水文儀器設(shè)備電源系統(tǒng)的管理維護初探

余有書

摘? ?要：在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時期，高科技、現(xiàn)代化的儀器已經(jīng)被應(yīng)用到各個行業(yè)之中，在水文部門各種水文監(jiān)測儀器的使用極大地提升了整體的工作效率。本文主要針對水文儀器設(shè)備電源系統(tǒng)的管理維護進行探究，簡述水文儀器設(shè)備，并著重對其電源系統(tǒng)進行分析，以期令水文監(jiān)測工作人員可以更好地發(fā)揮儀器的作用。

關(guān)鍵詞：水文監(jiān)測? 儀器設(shè)備? 電源系統(tǒng)? 管理維護

中圖分類號：TP39? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（b）-0150-02

在近幾年的發(fā)展過程中，人們逐漸增加了在水文方面的資金投入，越來越多的現(xiàn)代化儀器在水文監(jiān)測的過程中被引進、推廣和運用。在諸多儀器設(shè)備的使用過程中都需要有電源系統(tǒng)來提供源源不絕的能量，為保證水文儀器設(shè)備可以正常使用，就應(yīng)該結(jié)合電源特性對其展開分析，將管理維護工作進一步完善。

1? 水文儀器設(shè)備簡介

在進行水文監(jiān)測時，所用到的儀器設(shè)備主要有巡測車、測量船、水位測量、降水測量、泥沙流量測量等設(shè)備。在巡測車中配備了較為齊全的監(jiān)測設(shè)備，例如較為常用的水中作業(yè)服、救生衣、測量儀器、安裝工具等，部分巡測車上還配備了機械臂，可用于橋上測流;巡測車的作用與水文站的功能類似，被形象的稱為“移動的水文站”。測量船型號是依據(jù)當?shù)販y量點的水流特性而決定的，船身長約4～6m，寬約2～3m，其上多配備易裝卸的安裝支架、激光測距儀、水溫測量儀、電動水文絞車、救生設(shè)施等。水位測量設(shè)備主要有壓力式、浮子式、氣泡式、直立式、雷達式幾種，同時，還有用于校驗水位測量誤差的懸垂式水尺。降水測量設(shè)備多會采用翻斗式雨量計，具備固態(tài)儲存記錄和遙測實時傳輸?shù)墓δ?。泥沙流量測量設(shè)備由水研中心統(tǒng)一調(diào)度，可用一臺設(shè)備對多個測量點進行測量，工作效率較高，為水文部門提供了極大的便利[1]。

2? 水文儀器設(shè)備電源系統(tǒng)管理策略

2.1 探究電源特性

水文儀器設(shè)備的電源主要包括鉛酸蓄電池、鎳氫電池和鋰離子電池3種，若想對電源系統(tǒng)進行管理維護，就應(yīng)該對這3種電池的特性進行研究[2]。

2.1.1 鉛酸蓄電池

這類蓄電池的電極主要是由鉛及其化合物聚集而成，蓄電池中的電解液則是濃度適宜的硫酸溶液。在充電的狀態(tài)下，硫酸蓄電池的電極成分為二氧化鉛，負極成分則是金屬鉛;當電池在進行放電時，電池的正負極主要成分則均為硫酸鉛。若是依據(jù)電池自身的結(jié)構(gòu)和具體功用進行劃分，其可大致分為動力類、啟動類、固定型閥控類、其他類等幾種。例如：在鉛酸蓄電池中會存在著6V、12V、24V等幾種型號，常被用于遙測設(shè)備、走航式測流設(shè)備、GPS測量設(shè)備的供電系統(tǒng)。在水文儀器設(shè)備中所用的鉛酸蓄電池類型多為固定型閥控類，對其進行充電多選用太陽能充電或發(fā)電站供電。

2.1.2 鎳氫電池

鎳氫電池是到目前為止最具環(huán)保性能的電池，在大多數(shù)注重環(huán)保的國家都在大力推行使用鎳氫電池作為電源系統(tǒng)供電，可在使用過后進行回收再利用工作，并且所產(chǎn)生的工業(yè)廢料也對周圍環(huán)境的破壞程度較小。但是鎳氫電池在使用的過程中仍然存在的一些缺陷亟待改正，其充電時間較長，重量較大，總體容量較小，且具備記憶效應(yīng);人們在使用這一電源時，必須要將電池的電量用盡后才能再充電，否則會嚴重影響今后使用時的電池總?cè)萘俊ｆ嚉潆姵氐目沙潆姶螖?shù)一般較高，普遍能夠達到700次以上，在部分質(zhì)量好的產(chǎn)品上，其充電次數(shù)甚至可達到1200次，使用壽命較長，且價格實惠，適合大眾化使用。

