DZN2（GStar—I）C型自动土壤水分观测仪常见故障分析及处理

刘晓英

摘要 DZN2（GStar-I）C型自动土壤水分观测仪能够准确及时地测量土壤含水量，可以较好地满足全省农业气象干旱监测服务的需求。根据该仪器的运行情况，对其硬件系统、软件系统的日常维护和在使用过程中出现的故障情况进行分析，为技术人员分析、快速排除故障提供参考依据。

关键词 DZN2（GStar-I）C型；自动土壤水分观测仪；常见故障；处理

中图分类号 P413.2 文献标识码 B 文章编号 1007-5739（2015）17-0256-02

Common Fault Analysis and Solution for DZN2（GStar-I）C Type Automatic Soil Moisture Viewer

LIU Xiao-ying

（Sanhe Meteorological Bureau in Hebei Province，Sanhe Hebei 065200）

Abstract DZN2（GStar-I）C Type Automatic Soil Moisture Viewer tests soil volume water content automatically，which can meet the needs of agricultural meteorological drought monitoring service in Hebei Province. According to operation status of this type equipment，the daily maintenance and failure process of hardware system and software system were analyzed，in order to provide reference for technical personnel to analyze and clear the trouble.

Key words DZN2（GStar-I）C Type；automatic soil moisture viewer；common fault；solution

土壤水分状况是水分在土壤中的移动、各层中数量的变化以及土壤和其他自然体（大气、生物、岩石等）间的水分交换现象的总称，是植物在生长发育中必不可缺的。适量的水分对植物是有益的，水分过少或过量都会抑制植物的生长发育，对农作物而言则会发生旱灾或涝灾，因此定量对土壤水分湿度进行测定，根据其变化特征总结其对作物产生的影响，从理论和实践上为“三农”提供服务具有重要意义。

自动土壤水分观测仪可测量不同深度的土壤体积含水量，完成土壤水分贮存量信息的采集、处理、存储及传输。DZN2（GStar-I）C型自动土壤水分观测仪从2009年开始在河北省正式运行，在全省各农气观测站均安装了该仪器，组成自动土壤水分观测站网，通过气象内网平台实时显示、共享数据，从而提供实时土壤水分观测数据[1-3]，为农业服务提供科学的土壤水分依据，可以较好地满足全省农业气象干旱监测服务的需求。本文有针对性地对自动土壤水分观测仪的一些常见故障进行分析，为提高自动土壤水分观测仪故障处理提供参考依据。

1 自动土壤水分观测仪构成及工作原理

1.1 构成

自动土壤水分观测仪由硬件和软件组成。其硬件可分为传感器、采集器和数据中心服务器等，其软件部分由采集软件和业务软件组成[4]。

1.2 工作原理

自动土壤水分观测仪采用FDR测量技术及多通道数据采集技术，能够准确及时地测量土壤含水量，完成土壤水分贮存量信息的采集、处理、存储及传输。

2 自动土壤水分观测仪常见故障分析及处理

通过对2009—2014年自动土壤水分观测仪运行情况及出现故障情况进行分析总结，自动土壤水分观测仪常见故障大致可分为供电系统、采集器、传感器、数据通讯系统等几个方面。现根据故障出现情况分别进行分析，注意在做各项故障检查前必须关闭电源开关，以免损坏仪器。

2.1 供电系统故障分析及处理

由于自动土壤水分观测仪一般安装在作物观测地块或固定观测地块，市电供应较难保证，所以该型供电系统为太阳能电池板，蓄电池要求正常电压为12～15 V，在其他供电系统完全停止的状态下，工作时间不低于7 d。

2.1.1 指示灯状态。电源控制器共有3个指示灯，分别是负载指示灯、电池状态指示灯、太阳能电池指示灯（图1）。由于自动土壤水分观测仪主要供电系统是太阳能板，所以要求太阳能板安装角度合适，并且要定期清洁，以保证仪器正常工作，避免观测数据的丢失。当阳光照射太阳能板时，若指示灯不亮，要检查电源两端的连线是否接反，接线是否有松动。蓄电池指示灯正常情况下是常绿的；当电压欠压时，指示灯变为橙黄色，这时需及时充电；当变为红色时，说明这时蓄电池电压已经过放，必须关闭负载输出后再进行充电，如果多次蓄电池电压处于过放状态，会严重影响蓄电池寿命。应按照规范要求按时检查指示灯的情况，在蓄电池欠压的情况下就要及时充电，不要等到蓄电池电压降低到过放状态。

