務(wù)工作的重要組成部分，是氣象臺站的基本任務(wù)之一。中國氣象局在2019年對酸雨觀測設(shè)備進行了換型-TCYI 1型和TCYII 1型酸雨自動觀測系統(tǒng)。文章介紹了TCYI 1型酸雨自動觀測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及常見故障的處理方法，希望對從事該系統(tǒng)維護的人員有所幫助。

關(guān)鍵詞：酸雨自動觀測系統(tǒng);結(jié)構(gòu);故障處理

中圖分類號：TH765 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）27-0061-03

Abstract： Acid rain observation provides valuable scientific basis for studying the temporal and spatial distribution and long-term change trend of acid rain， provides important scientific basis for controlling air pollution and preventing acid rain， and is an important part of meteorological work. It is one of the basic tasks of meteorological stations. In 2019， the China Meteorological Administration changed the acid rain observation equipment - TCYI 1 and TCYII 1 automatic acid rain observation system. This paper introduces the structure of TCYI 1 acid rain automatic observation system and the treatment methods of common faults， hoping to be helpful to the personnel engaged in the maintenance of the system.

Keywords： automatic acid rain observation system; structure; fault treatment

引言

目前，我國在全國范圍內(nèi)建設(shè)140多個酸雨自動觀測系統(tǒng)，根據(jù)《酸雨業(yè)務(wù)規(guī)章制度》[1]，為了使各臺站工作人員能夠熟練、快速、準(zhǔn)確的維護和保障該設(shè)備的正常運行，現(xiàn)將TCYI 1型酸雨自動觀測系統(tǒng)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)及其故障診斷流程進行詳細(xì)說明如下。

1 系統(tǒng)工作原理及基本結(jié)構(gòu)

TCYI 1型酸雨自動觀測系統(tǒng)由AMR-I型室內(nèi)降水樣品分析儀[2]及AMR-S型降水采樣器組成。AMR-S型降水采樣器安裝于室外觀測場，可實現(xiàn)雨水自動收集功能;AMR-I型室內(nèi)降水樣品分析儀安裝于室內(nèi)，可實現(xiàn)雨水自動分析功能;雨水樣品采集完成后，通過人工轉(zhuǎn)移至降水樣品分析儀進行分析。

1.1 工作原理（如圖1）

（1）降水采樣器：該系統(tǒng)通過感雨器實時監(jiān)測室外降水（液態(tài)及固態(tài)）情況，當(dāng)檢測到有降水時，系統(tǒng)控制防塵蓋驅(qū)動單元驅(qū)動防塵蓋開蓋，集雨器開始采集降水，當(dāng)降水停止后，驅(qū)動防塵蓋關(guān)蓋，保護所采集的降水樣品不受外界環(huán)境污染;集雨器具備加熱融雪功能，可實現(xiàn)對固態(tài)降水的加熱融化;系統(tǒng)同時記錄降水信息及防塵蓋動作信息。

（2）降水樣品分析儀：降水樣品通過人工方式轉(zhuǎn)移至降水樣品分析儀，監(jiān)測人員將降水樣品放至分析儀樣品存放處，連接好取樣管路，一鍵開啟分析儀測量功能，系統(tǒng)將驅(qū)動樣品泵抽取降水樣品至分析單元測量槽，通過位于測量槽內(nèi)的pH、EC專用測量電極對降水的pH、EC及水溫進行分析;同時，系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)定的自動校準(zhǔn)周期，實現(xiàn)對pH、EC電極的自動校準(zhǔn)，降低系統(tǒng)手工校準(zhǔn)工作量，提高系統(tǒng)測量的準(zhǔn)確性。

（3）降水采樣器和降水樣品分析儀均具備獨立的控制單元模塊：系統(tǒng)采用先進的嵌入式控制系統(tǒng)實現(xiàn)對上述所有單元的控制;對于降水樣品分析儀，系統(tǒng)可實現(xiàn)降水分析數(shù)據(jù)的記錄功能;同時，系統(tǒng)還具備故障自診斷功能，當(dāng)出現(xiàn)故障時，可驅(qū)動置于室內(nèi)的聲光報警單元發(fā)生聲光報警，提示維護人員及時對設(shè)備進行維護;系統(tǒng)可支持無線或有線等多種通訊方式，維護人員可遠程獲取系統(tǒng)的運行狀態(tài)、分析數(shù)據(jù)等，大大提升了系統(tǒng)的智能化程度及可維護性。

（4）為確保系統(tǒng)室外長期運行的可靠性，降水采樣器內(nèi)部設(shè)置溫控模塊，可實現(xiàn)冬季機箱加熱以及夏季機箱散熱降溫功能，確保機柜內(nèi)部管路以及電路部分能在不同環(huán)境條件下均能正常工作;系統(tǒng)采用可靠的電源防雷設(shè)計，使系統(tǒng)能在雷雨季節(jié)防止雷電對設(shè)備造成破壞性影響。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

