DZN1野外式自动土壤水分观测仪常见故障分析
张朝昌，杜衍君，张 斌
【摘 要】摘要 DZN1野外式自动土壤水分观测仪由土壤水分传感器、采集器、无线模块和电源系统4部分组成，列举不同的土壤水分变化情况来分析判断传感器故障与否，在工作中其常见故障有传感器安装不当、传感器本身损坏、采集器通道故障、无线模块通信不稳、蓄电池电压低、各部分连线故障等，分析常见故障案例，结合其工作原理，不断总结经验，正确判断故障具体位置、故障原因，及时排除故障，保证土壤水分观测仪数据采集、上传的稳定，进一步提高工作质量。
【期刊名称】安徽农业科学 【年(卷),期】2013(041)015 【总页数】3
【关键词】关键词 土壤水分;传感器;故障案例;提高质量
DZN1野外式自动土壤水分观测仪由传感器、采集器、无线模块通信和系统电源4部分组成，各外站通过无线连接中心站，可显示实时和整点土壤相对湿度、体积含水量、重量含水率、贮水量等动态变化曲线并自动生成标准数据文件，中心站具有对网络内的所有监测站进行参数设置、数据接收和存储、运行状态监视、远程控制等功能［1－3］。该仪器可广泛应用于气象、生态、农业、地质灾害等领域的探测与研究。为此，笔者通过对常见故障案例的分析，结合DZN1土壤水分观测仪各部分原理的理解，总结经验，以便能正确判断故障原因，及时排除故障，提高工作质量。
1 土壤水分传感器
其工作原理是：采用频域反射(FDR)原理测量土壤介电常数。土壤内水分变化导致介电常数变化，土壤的体积含水率与介电常数存在函数关系。
采用世界先进技术的FDR土壤湿度传感器，其精密、可靠，耐用，无放射性污染源。传感器使用环保材料制成，全密封，可长期埋设在地下任意深度连续测量。
SWS-406土壤水分传感器应用FDR原理，可直接测量土壤体积含水量。SWS-406土壤水分传感器由高频发射器、接收器、微处理、探针等组成。高频发射器、接收器、微处理密封在Ф40 mm、长130 mm防水室内，4个长60 mm不锈钢探针与之固定相连。不锈钢探针直接插入土壤。传感器尾部的电缆线为传感器提供电源及输出模拟信号。传感器个例故障案例分析如下。 1.1 故障案例1 图1中某站10 cm土壤相对湿度从2013年4月19日21：00的16%骤升到20日01：00的62%。查其原因是该站19日14：00至夜里下雨，总降水量12.5 mm，且该站土壤为沙性土壤，所以10 cm土壤体积含水量短时间内上升幅度较大，随后几天天气好转时，土壤湿度又会逐渐下降，由此不能判定10 cm土壤水分传感器有故障。
1.2 故障案例2 图2中某站20 cm土壤相对湿度从2013年3月5日10：00～22：00骤降骤升。在现场断掉电源，拔下20 cm所在第2通道插头，插入正常10或30 cm传感器插头，显示结果正常;把20 cm传感器插头插入正常10 cm通道，显示结果不正常。由此可以判定，20 cm土壤水分传感器安装不当或传感器本身故障，检查20 cm传感器连线与安装情况，重新安装结果显示仍不正常，于是更换传感器，故障排除。
1.3 故障案例3 某站100 cm体积含水量比上层80、60 cm体积含水量持续明
显偏低。在现场断掉电源，拔下100 cm所在第8通道插头，插入正常80或60 cm传感器插头，显示结果正常，把100 cm传感器插入正常80 cm通道，显示数据仍然偏低，怀疑100 cm传感器有故障，遂挖开土层，查看100 cm传感器，发现100 cm传感器所安装土层为沙土，与上层80、60 cm传感器安装土层明显不同，选择与80 cm传感器安装土层相近的土层重新安装100 cm传感器，显示结果正常，100 cm传感器无故障，不需要更换。
2 土壤水分观测仪采集器
采集器是自动土壤水分测量系统的核心，其主要功能是完成各层土壤水分传感器的采样，对采样数据进行控制运算、数据计算处理、数据质量控制、数据记录存储，实现数据通信和传输。采集器能够具备自检、自诊断功能，包括以下内容：电源电压状态监测、传感器状态监测、通信状态监测。
数据采集器包括欢迎屏、菜单屏、数据屏、时钟对时屏4个界面。正常工作状态，可通过按键在菜单屏、数据屏、时钟对时屏之间进行切换。
采集器面板上传感器端子：标注为CH1—CH8的8个通道分别连接需要测量的1～8层土壤水分传感器，标注为CH9～CH12、风向、风速、雨量等通道用于系统扩展，接入其他气象传感器。
故障案例：某站20 cm体积含水量比相邻层10、30 cm体积含水量持续明显偏低。在现场断掉电源，拔下20 cm所在第2通道插头，插入正常10或30 cm传感器插头，显示结果不正常，把20 cm传感器插头插入正常10 cm通道，显示数据正常，由此可以判断20 cm传感器是正常的。在保证采集器20 cm第2通道参数正确的情况下，应判断采集器20 cm第2通道故障，需维修或更换采集器。断定采集器20 cm第2通道参数是否正确，应联系中心站查询，必
DZN1野外式自动土壤水分观测仪常见故障分析
