韓冰 鐘博 王華章

摘要：DNQ1前向散射式能見度儀是氣象部門業(yè)務(wù)使用的能見度監(jiān)測設(shè)備之一。本文從設(shè)備工作原理到儀器結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)格式等詳細(xì)介紹，整理業(yè)務(wù)中使用涉及資料，對設(shè)備運行故障解決方法提出解決方法，歸納總結(jié)日常維護(hù)步驟。

關(guān)鍵字：DNQ1 能見度原理 維護(hù)維修

1 DNQ1前向散射式能見度儀介紹

1.1前向散射式能見度原理

前向散射能見度儀測量從45°角散射光，對各種類型自然霧氣反應(yīng)平穩(wěn)。降水水滴散射光方式不同于霧氣，必須單獨分析其對能見度影響。DNQ1可根據(jù)光學(xué)信號檢測和測量降水水滴，并使用此信息處理散射測量結(jié)果。前向散射式能見度儀取樣容積較小，約0.1公升。即使在相對很大降水強(qiáng)度時，也可測量獨立顆粒，還可檢測到即使是最小降水水滴信號電平。

1.2 DNQ1能見度介紹

DNQ1前向散射式能見度儀是中國華云公司生產(chǎn)的用于測量能見度（氣象光學(xué)距離/MOR）光學(xué)傳感器。該儀器使用前向散射測量原理測量能見度。能見度為10m～35000m。根據(jù)氣象業(yè)務(wù)要求，設(shè)備探測數(shù)據(jù)經(jīng)由綜合集成串口服務(wù)器統(tǒng)一傳輸，輸出為標(biāo)準(zhǔn)RS232串口輸出。設(shè)備由供電，傳感器，分采集器，通訊部分組成。

①供電部分。設(shè)備外部供電為220伏交流電，分別經(jīng)空氣開關(guān)和防雷模塊傳輸至開關(guān)電源及交流變壓器，分別轉(zhuǎn)換為用于設(shè)備供電12V直流及傳感器加熱24V交流電。由于能見度傳感器供電范圍直流12-50V內(nèi)，為保證設(shè)備工作穩(wěn)定，機(jī)箱內(nèi)增加直流12V轉(zhuǎn)24V升壓模塊，進(jìn)行設(shè)備供電。

②傳感器。由發(fā)射單元和接收單元組成、加熱器、電源及通訊等輔助設(shè)備構(gòu)成。在接收和發(fā)射單位內(nèi)還增加鏡面污染狀態(tài)監(jiān)控電路，在鏡頭內(nèi)部增加紅外光源，利用鏡面反射光強(qiáng)度估算當(dāng)前鏡面污染程度。該類型傳感器為智能傳感器，內(nèi)部直接對數(shù)據(jù)分析處理，對外使用串口數(shù)字輸出，有自己特有命令集。

③分采集器。為華云公司生產(chǎn)的HY1105能見度數(shù)據(jù)采集器，設(shè)備工作電壓為DC12V。

使用RS232-1通訊端口與能見度傳感器通訊。通過DEBUG端口與綜合集成硬件控制器通訊，進(jìn)行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸。是將傳感器數(shù)據(jù)格式系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成為氣象業(yè)務(wù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式及狀態(tài)編碼，方便標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)解碼及識別。

采集器相應(yīng)命令主要有：

A： SETCOMWAY 返回值及設(shè)定值：1為主動發(fā)送方式，0為被動讀取方式。

B： READDATA 從存儲器中讀取最近一組數(shù)據(jù)。

C： DOWN 歷史數(shù)據(jù)保存時間長度大于等于滯后當(dāng)前時刻72小時，操作命令格式為：DOWN YYYY-MM-DD，HH：MM：SS。

④通訊部分。DNQ1能見度儀采用RS232通訊方式數(shù)據(jù)傳輸，傳送至綜合硬件控制器。

通訊參數(shù)為默認(rèn)設(shè)置如下：

-波特率：9600

-偶數(shù)奇偶性：N

-數(shù)據(jù)位： 8

-停止位：1

1.3數(shù)據(jù)格式

本系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式依據(jù)中國氣象局?jǐn)?shù)據(jù)字典設(shè)計。數(shù)據(jù)字典中能見度對應(yīng)字段表為：

數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)：起始位（BG）+數(shù)據(jù)包頭[區(qū)站號（6位數(shù)字）+服務(wù)類型（2位數(shù)字）+設(shè)備標(biāo)識位（4位字母）+設(shè)備ID（3位數(shù)字）+時間（共14位）+幀標(biāo)示（2位數(shù)字）+觀測要素變量數(shù)（2位數(shù)字）+設(shè)備狀態(tài)變量數(shù)（2位數(shù)字）]+字段主體[觀測數(shù)據(jù)和質(zhì)量控制（觀測要素變量名1，觀測要素變量值1，觀測要素變量名2，觀測要素變量值2，……）+狀態(tài)信息（設(shè)備狀態(tài)變量名1，設(shè)備狀態(tài)變量值1，設(shè)備狀態(tài)變量名2，設(shè)備狀態(tài)變量值2，……）+數(shù)據(jù)包尾（ED）]