TCYI 1型酸雨自動觀測系統(tǒng)由降水采樣器和室內(nèi)降水樣品分析儀組成。其中降水樣品分析儀（圖2）安裝于室內(nèi)，降水采樣器（圖3）安裝在室外觀測場。

2 故障分析及處理

為了確保系統(tǒng)長期可靠穩(wěn)定運行，需要進行一些必要的維護工作，并按照酸雨觀測業(yè)務(wù)規(guī)范[3]進行日常維護及操作，使用過程中難免會出現(xiàn)故障。

2.1 AMR-I型降水樣品分析儀

（1）界面顯示“無純凈水”

故障原因可能是純凈水水量不足或液位檢測裝置與純水桶相對位置偏離。應(yīng)先檢查純水桶的放置位置，應(yīng)放置在儀器左側(cè)支撐平臺上，且內(nèi)壁應(yīng)緊貼內(nèi)側(cè)純水液位檢測傳感器，桶內(nèi)純水量大于2/3水桶容積;如仍未恢復(fù)正常則可能是液位檢測裝置故障，需更換液位檢測裝置。

（2）界面提示“無KC1”

KC1溶液不足：只需在KC1試劑瓶添加飽和KC1溶液;

液位檢測裝置與KC1試劑瓶相對位置偏離：調(diào)節(jié)KC1試劑瓶位置即可;

液位檢測裝置故障：更換液位檢測裝置即可。

（3）界面提示“EC校準(zhǔn)失敗”

校準(zhǔn)溶液配置問題：重新配置校準(zhǔn)溶液;

EC電極異常：更換EC電極;

EC測量板故障：更換測量板。

（4）界面提示“PH校準(zhǔn)失敗”

校準(zhǔn)溶液配置問題：重新配置校準(zhǔn)溶液;

PH電極異常：更換PH電極;

PH測量板故障：更換測量板;

（5）界面提示“EC模塊故障”

EC測量板與主控板之間通訊異常：檢查其通訊線路;

EC電極異常：更換EC電極;

EC測量板故障：更換測量板。

（6）界面提示“PH模塊故障”

PH測量板與主控板之間通訊異常：檢查其通訊線路;

PH電極異常：更換PH電極;

PH測量板故障：更換測量板。

（7）界面提示“多通閥故障”

可能是多通閥損壞，重新上電初始化，如故障依舊，則更換新的多通閥。

（8）界面提示“注射泵故障”

注射泵與主控之間通訊異常：檢查其通訊線路;

注射泵出口管路堵塞：清洗注射泵出口管路;

注射泵出口電磁閥故障：更換出口電磁閥;

注射泵損壞：更換新的注射泵。

2.2 AMR-S型降水采樣器

（1）界面提示“左限位出錯”或“右限位出錯”

檢查限位開關(guān)安裝位置是否到位或限位開關(guān)是否損壞，如村壞則進行更換。

（2）界面提示“機箱溫控出錯”或“采樣桶溫控出錯”

在調(diào)試界面對其進行通斷操作，觀察繼電器指示燈是否變化，實際動作是否完成，如均無反應(yīng)則更換繼電器;如更換繼電器后故障仍未排除，更換主板;如故障依舊，則查看相應(yīng)溫度是否顯示正常，如異常則更換對應(yīng)傳感器。

（3）界面提示“防塵蓋溫控出錯”或“感雨器溫控出錯”

此故障可能為溫控繼電器異常所致，更換溫控繼電器，如故障依舊則更換主板或更換溫度傳感器。

（4）界面提示“非法開門”

打開儀器底部窗門前應(yīng)先進入維護界面并輸入密碼“1111”（取消報警），關(guān)門后再進入維護界面并輸入密碼“1112”（恢復(fù)報警）。如故障未排除則可能是傳感器故障，關(guān)門后重新上電，如果故障仍在，則檢查傳感器。

（5）降雨時無雨量累計

先檢查雨量計內(nèi)部管路是否堵塞，清洗雨量計內(nèi)部管路，如故障仍在則可能雨量計故障或信號線松動，緊固信號線后故障未排除則需檢修雨量計。

3 結(jié)束語

TCYI 1型酸雨自動觀測系統(tǒng)因本身結(jié)構(gòu)分為室內(nèi)和室外兩部分，平時使用中，應(yīng)加強維護，定期查看設(shè)備的各個部分是否被腐蝕或者自然損壞，尤其是在自然條件較為惡劣的站址，有損壞或者腐蝕部件應(yīng)立即進行處理、更換，如依舊不能修復(fù)，應(yīng)及時與上級主管部門和生產(chǎn)廠家聯(lián)系，并做好記錄。

參考文獻：

[1]中國氣象局監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)司.酸雨業(yè)務(wù)規(guī)章制度[M].北京，2006.

[2]褚春燕，程遠，桂翰林，等.AMR-I型酸雨自動觀測系統(tǒng)靜態(tài)測試和質(zhì)控分析[C]//全國氣象觀測技術(shù)交流會，2014.

[3]中國氣象局.酸雨觀測業(yè)務(wù)規(guī)范[M].北京：氣象出版社，2005.