无人值守站仪表故障诊断与处理

引言

无人值守站的设计初衷是减少人工依赖，但这并不意味着系统能够脱离人类智慧的介入。仪表的长期运行不可避免地会遭遇漂移、失准、传输障碍和供电不稳等问题。如果缺乏完善的诊断和处理措施，运行风险会在无声中累积。真正有效的工作并非只在故障出现时救火，而是提前识别潜在隐患，建立从现场到系统的多层级应对策略。通过有条理的分析与实操性的措施，能够让无人值守站具备更强的稳定性与韧性。

1. 无人值守站仪表运行总体概述

无人值守站的仪表系统承担监测、记录和传输关键数据的任务，是站点运行稳定性的核心环节。由于无人看护，所有功能都依赖于仪表的准确性与稳定性。一旦运行中出现偏差，风险可能被放大。运行管理的目标不仅是维持数据的连续性，还需要建立故障快速定位与修复机制，从而保障整个系统在长期运作中保持可靠和可控[1]。

2. 无人值守站仪表故障突出难点

2.1 常见故障现象与影响范围

仪表故障主要有传感器输出数值漂移、丢失、无信号、无电，以及监控结果中的丢失等情况，会直接影响监测结果的真实性，间接会导致调度控制决策误差。监测结果中的数值起伏不定，难以察觉；突然消失，会造成监控空白，从测点扩散至整个系统，存在一定的安全风险，因此应当予以分级认定并建立全局监控及告警机制[2]。

2.2 故障产生原因与外部因素

表计的问题可能有内因，比如元件老化、导线碰脱、器件失效等；外因包括温度和湿度的影响，射频噪声以及高低压环境的影响等。这些大多数情况难以短时间改善，但能够减少发生的概率。主要在于根据环境特性分类处理，比如增加抗干扰设计、强电隔离、多通道供电等，在外界波动的情况下仍能保证运行状态[3]。

3. 无人值守站仪表故障诊断与处理措施

3.1 压力温度传感器漂移与失准处理方法

在无人值守站的仪表运行中，压力和温度传感器需要长期保持较高精度，其故障诊断与处理可纳入“预防性维护—快速恢复—系统优化”三个层级的统一框架。在预防性维护层面，应避免单次校准的被动模式，采用动态比对与趋势化监测策略。可通过引入标准源或高精度参考型传感器，结合运行时的动态修正系数，保持数据输出稳定。同时，可引入智能预测技术（如机器学习模型、时间序列预测算法）对历史数据进行建模与分析，提前预测传感器漂移趋势或潜在异常，提高故障预判精度和主动干预能力。在快速恢复层面，当传感器漂移或异常超出阈值时，应由系统自动触发比对与修正，或通过冗余传感器实现即时替换和切换，以避免关键数据中断。此处应建立明确的阈值与切换逻辑，确保在无人值守状态下仍具备实时恢复能力。在系统优化层面，传感器寿命与漂移速度应作为计划性更换的依据，而非等到失效才补救。通过增加冗余节点和制定关键 / 辅助监测点分级策略，可在维护窗口内完成替换。安装与接线环节需强化结构可靠性与防护设计，以降低外部干扰和接触不良风险。在远程监控与数字化运维层面，通过远程监控平台可实现传感器漂移趋势的实时管控，并结合自动化运维系统执行远程校准、报警处理及冗余切换操作。同时，可构建数字孪生模型对传感器及其运行环境进行虚拟仿真，预测潜在故障和优化维护策略，实现从数据监测到主动维护的闭环管理。在此统一框架下，预防性措施优先于快速恢复，快速恢复优先于计划性更换，从而形成闭环的诊断与处理链条。

3.2 模拟信号传输中断的分段排查流程

被测信号系统一旦失真，则诊断方法要简单可靠，而从信号流程检查的根源，源头布置测试与自检、各单元均具备测试条件、都有诊断口，源头端需要有自检的电路使得传感器端有自检信号，快速验证信号是否在源头产生 [5]；信号传输链路中要提供链路测试端口以便运行人员在现场判断中断时快速进行分段检测、将中断部分排查出来、避免中断。接受端需具备判断信号完整性的功能以便及时确定是否存在波形畸变或是衰减过大等情况；应急措施之一在传输链路中需要配备旁通电路或无线传输备用通道，一旦中断，则可以立马启用、恢复监测效果。