2設(shè)備維護(hù)方法

3.1鏡頭清潔方法及流程

關(guān)閉能見度電源或?qū)⒛芤姸冗M(jìn)入調(diào)試模式OPENCHANNEL1?。ǎ℉Y1105透傳命令，必須有！號，在英文狀態(tài)下輸入）

open（打開能見度儀調(diào)試通道，須等到返回LINE OPENED FOR THE OPERATOR，再輸入其它命令）

①用異丙醇酒精潮濕不起毛軟布擦拭鏡頭。小心不要劃傷鏡頭表面。鏡頭變干燥表示透鏡加熱功能正在工作。

②檢查機(jī)罩和鏡頭沒有積存冷凝水、冰和雪。

③將機(jī)罩內(nèi)外表面灰塵擦去。

④正確清潔光學(xué)表面后，查看STA命令，檢查接收單元（REC. BACKSCATTER）和發(fā)射單元（TR. BACKSCATTER）反向散射CHANGE值是否接近為零，給出CLEAN命令。

Close

CLOSECHANNEL1?。℉Y1105的透傳命令，必須有！號，在英文狀態(tài)下輸入）

3.2設(shè)備校準(zhǔn)方法及流程

當(dāng)標(biāo)定能見度測量時，能見度應(yīng)>500m。不建議在大雨或陽光極亮情況下標(biāo)定。標(biāo)定片上極亮陽光會增大散射測量的噪聲，使CHEC命令輸出不穩(wěn)定。而小雨沒有問題。

用標(biāo)定套裝檢查和調(diào)整。套件包括一個阻塞片和兩個散射特性已知不透明玻璃片。在此程序中使用ZERO，CHEC和 CAL 命令。標(biāo)定程序檢查兩個點：零散射信號和一個非常高的散射信號。使用阻塞片獲得零信號，使用不透明玻璃片獲得高信號。具體進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)過程可參考3.1鏡頭清潔方法及流程中OPENCHANNEL1！及open步驟）

①零散射信號。為阻擋光路，將阻塞片放置在接收機(jī)護(hù)罩內(nèi)，等候30秒。給出ZERO命令。應(yīng)答如下：ZERO SIGNAL： OK> 取出阻塞片。

②高散射信號。將標(biāo)定片放置在鏡頭護(hù)罩內(nèi)。把不透明玻璃片固定在護(hù)罩上，注意玻璃

片上印著的信號值，因為在下面步驟中需要它。從光學(xué)通道移開，等候30秒。給出CHEC命令。1分鐘后讀取顯示信號。信號值必須與玻璃片上印著值接近。如果誤差<5%標(biāo)定正確。否則繼續(xù)標(biāo)定程序。按ESC鍵終止CHEC命令。

3常見故障及處理方法

3.1通訊失敗

A：首先檢查設(shè)備供電是否正常，保險絲是否完好。對采集器提供的12V電壓是否正常。通常使用萬用表，檔位在20V直流測量。

B：其次對綜合集成硬件控制器對應(yīng)能見度端口通訊狀態(tài)檢查。進(jìn)入SMOPORT軟件對對應(yīng)端口參數(shù)是否為9600N81，對該端口對應(yīng)ISOS軟件設(shè)置參數(shù)是否相同。

C：再次對采集器DEBUG端口檢查，適時更換采集器。

D：最后對相關(guān)數(shù)據(jù)通訊線路通斷及短路等情況檢查。

3.2數(shù)據(jù)缺失

通訊正常下（通過ISOS軟件采集器終端對其發(fā)送采集器相關(guān)命令，檢查采集器數(shù)據(jù)應(yīng)答情況），檢查軟件上缺失數(shù)據(jù)返回值是“99999”，還是“///”情況。

A：在數(shù)值為“99999”時，檢查傳感器鏡頭是否污染嚴(yán)重，請及時清理。

B：數(shù)據(jù)為“///”時，檢查線路接觸及斷路、短路情況，對傳感器供電也應(yīng)檢查。

3.3其他

數(shù)據(jù)數(shù)值與實際差值特別大時，或長時間穩(wěn)定不變。應(yīng)首先對鏡頭清潔。在確保鏡頭潔凈后，可使用白紙板對鏡頭中間監(jiān)測區(qū)域遮擋，觀察數(shù)值變化情況?；蚋鼡Q采集器，在清潔和標(biāo)定維護(hù)均到位下，將傳感器返廠維修。

參考文獻(xiàn)：

[1]《DNQ1能見度儀使用手冊》中國華云氣象科技集團(tuán)公司

[2]《HY1105云能天采集器使用與維護(hù)手冊》中國華云氣象科技集團(tuán)公司

第一作者簡介：韓冰（1985-），男，漢族，遼寧省鐵嶺市人，本科學(xué)歷，工程師，從事氣象裝備保障工作。

（大連市氣象裝備保障中心 遼寧大連 116001）