第１期㊀
气象水文海洋仪器
㊀㊀N o ．１
２０２０年３月㊀
M e t e o r o l o g i c a l ,H y d r o l o g
i c a l a n d M a r i n e I n s t r u m e n t s ㊀㊀M a r ．２０２０
收稿日期:２０１９Ｇ０４Ｇ１５．
作者简介：肖路(１９８１)
，男，硕士，工程师．主要从事地面气象自动化观测设备的维护保障工作．D N Q １型前向散射式能见度仪的
安装和维护维修方法
肖㊀路１，袁乙木１，罗宇昂１，徐光耀２
(１．四川省气象探测数据中心，成都６１００７２;２．成都市郫都区气象局，成都６１１７３０
)摘㊀要：文章针对四川省安装的D N Q １型前向散射式能见度仪，从设备的硬件结构㊁安装规范㊁故障的部分排除方法及传感器的现场校准步骤等几个方面进行了简要介绍.在台站能见度数据出现异常时，能够通过这些方法帮助技术人员及时有效地处理故障㊁恢复正确数据.关键词:D N Q １;
前向散射；安装；故障排除；校准中图分类号:P ４１５．３＋３㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:１００６Ｇ００９X (２０２０)０１Ｇ００７６Ｇ０３
I n s t a l l a t i o n a n dm a i n t e n a n c e o fD N Q １f o r w a r d s c a t t e r i n g v i s i b i l i t y
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o r d s :D N Q １;f o r w a r d s c a t t e r i n g ;i n s t a l l a t i o n ;t r o u b l e s h o o t i n g ;c a l i b r a t i o n ０㊀引言
前向散射式能见度仪是一种使用前向散射测量原理测量能见度的光学传感器.能见度仪的使用加快了国家能见度观测的自动化进程，提升了观测数据的准确性，满足了气象业务和公共服务等多方面的需求.能见度要素自动化观测在推进地面观测自动化的过程中起到了非常重要的作用.四川省１５６个国家级自动气象站安装的设备
均为D Z Z ５型自动气象站，接入的能见度仪均为华云升达公司生产的D N Q １型前向散射式能见
度仪(以下简称 能见度仪 )，该设备具有体积小㊁成本低㊁安装维护方便及运行稳定等优点[
１
].能见度仪与地面气象业务软件I S O S 进行通信的方
式有两种：一是通过电缆直接接入D Z Z ５型自动气象站主采集器；二是能见度传感器接入分采集器，再通过D P Z １型综合集成硬件控制器与I S O S
软件通信[
２
].四川省国家级自动气象站均采用第一种接入方式.
四川省采用的这种接入方式又有两种接线方法：一种是从传感器的接头通过电缆直接接入主采集器机箱内；另一种是从传感器接头通过电缆接入到能见度机箱内，再从机箱内通过电缆接入到主采集器通道.
文章针对台站安装的能见度仪，以传感器接头通过电缆直接接入主采集器机箱这种接线方法为例，从硬件结构㊁安装要求㊁故障排除及传感器校准等方面进行介绍，为台站业务人员正确安装
第１期肖路，等:D N Q１型前向散射式能见度仪的安装和维护维修方法
设备㊁及时排除故障提供参考.
１㊀能见度仪的硬件结构及安装１．１㊀能见度仪的硬件结构
能见度传感器由发射器㊁接收器和温度传感器等部分组成，如图１所示[３].能见度传感器外壳上配有信号接头和供电接头，电缆一端接入供电接头，另一端接入到H Y３０００型数据采集器R SＧ２３２Ｇ４接口，通过主采集器将能见度数据传输到I S O S软件.
图１㊀能见度仪硬件结构图
能见度传感器的工作电源为D C２４V，自动气象站配电系统的工作电源为D C１２V，通过能见度传感器的电源模块H Y２１０４，将D C１２V转变为D C２４V，达到为传感器供电的要求[４].能见度传感器的加热是通过环形电源将A C２２０V 转变为A C２４V，达到为传感器加热的目的.
从能见度传感器接头到主采集器的电缆一共有１６根连接线，在设备安装过程中，需要进行接线的有１０根.在正常情况下，对能见度数据有影响的主要是红㊁黑㊁绿㊁黄㊁灰这５根线,１０根线代表的含义见表１所示.
表１㊀D N Q１电缆线颜和含义
信号名称D N Q１中的接头线颜
传感器D C电源＋X１Ｇ４红
传感器D C电源G N D X１Ｇ５黑R SＧ２３２T x X２Ｇ２绿
R SＧ２３２R x X２Ｇ３黄
R SＧ２３２G N D X２Ｇ１灰
电动车控制器维修
加热电源＋X３Ｇ５白/绿
加热电源＋X３Ｇ５棕/绿
加热电源ＧX３Ｇ６白/黄
加热电源ＧX３Ｇ６黄/棕屏蔽支架屏蔽１．２㊀能见度仪的安装
能见度仪应安装在周围天气状况最具代表性的地点，在光路上不能受到遮挡物和反射表面的影响.在地面观测场中，能见度仪安装在观测场的西北角[５]，与风塔和天气现象仪东西成行.
