DFC2型光電式數(shù)字日照計(jì)故障分析

李 想，李佳帥，王 朦

（1.方正縣氣象局，黑龍江 哈爾濱 150800；2.嫩江市氣象局，黑龍江 黑河 161400；3.湯原縣氣象局，黑龍江 佳木斯 154700）

1 引言

日照是指太陽在某地實(shí)際照射的時(shí)數(shù)， 目前黑龍江省已經(jīng)完成對(duì)比觀測(cè)，現(xiàn)已取消人工觀測(cè)日照，由DFC2 型光電式數(shù)字日照計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)的觀測(cè)，同時(shí)掛接到綜合集成控制器上， 由綜合集成控制器完成傳輸數(shù)據(jù)到業(yè)務(wù)觀測(cè)軟件中。所采用的DFC2 光電式數(shù)字日照計(jì)，它由電源、通信、結(jié)構(gòu)安裝組件等部分構(gòu)成。

2 DFC2型光電式數(shù)字日照計(jì)組成

DFC2 型光電式數(shù)字日照計(jì)大體分為三個(gè)部分：HYSD-1 型光電式數(shù)字日照傳感器；供電系統(tǒng)；安裝支架。

HYSD-1 型光電式數(shù)字日照傳感器是基于總輻射-散射輻射測(cè)量原理、無需機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的高精度數(shù)字化光電式日照觀測(cè)設(shè)備。 該傳感器有功耗低、觀測(cè)精度高、方便安裝等特點(diǎn)。 光筒內(nèi)部核心感應(yīng)部件是三個(gè)光電感應(yīng)器件， 其中1 個(gè)光電感應(yīng)器件用于測(cè)量總輻射，另外2 個(gè)光電感應(yīng)器件用于測(cè)量散射輻射，其遮光罩采用特殊的全分天空方式， 使二者不能同時(shí)暴露于陽光下。

DFC2 型光電式日照傳感器通過獨(dú)立掛接在綜合集成控制器上，以RS-232 通信方式輸出。

供電系統(tǒng)：采用12/38 AHr 的鉛酸免維護(hù)電池進(jìn)行供電，外部220 V 交流市電對(duì)蓄電池充電，可工作時(shí)間＞10 d（不含加熱）。

安裝支架用于固定傳感器和供電箱， 其中固定傳感器的支架和底盤帶有維度調(diào)節(jié)、 南北方向刻線和水平調(diào)節(jié)裝置。

3 光電式數(shù)字日照傳感器

DFC2 型光電式數(shù)字日照計(jì)內(nèi)含智能傳感器，設(shè)備自身內(nèi)部可在工作時(shí)將采集到的日照數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析后，通過信號(hào)線RS-232 方式發(fā)送到綜合集成控制器中，DFC2 型光電式數(shù)字日照計(jì)， 光筒內(nèi)部核心感應(yīng)不見是三個(gè)光電感應(yīng)期間、 光筒底部安裝數(shù)據(jù)采集處理單元電路板，輸出數(shù)字信號(hào)，底部線路板直接自帶1 W 和10 W 加熱器所需電壓為12 V，這里加熱模式與能見度鏡頭加熱有所不同 （能見度是由空氣開關(guān)輸入220 V 交流市電傳送到線圈加熱所需的交流電24 V,給傳感器工作供電為直流24 V,給能見度采集器供電為直流12 V）,當(dāng)判定外界環(huán)境溫度達(dá)到一定時(shí)，DFC2 型光電式數(shù)字日照計(jì)自行啟動(dòng)給石英玻璃罩加熱功能。 光筒頂部裝有干燥機(jī)，防止水汽凝結(jié)（在夏季陰雨天濕度較大時(shí)，日常維護(hù)巡視設(shè)備時(shí)應(yīng)注意指示劑是否變色， 日常準(zhǔn)備好所需替換的食品干燥劑即可）。 日照傳感器內(nèi)部具有64Mbit Flasf 存儲(chǔ)，可以存儲(chǔ)六個(gè)月的分鐘數(shù)據(jù)。

4 電源系統(tǒng)

DFC2 型光電式日照計(jì)電源系統(tǒng)是通過交流市電供電方式工作。 正常工作時(shí)由觀測(cè)場接入的交流220 V 電壓為其供電工作，當(dāng)出現(xiàn)停電狀況時(shí)，由機(jī)箱內(nèi)的蓄電池工作保證供電（蓄電池應(yīng)該2 a 左右更換一次， 以防止市電供電異常時(shí)， 蓄電池能正常工作）。

其中電源供電部件包含了空開、 直流電源和免維護(hù)蓄電池。

由觀測(cè)場供電箱接入交流市電， 在經(jīng)過機(jī)箱內(nèi)兩個(gè)并聯(lián)的空氣開關(guān)， 再經(jīng)過左側(cè)的空氣開關(guān)接入黑色直流13.8 V/2A 的朝陽電源，實(shí)現(xiàn)交流220 V 交流市電到直流電的轉(zhuǎn)換， 為日照傳感器供電并給蓄電池充電。

5 常見故障分析

目前通過已有的維修經(jīng)驗(yàn)把DFC2 型光電式數(shù)字日照計(jì)的故障大概分成2 大類：（1） 在ISOS 軟件中沒有日照數(shù)據(jù)；(2)光筒石英玻璃罩長時(shí)間凝結(jié)。

