TCYII 1型酸雨自动观测系统结构及故障处理

彭 滨，安 峡

(成都市气象局，成都 611134)

0 引言

根据《酸雨业务规章制度》，为了使各台站工作人员能够熟练、快速、准确地维护和保障设备的正常运行，提高酸雨观测质量，文章对TCYII 1型酸雨自动观测系统的工作原理、基本结构及其故障诊断流程进行详细说明。

1 系统工作原理及基本结构

TCYII 1型酸雨自动观测系统安装在冬季气候条件较好(极限低温-10 ℃)的户外，该系统以AMR-A型户外全自动一体化分析仪为核心，主要功能为感应降水，自动采集降水样品，自动测量降水样品的pH(酸碱度)、EC(电导率)和温度，同时还可扩展测量降雨点的大气温度、湿度、压力及风速和风向等大气参数，并通过网络自动上传测量数据和仪器工作状态，完成自动校准和自检。当出现故障时，可驱动置于室内的声光报警单元发出声光报警，提示系统的维护管理人员及时对设备进行维护；系统可支持无线或有线等多种通讯方式，维护管理人员可远程获取系统的运行状态、分析数据，大大提升了系统的智能化程度及可维护性[1，2]。

1.1 工作原理

1)该系统通过感雨器实时监测室外降水(液态及固态)情况，当监测到有降水时，系统通过控制防尘盖驱动单元打开防尘盖，集雨器开始采集降水，当降水停止后，防尘盖关闭，以保护所采集降水样品不受外界环境污染；集雨器具备加热融雪功能，可实现对固态降水的加热融化，保证固态降水能自动输送至分析单元，系统同时记录降水信息以及防尘盖动作信息(图1)。

图1 TCYII 1型酸雨自动观测系统原理

2)系统可设置降水分析的条件及分析时间，当到达设定的分析时间时，若降水量达到系统设定的起始降水量，集雨器内所采集的降水通过降水输送单元输送至分析单元测量槽，位于测量槽内的pH、EC降水专用测量电极对降水的pH值、EC值及水温进行分析；若降水量小于系统设定的起始降水量，则集雨器内降水直接排空，进入下一轮降水采集及分析任务流程；同时，系统可根据设定的自动校准周期，实现pH、EC电极的自动校准功能，降低系统人工校准工作量，提高系统测量的准确性。

3)系统采用先进的嵌入式控制系统实现对上述所有功能单元的集中控制与雨水分析数据的采集功能；同时，系统还具备故障自诊断功能，当出现故障时，可驱动外部声光报警单元发出声光报警，提示管理人员及时对设备进行维护；系统可支持无线或有线等多种通讯方式，维护管理人员可远程获取系统的运行状态、分析数据，大大提升了系统的智能化程度及可维护性。

4)为确保系统在室外长期运行的可靠性，其机柜内部设置温控模块，可实现冬季机箱加热以及夏季机箱散热降温功能，确保了机柜内部管路以及电路部分在不同环境条件下正常工作；系统采用可靠的电源防雷设计，能够防止雷电对设备造成破坏性影响。

1.2 系统结构

AMR-A型自动降水分析系统安装于室外观测场，由感雨传感器、防尘盖托架单元、显示屏、电源及防雷单元、防尘盖及驱动单元、集雨桶、分析测量管路单元等组成，既可自动采集降水样品又可自动分析降水样品，观测人员利用计算机从自动降水分析系统中采集观测数据和信息，进行质量检验和整合后，形成完整的酸雨观测数据记录。

2 故障分析及处理

为了确保系统长期可靠稳定运行，需要进行必要的维护工作，并按照《酸雨观测业务规范》[3]进行日常维护及操作。文章针对系统出现的几种典型故障进行分析。

1)界面显示“无纯净水”

故障原因可能是纯净水水量不足或液位检测装置与纯水桶相对位置偏离。此时应先检查纯水桶的放置位置，纯水桶应放置在仪器左侧支撑平台上，且内壁应紧贴内侧纯水液位检测传感器，桶内纯水量大于2/3水桶容积；如仍未恢复正常则可能是液位检测装置故障，需更换液位检测装置。

2)界面提示“无KCl”

KCl溶液不足：在KCl试剂瓶添加饱和KCl溶液；

液位检测装置与KCl试剂瓶相对位置偏离：调节KCl试剂瓶位置；

液位检测装置故障：更换液位检测装置。

3)界面提示“EC校准失败”

校准溶液配置问题：重新配置校准溶液；

EC电极异常：更换EC电极；

EC测量板故障：更换测量板。

4)界面提示“pH校准失败”

校准溶液配置问题：重新配置校准溶液；

pH电极异常：更换pH电极；

pH测量板故障：更换测量板。

5)界面提示“EC模块故障”

EC测量板与主控板之间通讯异常：检查其通讯线路；

EC电极异常：更换EC电极；

EC测量板故障：更换测量板。

6)界面提示“pH模块故障”

pH测量板与主控板之间通讯异常：检查其通讯线路；

pH电极异常：更换pH电极；

pH测量板故障：更换测量板。

7)开关盖故障

故障1：防尘盖在打开或者关闭时出现盖向人所在方向旋转后再旋转到位，实际已经完成了开盖或者关盖的操作，出现这种情况时，需先检查开关盖电机两根控制线是否接反，若仍异常则更换主板。

故障2：防尘盖在打开或者关闭时出现盖向远离人所在方向旋转后再旋转到位，实际已经完成了开或者关盖的操作。出现这种情况，可能是开关盖状态存储失败，使设备认为所处关(开)盖状态为开(关)盖状态，此时应先将盖调整至对应位置再检测动作是否正常，若更改完毕后立刻出现同样现象则需更换芯片，若仍异常则更换主板；若更改完毕后运行均正常，过一段时间再次出现同样现象，则需检查外部供电是否稳定，外部接地是否有效，以及设备是否处于强干扰区域；

此外也可能是开关盖开盖到位时光电开关未响应而盖继续旋转至一周后检测到挡片信号，此时应检查盖检测挡片是否等高，若等高则检查光电开关是否有效受控(尤其是有无出现不完全导通情况)，检查光电开关所连直流电源是否正常稳定工作。

3 结束语

TCYII 1型酸雨自动观测系统只有室外部分，与TCYI 1型相比，减少了室内部分，适合温度在-10 ℃以上的台站使用，自动化程度高，在日常应用中，应加强维护，定期查看设备的各个部分是否被腐蚀或者自然损坏，有损坏或者腐蚀部件应立即进行处理、更换，如无法修复，应及时与上级主管部门和生产厂家联系，并做好记录。