2.1.3 鋰離子電池

為了改善鎳氫電池的缺點，科研人員逐漸研發(fā)出了新型的鋰離子電池，其在環(huán)保和性能方面具有更大的優(yōu)點。這種電池的陽極材料是可以吸納鋰離子的石墨電極，在電池進行放電時，鋰原子從石墨電極的陽極一端表面電離成鋰離子和電子，電子脫離電池的陽極到達鋰離子電池的陰極，實現(xiàn)放電的過程。而在進行充電時，電池陰極附近的鋰原子會電離成鋰離子和電子，隨后，鋰離子再向電池的陽極運動與到達石墨電極的電子合成鋰原子。

2.2 分析電源的優(yōu)缺點

在使用鉛酸蓄電池時，引起自身在結(jié)構(gòu)上具有安全、密閉的特點，在使用時無需相其內(nèi)部補充蒸餾水，對其進行維護較為簡單。這一電池在使用時不存在記憶效應(yīng)，不會因使用周期長而導(dǎo)致容量下降;并且其在使用的過程中還具備抗震、耐高溫、使用壽命長，便于回收再利用等特點。然而其在實使用的過程中也具備較大的弊端，這類電池的比容小，在提供同等容量的電量下，電池的體積和質(zhì)量往往都會較大。

鎳氫電池在使用時，整體壽命較長，可進行回收再利用，對環(huán)境的破壞程度較小。但是，卻因為其具有記憶效應(yīng)，而導(dǎo)致該電池的整體性能評估有所下降。全新的鋰離子電池在進行放電時較為平緩，單個電池就具備較高的電壓，能量密度高，這也就代表在具備同樣電量的情況下其具備更輕的質(zhì)地。這類電池在閑置時自放電較小，且沒有鎳氫電池的記憶效應(yīng)，電池性能較好，電量儲存的波動幅度約為每月2%，且這種波動可以恢復(fù)。電池在可工作放電的適應(yīng)范圍較廣，可在-20℃～60℃的情況下工作，電力循環(huán)性能優(yōu)良，可快速的實現(xiàn)電池的充電與放電，工作效率高達100%，輸出的電功率大，使用壽命較長，電池不存在有毒有害物質(zhì)，是一種新型的綠色電池能源。這一電池的主要缺點就是還有部分技術(shù)性難題尚未攻克，生產(chǎn)的造價較高，整體生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，致使其普遍應(yīng)用性較低。

2.3 結(jié)合實際論述電池維護注意事項

在對水文儀器設(shè)備的電池進行充電時，應(yīng)該確保電池的電極與充電器間的接口連接正確，使充電器的陽極與電池的正極連接，充電器的陰極與電池的負極相接。隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，當前的鋰離子電池和鎳氫電池多具有專用的充電器裝置，大多數(shù)情況下不會出現(xiàn)電極接反的情況。但是，在使用鉛酸電池時，因其充電器與電池的接頭多為金屬夾，發(fā)生電極接反的風險較大。這就需要工作人員在充電時依據(jù)顏色對充電器和電池的電極進行確認，一般情況下，紅色的接頭多代表陽極，而黑色的接頭多代表陰極，使顏色一一對應(yīng)即可實現(xiàn)電池與充電器的正確連接。此外，不同容量和性能的電池不能進行相互間的混用，這極易導(dǎo)致電池出現(xiàn)故障;若是電池在使用的過程中出現(xiàn)短路情況，極易引發(fā)起火或爆炸情況，導(dǎo)致工作人員的人身安全受到威脅。

例如，在使用鋰離子電池時，應(yīng)該控制其放電電流不能過大，否則會導(dǎo)致電池的內(nèi)部發(fā)熱，可能會對電池造成永久性的損傷。電池在使用過程中，若是發(fā)生過放電會使電池壽命大大縮短，甚至直接令電池失效，因此應(yīng)該在使用的過程中盡量杜絕這一狀況發(fā)生。電池在使用和充電的過程中，應(yīng)該對其周圍環(huán)境溫度進行調(diào)控，使其在電池產(chǎn)品特性表所規(guī)定的范圍之內(nèi)。電池在進行充電的過程中，大多都應(yīng)該處于0℃～45℃的溫度范圍內(nèi)，在使用的過程中其絕對不能超過高溫60℃和低溫-20℃的范圍，否則會嚴重影響到電池的使用壽命。

3? 結(jié)語

水文部門利用水文監(jiān)測系統(tǒng)對江河等水域檢修系統(tǒng)的監(jiān)測、研究，可為我國民眾的日常生活提供極大的保障，對儀器的電源系統(tǒng)進行研究也就無可厚非。在對3種蓄電池進行研究時，應(yīng)該著重對其特性和優(yōu)缺點進行分析研究，并結(jié)合實際情況這對電池維護的注意事項，以便為水文部門的工作提供理論和數(shù)據(jù)的支持。

參考文獻

[1] 姚永熙.國內(nèi)外應(yīng)用水文儀器簡析[J].水文，2018，38（4）：25-28，54.

[2] 陶新紅.水文儀器設(shè)備電源系統(tǒng)的管理維護[J].河南水利與南水北調(diào)，2017，46（12）：89-90.