DNQ1前向散射式能見度儀常見故障維修方法

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務使用的能見度監測設備之一。本文從設備工作原理到儀器結構、數據格式等詳細介紹，整理業務中使用涉及資料，對設備運行故障解決方法提出解決方法，歸納總結日常維護步驟。

關鍵字：DNQ1 能見度原理 維護維修

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平穩。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可根據光學信號檢測和測量降水水滴，并使用此信息處理散射測量結果。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的用于測量能見度（氣象光學距離/MOR）光學傳感器。該儀器使用前向散射測量原理測量能見度。能見度為10m～35000m。根據氣象業務要求，設備探測數據經由綜合集成串口服務器統一傳輸，輸出為標準RS232串口輸出。設備由供電，傳感器，分采集器，通訊部分組成。

①供電部分。設備外部供電為220伏交流電，分別經空氣開關和防雷模塊傳輸至開關電源及交流變壓器，分別轉換為用于設備供電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，為保證設備工作穩定，機箱內增加直流12V轉24V升壓模塊，進行設備供電。

②傳感器。由發射單元和接收單元組成、加熱器、電源及通訊等輔助設備構成。在接收和發射單位內還增加鏡面污染狀態監控電路，在鏡頭內部增加紅外光源，利用鏡面反射光強度估算當前鏡面污染程度。該類型傳感器為智能傳感器，內部直接對數據分析處理，對外使用串口數字輸出，有自己特有命令集。

③分采集器。為華云公司生產的HY1105能見度數據采集器，設備工作電壓為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，進行業務數據傳輸。是將傳感器數據格式系統轉換成為氣象業務統一數據格式及狀態編碼，方便標準業務系統解碼及識別。

采集器相應命令主要有：

A： SETCOMWAY 返回值及設定值：1為主動發送方式，0為被動讀取方式。

B： READDATA 從存儲器中讀取最近一組數據。

C： DOWN 歷史數據保存時間長度大于等于滯后當前時刻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通訊方式數據傳輸，傳送至綜合硬件控制器。

通訊參數為默認設置如下：

-波特率：9600

-偶數奇偶性：N

-數據位： 8

-停止位：1

1.3數據格式

本系統數據格式依據中國氣象局數據字典設計。數據字典中能見度對應字段表為：

數據包結構：起始位（BG）+數據包頭[區站號（6位數字）+服務類型（2位數字）+設備標識位（4位字母）+設備ID（3位數字）+時間（共14位）+幀標示（2位數字）+觀測要素變量數（2位數字）+設備狀態變量數（2位數字）]+字段主體[觀測數據和質量控制（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，……）+狀態信息（設備狀態變量名1，設備狀態變量值1，設備狀態變量名2，設備狀態變量值2，……）+數據包尾（ED）]

2設備維護方法

3.1鏡頭清潔方法及流程

關閉能見度電源或將能見度進入調試模式OPENCHANNEL1！（（HY1105透傳命令，必須有！號，在英文狀態下輸入）

open（打開能見度儀調試通道，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檢查機罩和鏡頭沒有積存冷凝水、冰和雪。

③將機罩內外表面灰塵擦去。

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

Close

CLOSECHANNEL1！（HY1105的透傳命令，必須有！號，在英文狀態下輸入）

3.2設備校準方法及流程

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

用標定套裝檢查和調整。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。具體進入調試狀態過程可參考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護罩內，等候30秒。給出ZERO命令。應答如下：ZERO SIGNAL： OK> 取出阻塞片。

②高散射信號。將標定片放置在鏡頭護罩內。把不透明玻璃片固定在護罩上，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%標定正確。否則繼續標定程序。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能見度端口通訊狀態檢查。進入SMOPORT軟件對對應端口參數是否為9600N81，對該端口對應ISOS軟件設置參數是否相同。

C：再次對采集器DEBUG端口檢查，適時更換采集器。

D：最后對相關數據通訊線路通斷及短路等情況檢查。

3.2數據缺失

通訊正常下（通過ISOS軟件采集器終端對其發送采集器相關命令，檢查采集器數據應答情況），檢查軟件上缺失數據返回值是“99999”，還是“///”情況。

A：在數值為“99999”時，檢查傳感器鏡頭是否污染嚴重，請及時清理。

B：數據為“///”時，檢查線路接觸及斷路、短路情況，對傳感器供電也應檢查。

3.3其他

數據數值與實際差值特別大時，或長時間穩定不變。應首先對鏡頭清潔。在確保鏡頭潔凈后，可使用白紙板對鏡頭中間監測區域遮擋，觀察數值變化情況。或更換采集器，在清潔和標定維護均到位下，將傳感器返廠維修。

參考文獻：

[1]《DNQ1能見度儀使用手冊》中國華云氣象科技集團公司

[2]《HY1105云能天采集器使用與維護手冊》中國華云氣象科技集團公司

第一作者簡介：韓冰（1985-），男，漢族，遼寧省鐵嶺市人，本科學歷，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）