5.1 無數(shù)據(jù)輸出

（1）在觀測(cè)軟件ISOS 中，找到設(shè)備管理下的維護(hù)終端，在端口下拉框中選擇日照串口處理（在查詢其他掛接在綜合控制器上的儀器設(shè)備時(shí)都應(yīng)注意選擇的窗口是否正確），發(fā)送“READDATA”命令（這條命令適用于智能傳感器設(shè)備：降水類天氣現(xiàn)象儀、獨(dú)立能見度設(shè)備、日照等），此時(shí)能得到該設(shè)備的分鐘觀測(cè)數(shù)據(jù)，如發(fā)送命令后沒有返回值，則可能是觀測(cè)場硬件傳感器故障。

在日常工作時(shí)可以在觀測(cè)業(yè)務(wù)軟件上通過設(shè)置報(bào)警信息，提示值班人員日照供電是否出現(xiàn)異常。 報(bào)警信息設(shè)置中選擇日照斷電報(bào)警、 數(shù)據(jù)表項(xiàng)目中選擇日照要素每日逐分鐘狀態(tài)表、 要素項(xiàng)目表中選擇設(shè)備自檢狀態(tài)、表達(dá)式項(xiàng)目中選擇原值、判斷項(xiàng)目中選擇＝＝、閾值項(xiàng)目中選擇異常、條件關(guān)系項(xiàng)目中選擇無、聲音報(bào)警項(xiàng)目中選擇交流電斷電提示，通過以上設(shè)定可以在日常值班過程中更直觀的檢測(cè)日照供電狀態(tài)。

（2）在觀測(cè)場首先檢查12 針的航空插頭是否接觸良好。 如果數(shù)據(jù)時(shí)有時(shí)無，則可能是航空插頭松動(dòng)的問題。

（3）檢查供電，用萬用表檢查電源機(jī)箱是否供電正常， 是否出現(xiàn)交流電供電異常， 長時(shí)間使用蓄電池，使其放空。

首先用萬用表測(cè)量黑色的朝陽電源： 檢查朝陽電源上端最后兩個(gè)端子電壓是否為交流220 V、蓄電池電壓應(yīng)該直流13.8 V 以上、 檢查給負(fù)載供電應(yīng)該在直流12.0 V 左右、 再檢查右側(cè)的空氣開關(guān)是否跳閘，長時(shí)間沒有市電供電。

（4）檢查傳感器與綜合集成控制器連接的通訊線，DFC2 型光電式數(shù)字日照計(jì)為智能傳感器， 通訊方式為RS-232，排除是否出現(xiàn)短路或斷路情況。

短路：首先將供電關(guān)閉，在端子處將黃色(TXD)、與藍(lán)色（RXD）兩根線拆開不搭碰，在綜合集成控制器端找到相對(duì)應(yīng)的串口， 使用萬用表蜂鳴檔測(cè)量第三個(gè)通道與第五個(gè)通道， 若萬用表沒有發(fā)出蜂鳴聲則通訊線沒有出現(xiàn)短路故障。

斷路：首先將供電關(guān)閉，在端子處將黃色(TXD)、與藍(lán)色（RXD）；兩根線拆下放進(jìn)一個(gè)通道內(nèi)使其搭碰，在綜合集成控制器端找到相對(duì)應(yīng)的串口，使用萬用表蜂鳴檔測(cè)量第三個(gè)通道與第五個(gè)通道， 若萬用表發(fā)出蜂鳴聲則通訊線沒有出現(xiàn)斷路故障。

以上兩種判斷線路是否出現(xiàn)短路或者斷路的情況易出現(xiàn)在春夏等季節(jié)，防鼠工作需經(jīng)常檢查，在較為寒冷季節(jié)如若出現(xiàn)日照數(shù)據(jù)暫無情況， 在檢查供電系統(tǒng)無誤后，再調(diào)換綜合集成控制器串口。

（1）綜合集成控制器斷電后，將日照傳感器通信端子拔出，更換一個(gè)新的端口，重新給綜合集成控制器上電。

（2）在自動(dòng)站業(yè)務(wù)用機(jī)觀測(cè)軟件中把日照傳感器對(duì)應(yīng)的串口更改為新的串口，觀察數(shù)據(jù)是否采集。

5.2 玻璃罩長時(shí)間結(jié)霜或起霧

（1）每日巡視觀測(cè)場需檢查玻璃罩是否清潔，如有灰塵等應(yīng)及時(shí)用軟布將光筒擦拭干凈。

（2）自動(dòng)加熱功能關(guān)閉，通過維護(hù)終端發(fā)送命令“HEATCTRL”查看硬件設(shè)備返回值，硬件設(shè)備在正常工作時(shí)的返回值為“HEATCTRL<1,6>”，則說明傳感器加熱功能正常， 如果傳感器的自動(dòng)加熱功能已經(jīng)開啟，但是在工作幾分鐘后，仍舊沒有除霜除霧，此時(shí)就要用萬用表檢查供電電壓了。

（3）用萬用表棕色與黑色線相連接的端子，查看電壓在12 V 左右，若低于該值則數(shù)字日照傳感器自動(dòng)停止加熱，若電壓正常，可能電路內(nèi)部溫度鑒定異常或加熱控制元件故障，此時(shí)則應(yīng)聯(lián)系更換傳感器。