2.1.2 供电开关模式设置。LED发光管指示当前蓄电池状态，在LED数码管显示模式中，共有 “0”至“9”和“0.”至“7.”这几种模式，通用控制模式为“6.”，调试模式为“7.”，若仪器电源正常却不能正常工作，先要查看开关按钮模式，若不正确，长按开关，待其闪烁时进行调整，把模式调到“6.”。

2.2 采集器故障分析及处理

采集器正常运行时，电源指示灯（红色）常亮；运行指示灯（黄色）闪烁（亮、灭各1 s）；GPRS登录指示灯（绿色）登录到服务器亮，退出时灭（图2）。endprint

2.2.1 运行指示灯。采集器运行指示灯为黄色，亮、闪各1 s，若闪烁不正常或不闪烁，则是主机板故障，需更换主机板。

2.2.2 GPRS登录指示灯。若GPRS登录指示灯不亮，首先检查通讯卡安装是否正确，通讯卡是否欠费，如果通讯卡没问题，再进一步检查GPRS天线的连接器是否脱落，如果脱落，需重新安装，若通讯卡和天线连接没有问题，需通过专用软件进行检测，确认参数的设置是否正确，若各项检查均正常，则可能是GPRS模块出现故障，需更换GPRS主机板。

2.2.3 串口通讯检查。使用调试软件DEBUG通过RS232接口与采集器通讯。在通讯端口区域，正确选择所连接的串口，如果串口选择错误，则会提示串口错误信息，需重新选择连接串口；若在电脑中找不到连接串口，则可能是RS232线的问题，用万用表检测RS232线是否为直通线，若为交叉线，则要更换直通线后再重新连接。串口选择正确后（图3），首先测试读时钟功能，检查是否能与采集器连接正常，如果连续读时钟失败，则串口通讯有故障，需更换采集器板。

2.3 传感器故障分析及处理

当土壤水分浏览软件监控界面出现异常时，则可判断是传感器出现了故障（图4），需从以下几方面进行检查。

2.3.1 接线端子检查。检查接线端子线序是否按照黄黑蓝棕的线序连接，连接是否牢固，排线插针是否在正确的位置并且无松动。

2.3.2 传感器外观检查。一是把传感器从PVC管中取出，检查管内是否潮湿，若把传感器清理干净后数据仍不正常，则可能传感器电子器件已损坏，需更换传感器后再重新测试，直至数据正常。二是检查RS485线接口是否损坏，若有损坏，则必须更换；检查黄黑蓝棕线安装线序是否正确。三是检查传感器卡槽是否松动或损坏，传感器处理板是否完好。

2.3.3 软件调试。通讯连接正常后，单击数据监视标签进入数据监视界面（图5），若某一层水分或频率值为0，则检查该层的开关是否打开；若某一层水分或频率值异常，则可能是该层传感器接线和其他某一层接线接反，或者是接线有松动；若修理后数据仍不正常，则该层传感器可能损坏，需重新更换。

2.4 其他问题

通过土壤水分浏览软件或调试软件监测到自动土壤水分观测仪表层数据明显偏小时，可能是由于2个原因引起：一是土壤发生龟裂，这是由于土壤缝隙大，空气干燥，使测得的土壤湿度数据偏小；另一个原因是在冬季气温下降，土壤冻结造成。因此，在使用数据过程中应注意判别，并在备注栏中注明原因。

3 结语

总之，要快速准确地处理自动土壤水分观测仪出现的故障，需做到以下几点：一是熟练掌握仪器的整体构造和软件的应用；二是对出现的故障要进行全面的分析，从各个方面进行多次测试找出故障原因，判断出故障部位，从而对仪器进行维修；三是要善于总结仪器故障发生的原因并建立维修档案，为以后故障分析与处理提供参考依据。

4 参考文献

[1] 陈海波.DZN2型自动土壤水分观测仪常见问题分析[J].气象与环境科学，2013，36（3）：53-57.

[2] 中国气象局.自动土壤水分观测规范（试行）[M].北京：中国气象局，2010.

[3] DZN2（GStar-I）自动土壤水分观测仪使用说明书[Z].郑州：河南省气象科学研究所，2011.

[4] 陈海波，冶林茂，薛龙琴，等.GStar-I（DZN2）型自动土壤水分观测仪的维护方法及常见故障解析[J].气象与环境科学，2011，34（增刊）：178-181.endprint