水文仪器设备电源系统的管理维护初探
来源:用户上传
作者:余有书
摘 要：在现代科学技术飞速发展的时期，高科技、现代化的仪器已经被应用到各个行业之中，在水文部门各种水文监测仪器的使用极大地提升了整体的工作效率。本文主要针对水文仪器设备电源系统的管理维护进行探究，简述水文仪器设备，并着重对其电源系统进行分析，以期令水文监测工作人员可以更好地发挥仪器的作用。
关键词：水文监测 仪器设备 电源系统 管理维护
中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）01（b）-0150-02
在近几年的发展过程中，人们逐渐增加了在水文方面的资金投入，越来越多的现代化仪器在水文监测的过程中被引进、推广和运用。在诸多仪器设备的使用过程中都需要有电源系统来提供源源不绝的能量，为保证水文仪器设备可以正常使用，就应该结合电源特性对其展开分析，将管理维护工作进一步完善。
1 水文仪器设备简介
在进行水文监测时，所用到的仪器设备主要有巡测车、测量船、水位测量、降水测量、泥沙流量测量等设备。在巡测车中配备了较为齐全的监测设备，例如较为常用的水中作业服、救生衣、测量仪器、安装工具等，部分巡测车上还配备了机械臂，可用于桥上测流;巡测车的作用与水文站的功能类似，被形象的称为“移动的水文站”。测量船型号是依据当地测量点的水流特性而决定的，船身长约4～6m，宽约2～3m，其上多配备易装卸的安装支架、激光测距仪、水温测量仪、电动水文绞车、救生设施等。水位测量设备主要有压力式、浮子式、气泡式、直立式、雷达式几种，同时，还有用于校验水位测量误差的悬垂式水尺。降水测量设备多会采用翻斗式雨量计，具备固态储存记录和遥测实时传输的功能。泥沙流量测量设备由水研中心统一调度，可用一台设备对多个测量点进行测量，工作效率较高，为水文部门提供了极大的便利[1]。
2 水文仪器设备电源系统管理策略
2.1 探究电源特性
水文仪器设备的电源主要包括铅酸蓄电池、镍氢电池和锂离子电池3种，若想对电源系统进行管理维护，就应该对这3种电池的特性进行研究[2]。
2.1.1 铅酸蓄电池
这类蓄电池的电极主要是由铅及其化合物聚集而成，蓄电池中的电解液则是浓度适宜的硫酸溶液。在充电的状态下，硫酸蓄电池的电极成分为二氧化铅，负极成分则是金属铅;当电池在进行放电时，电池的正负极主要成分则均为硫酸铅。若是依据电池自身的结构和具体功用进行划分，其可大致分为动力類、启动类、固定型阀控类、其他类等几种。例如：在铅酸蓄电池中会存在着6V、12V、24V等几种型号，常被用于遥测设备、走航式测流设备、GPS测量设备的供电系统。在水文仪器设备中所用的铅酸蓄电池类型多为固定型阀控类，对其进行充电多选用太阳能充电或发电站供电。
2.1.2 镍氢电池
镍氢电池是到目前为止最具环保性能的电池，在大多数注重环保的国家都在大力推行使用镍氢电池作为电源系统供电，可在使用过后进行回收再利用工作，并且所产生的工业废料也对周围环境的破坏程度较小。但是镍氢电池在使用的过程中仍然存在的一些缺陷亟待改正，其充电时间较长，重量较大，总体容量较小，且具备记忆效应;人们在使用这一电源时，必须要将电池的电量用尽后才能再充电，否则会严重影响今后使用时的电池总容量。镍氢电池的可充电次数一般较高，普遍能够达到700次以上，在部分质量好的产品上，其充电次数甚至可达到1200次，使用寿命较长，且价格实惠，适合大众化使用。
2.1.3 锂离子电池
为了改善镍氢电池的缺点，科研人员逐渐研发出了新型的锂离子电池，其在环保和性能方面具有更大的优点。这种电池的阳极材料是可以吸纳锂离子的石墨电极，在电池进行放电时，锂原子从石墨电极的阳极一端表面电离成锂离子和电子，电子脱离电池的阳极到达锂离子电池的阴极，实现放电的过程。而在进行充电时，电池阴极附近的锂原子会电离成锂离子和电子，随后，锂离子再向电池的阳极运动与到达石墨电极的电子合成锂原子。