3.3 供电电源波动导致故障的应急处置

无人值守站受到外界电源波动影响很大，因此，其应对的突发情况策略，应当具有冗余性、保护性和监控性等特点。在冗余性方面，无人值守站应由两个电源供电，或者应用 UPS 供电，当受到外界供电源发生波动或断电等情况出现时，应在极短的时间内完成对无人值守站的切换，使无人值守站的仪表并不因电源波动或断电时产生掉电现象。在保护性方面，应在供电系统的输入端安装电压稳压器以及滤波器和防浪涌保护器，从不同的层次降低电压波动产生的冲击。监控性体现在无人值守站的电源监控记录设备能够实时地记录电流以及电压的波形图，这些图表经过事后查看电源数据，能够提前了解电源波动时仪表内是否发生了“阴性创伤”。因此应设置电源波动激活机制，在电源波动时，应自动启动诊断程序，对核心单元的电源进行评估。在较长计划方面，应结合无人值守站所在位置的供电环境，设置分层次保护系统，如电源的总电源端应设置过压、过流保护器，在无人值守站的关键部位也应设置隔离型电源模块，这样对电源波动进行多层次的保护。在运维人员方面，应根据无人值守站供电波动的数量和波动监测的相关信息设置提前预警标准，提前预判出可能需要改造供能系统或将供电系统供电备用源等 [6]。

3.4 数字化与环境适应型抗干扰策略

针对不同场站环境（如高温、低温、高湿或风尘复杂区域）对无人值守站仪表的影响，应采取差异化抗干扰策略，并结合数字化技术提升运维效率和数据可靠性。在高温区域，可采用耐高温传感器及防热护套，并结合边缘计算节点对传感器数据进行本地快速修正，以减少温度漂移导致的数据异常。在低温区域，可引入加热保护或低温优化传感器，同时利用远程监控平台和智能预测模型提前识别温度引起的漂移趋势，及时触发校准或冗余切换。在高湿或强风尘环境下，应优化传感器外壳防护等级，结合数字孪生模型仿真环境对传感器的影响，提前评估潜在故障点，实现计划性维护与风险预防。通过工业物联网平台，可实现多节点传感器数据的集中采集与融合分析，提高异常检测敏感度和准确率；同时边缘计算可在现场对数据进行预处理、异常滤波和实时校准，降低远程通信延迟对故障响应的影响。实际应用中，例如某高温油田无人站，通过边缘计算节点进行传感器数据局部修正并结合数字孪生仿真，实现温度漂移提前预警，使关键传感器异常率下降约 30% ；沿海湿冷无人站则通过防潮外壳、远程校准策略及 IIoT 平台实时监控，提前发现湿度引发的传感器漂移，保障数据稳定性和连续性。

结束语

无人值守站的价值在于长时间不间断可靠运行，可靠不会自动建立，故障诊断处理能力的获得是建立在全面的检测、准确的分析以及有效的应对之上的。压力和温度测量传感器漂移可以结合定期标定和数据分析去有效管控；信号中断需要能够通过分段排除故障问题；电源波动可以通过编制应急预案和配置冗余加以保障。只有把这些步骤融汇贯穿于日常的管理和把控，才不会让无人值守站可靠性出现问题。

参考文献

[1] 祁发福 . 天然气场站无人值守状态下电气设备故障诊断技术研究 [J]. 前卫 ,2023(22):0189- 0191.

[2] 赵涛 , 王屹华 , 吕孟恩 , 等 . 基于无人值守的智能化能源管理系统 [J]. 兵工自动化 ,2024,43(8):47- 50.

[3] 安伟 . 矿井空压机无人值守技术研究与应用 [J]. 机械工程与自动化 ,2024(2):205- 207.

[4] 张卫国 . 矿井通风机无人值守技术分析及应用 [J]. 西部探矿工程 ,2024,36(6):106- 109.

[5] 魏海娟 , 朱俊卿 , 吴钧 , 等 . 基于注意力机制的污水处理厂出口泵站无人值守仪表检测系统 [J]. 电气自动化 ,2023,45(6):65- 68.

[6] 周海川 , 贺圣桓 , 龚云洋 . 气田站场无人值守检测监控仪器仪表应用 [J]. 山东化工 ,2023,52(11):165- 170.