地下水监测设备常见故障及成因分析

地下水监测设备常见故障及成因分析

耿艳英

聊城市自然资源和规划局 ,山东 聊城 252000

摘要：地下水监测提供了有关地下水动态的实时信息，例如水位、水温和水质，以协助管理部门作出决策。根据监测系统和运行服务的结构，分析研究的主要内容如下:地下水监测设备的性能和故障原因分析；地下水监测终端设备故障性能及原因分析；操作和维护建议。调查结果表明，自国家地下水监测行动以来，监测数据收集工作的拖延和缺乏报告主要是由于设备的稳定性。迫切需要将现有2G设备通信模块升级到4G或5G通信模块，并增加传输通道，以补充和保存现有GPRS和SMS通信模式。同时，加强建设地下水专业人才，以提高监测速度。

关键词：地下水；地下水监测站；运行维护；设备故障

地下水是水资源的一个重要组成部分，也是水供应和干旱应急的一个不可或缺的水源。地下水监测可以为水资源的管理和保护提供科学依据。地下水监测系统是获取有关地下水位、水温和水质的水文地质信息的最直接和最有效的手段。向各部门提供关于地下水动态的最新、准确和全面的信息。

一、地下水监测

1.地下水监测的主要方法和技术。麦拉雷环境工程有限公司是美国第一家研究地下水监测系统的公司。1980年代初，该公司对各种系统进行了研究，从成本研究、钻探方法、钻探技术到处理器、转换器、探测器和后续维护。规格如下:（1）单管多级监测井。监测井是钻孔井管一对一，即在一个钻井中只安装一根井管，以便从不同地段层抽取地下水样品。（2）丛式监测井。在一个探测点周围放置了几个不同深度的井，每个井的深度不同。（3）巢式监测井。巢式监测井，其特点是在单个钻井中安装若干长度不同的监测管，并将其安装在选定的地层中，从而通过分阶段充填填砾、止水实现在单个钻井中监测多个井的目标。（4）多通道连续监测井。主要是通过安装七通道连续多通道管道、分层填充和截流而建造的多级监测井。

2.主要地下水采样仪器。（1）采样器。这是一个敞口式的采样器。在底部安装截止阀，主要通过绳索进入井内，打开此时关闭的水阀深度的水样提取。（2）惯性采样泵是一种主要由止回阀、驱动装置和管道组成的取样装置。工作流程是在管道下降时自动打开阀门。

2. 设备常见故障分析及处理方法

地下水监测项目中监测仪器设备故障，是由于监测数据延误、数据泄漏、数据缺报、设备死机。考虑到某市22个监测站中近3 a的情况，全年共有77个地下水故障，包括6个设备故障，所有这些都表明数据滞后、报告不足和设备信号不良。

1.电源发生故障。目前某市22个站点的地下水监测设备是综合压力水位计、内部电池供应、遥控进入钻井中监测水位和水温。由于大多数站都是荒郊野外，长期暴露在风雨和太阳下，绝缘线束经常潮湿，电源故障如下：（1）中心平台站点状态信息显示电池电压告警；（2）地下水监测数据已有几天没有报告，平台没有数据查询。电源故障的主要原因是：（1）电池电源松动，RTU电源插座出现故障。（2）大多数站都在野外。终端必须提高发送数据的传输性能，从而导致功耗增加、电池电压降低、电池寿命缩短和信号传输减少。（3）监控部分保护层湿度过高，导致湿度升高、短路、电路损坏和电路板故障。

2.通信模块出现故障。通信故障是地下水情监测设备中最常见的故障之一。通常是：（1）监测站信号强度正常，但平台没有查询数据；（2）)监测站信号弱。故障的主要原因是：（1）SIM卡被磁化，需要更换。（2）通信模块出现故障，需要维护；（3）天线损坏，施工信号受阻；（4）运营商2G网络故障或者升级到4G会导致监测站通信中断；（5）数据传输会因电池老化、设备损坏等原因而发生传输中断。

3.水位计故障。出现以下故障：（1）)仪表RTU显示警告；（2）采集的深度数据失真或未采集。（3）压力探头报警并停止运行。故障的主要原因是：（1）)探测器输入被阻塞；（2）首次安装后，测量杆的位置会因弧度和重力而改变，需要进行比较和校准。（3）松动传感器按钮和RTU之间的连接；（4）侵蚀探头；（5）地下水水位的变化导致缺乏与水的接触和数据收集不到。

4.水位和水温数据故障。水位和水温数据故障主要表现为：（1）)没有水位和水温数据；（2）水位数据的变化；RTU故障导致水位和水温数据传输失败。故障原因大致可分为：（1）地下水监测站通信信号差和数据传输延迟；（2）监测水井附近的取水情况；（3）)传感器探针和RTU之间的连接电缆位置不固定；（4）传感器探测器发生故障，无法实时收集数据。

5.监控环境变化导致的故障。大多数地下水监测站位于野外，监测数据因环境变化而异常，主要表现为：（1）监测井坍塌和沉积；（2）)由于滑坡和周围植被增加，井口保护装置被掩埋和复盖；（3）夏季气温高，湿度大，设备故障频繁。故障形成的主要原因是：（1）)地质构造在监测井附近移动或收缩，导致井口保护装置倒塌、沉降和下沉；（2）地下水监测设施位于偏远地区，那里的居民对地下水的保护知之甚少，而且受到人为破坏；（3）)持续降雨导致保护桶内湿度过大，造成短路、电路损坏等。下雨后，保护桶内高温潮湿的环境也可能导致短路和线路板损坏停止工作。总之，性能和故障原因因地下水监测站和设备而异。因此，必须根据当地实际情况采取有效措施。

2. 运维建议

随着经济和社会发展，地下水资源问题越来越重要。地下水监测是一种基本的公益活动，也是了解地下水动态的最直接途径。为了确保监测站系统的正常稳定的有效运行，建议:

1.加强组织领导，建立运维机制，提高运维人员的业务技术水平，维护运维小组的稳定。目前，相关单位缺乏地下水方面的专业人员，并在维护设施方面遇到困难。为了提高工作效率，建议引进专业技术队伍，统一进行维护和管理。

2.提高设备稳定性。提高设备稳定性并升级通信模块。越来越多的地区转向4G网络，2G移动终端将无法在4G网络上运行。迫切需要用一个完整的网络通信模块(4G或5G)取代RTU地下水监测设备使用的2G通信模块，并增加传输通道，以补充和保护现有GPRS和短消息通信手段。

3.备用零件。适当的备件是运行和维护的先决条件。目前，如果监测站发生故障，备件必须从有关部门调配，这影响到时效性。

4.完善地下水信息维护管理系统平台。对于现有的数据查询功能，建议增加设备管理和维护功能，检查平台上各站设备的运行状况，增加操作人员的查询权限。能够报告异常，自动捕获异常，并等待手动处理。

对某市22个监测站设备故障和原因的分析得出结论认为，地下水监测系统的稳定性目前需要提高，特别是监测站通信模块需要升级为4G或5G。尽管地下水监测设备可以在线自动监测，但监测设备的性能需要进一步提高，以确保实时监测信息的传输。加强本组织的领导能力，建立业务机制，加强业务培训，提高业务人员的专业水平，增加业务经费，妥善管理监测站和业务工作。改进获取和维护地下水信息的管理系统，提高获取和处理可疑数据的速度，并为地下水研究提供更可靠的数据。

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