2.2 分析电源的优缺点
在使用铅酸蓄电池时，引起自身在结构上具有安全、密闭的特点，在使用时无需相其内部补充蒸馏水，对其进行维护较为简单。这一电池在使用时不存在记忆效应，不会因使用周期长而导致容量下降;并且其在使用的过程中还具备抗震、耐高温、使用寿命长，便于回收再利用等特点。然而其在实使用的过程中也具备较大的弊端，这类电池的比容小，在提供同等容量的电量下，电池的体积和质量往往都会较大。
镍氢电池在使用时，整体寿命较长，可进行回收再利用，对环境的破坏程度较小。但是，却因为其具有记忆效应，而导致该电池的整体性能评估有所下降。全新的锂离子电池在进行放电时较为平缓，单个电池就具备较高的电压，能量密度高，这也就代表在具备同样电量的情况下其具备更轻的质地。这类电池在闲置时自放电较小，且没有镍氢电池的记忆效应，电池性能较好，电量储存的波动幅度约为每月2%，且这种波动可以恢复。电池在可工作放电的适应范围较广，可在-20℃～60℃的情况下工作，电力循环性能优良，可快速的实现电池的充电与放电，工作效率高达100%，输出的电功率大，使用寿命较长，电池不存在有毒有害物质，是一种新型的绿色电池能源。这一电池的主要缺点就是还有部分技术性难题尚未攻克，生产的造价较高，整体生产工艺较为复杂，致使其普遍应用性较低。
2.3 结合实际论述电池维护注意事项
在对水文仪器设备的电池进行充电时，应该确保电池的电极与充电器间的接口连接正确，使充电器的阳极与电池的正极连接，充电器的阴极与电池的负极相接。随着现代化科学技术的发展，当前的锂离子电池和镍氢电池多具有专用的充电器装置，大多数情况下不会出现电极接反的情况。但是，在使用铅酸电池时，因其充电器与电池的接头多为金属夹，发生电极接反的风险较大。这就需要工作人员在充电时依据颜色对充电器和电池的电极进行确认，一般情况下，红色的接头多代表阳极，而黑色的接头多代表阴极，使颜色一一对应即可实现电池与充电器的正确连接。此外，不同容量和性能的电池不能进行相互间的混用，这极易导致电池出现故障;若是电池在使用的过程中出现短路情况，极易引发起火或爆炸情况，导致工作人员的人身安全受到威胁。
例如，在使用锂离子电池时，应该控制其放电电流不能过大，否则会导致电池的内部发热，可能会对电池造成永久性的损伤。电池在使用过程中，若是发生过放电会使电池寿命大大缩短，甚至直接令电池失效，因此应该在使用的过程中尽量杜绝这一状况发生。电池在使用和充电的过程中，应该对其周围环境温度进行调控，使其在电池产品特性表所规定的范围之内。电池在进行充电的过程中，大多都应该处于0℃～45℃的温度范围内，在使用的过程中其绝对不能超过高温60℃和低温-20℃的范围，否则会严重影响到电池的使用寿命。
3 结语
水文部门利用水文监测系统对江河等水域检修系统的监测、研究，可为我国民众的日常生活提供极大的保障，对仪器的电源系统进行研究也就无可厚非。在对3种蓄电池进行研究时，应该着重对其特性和优缺点进行分析研究，并结合实际情况这对电池维护的注意事项，以便为水文部门的工作提供理论和数据的支持。
参考文献
[1] 姚永熙.国内外应用水文仪器简析[J].水文，2018，38（4）：25-28，54.
[2] 陶新红.水文仪器设备电源系统的管理维护[J].河南水利与南水北调，2017，46（12）：89-90.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15192388.htm