安装传感器时，支架成南北向，接收器在南侧，发射器在北侧，传感器采样区中心高度为２．８m(ʃ０．１m).
连接电缆线时，电缆线与传感器上的接头固定牢固；电缆线的另一端接入主采集器机箱内，连接线与主采集器H Y３０００㊁电源模块H Y１０２４及环形电源连接.
在I S O S软件中，根据能见度仪的连接方式，在挂接项目里勾选新型自动气象站能见度，在I S O S软件的要素查询中，可以看到１m i n和１０m i n平均能见度数据.
２㊀能见度仪的维修方法
I S O S软件发现能见度数据异常后，根据能见度仪的硬件结构和电缆线中各连接线的含义，分以下六个方面对故障进行排除:
第一方面，能见度数据异常，首先检查传感器供电是否正常.能见度电源模块H Y２１０４安装在主机箱内，检查电源模块的D C１２V输入部分是否正常，如果异常，检查线路㊁刀片开关㊁保险管是否正常；如果D C１２V输入部分正常，检查电源模块的D C２４V输出部分是否正常，如果异常，说明电源模块H Y２１０４损坏，更换后检查能见度数据是否恢复；如果无变化，说明电源模块H Y２１０４没有出现问题，需排除其它故障原因;
第二方面，检查能见度传感器的加热部分，排除是否因为设备没有加热而引起的数据异常.检查环形电源A C２２０V输入是否正常，若不正常，需要检查空气开关㊁交流电；如果正常，检查环形电源的输出，如果输出为A C２４V，环形电源工作正常，需要考虑其它故障因素，如果输出为０V，则更换环形电源，再检查能见度数据是否恢复;
第三方面，检查电缆线是否存在断路㊁短路或者接触不良的情况.从电缆线机箱内一端检查到航空插头一端，如果发现线路存在短路或者断路的情况，对电缆线进行修复，对有接触不良的地方重新固定，然后查看能见度数据是否恢复.如果电缆完好，无接触不良现象，继续排查故障工作;
第四方面，检查能见度传感器上的接头，查看接头内部的触角是否有折断或者接触不良的情况，可以打
开接收器端的盖子检查，同时还可以查看主板上的指示灯是否正常，电压是否正常;
第五方面，将能见度传感器通过电缆与电脑
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串口直接连接，查看能见度传感器返回的数据是否正常.电缆连接线中有３根信号线，分别为绿㊁黄㊁灰，在保证传感器供电正常的情况下，将这３根线按照正确的顺序与电脑串口连接，通过串口调试助手查看传感器返回的数据.正常情况下，能见度传感器每分钟返回１组数据，如果有数据且数据正常，说明传感器没问题，需考虑主采集器对应通道是否发生故障，更换主采集器后检查数据是否正常；如果没有返回数据或者返回数据异常，说明传感器发生故障，更换传感器;
第六方面，如果能见度传感器工作正常，更换新的H Y３０００采集器后，在I S O S软件中观察的能见度数据仍然不正常，考虑是否由自动气象站的供电系统㊁其它传感器或者接地问题引起的故障，需要每一个部分逐一去排除.
３㊀能见度仪的维护和校准方法３．１㊀能见度仪的日常维护
能见度仪投入运行后，应做好日常维护㊁巡视工作.及时发现并清理可能影响能见度数据的蜘蛛网㊁树枝㊁树叶等杂物.定期清理能见度传感器的透镜，根据环境情况决定擦拭镜头的时间间隔.在现场维护操作中，业务人员切忌长时间直视发射器，以免损伤眼睛.
３．２㊀能见度仪的校准
能见度传感器的校准过程是通过使用校准套件和执行命令完成.校准套件包含了１个挡板和两个具有已知散射属性的不透明玻璃板.通过挡板和不透明玻璃板检查零散射信号和极高的散射信号[６]，不透明玻璃板上有个信号值，这个数值在执行校准过程中非常重要.在开始校准过程时，需要清洁镜头，根据不透明玻璃板的状况选择是否需要清洁.
将能见度传感器电缆接线中的绿㊁黄㊁灰３根线与电脑串口相连接，保证传感器供电正常，使用串口调试助手执行校准过程，分以下６个步骤:
第１步，将挡板放入接收单元护罩中，阻止光路，等待３０s;
第２步，在串口调试助手中，选择正确的参数，连接设备，输入命令 O P E N ，打开传感器;
第３步，发送命令 Z E R O ，正常情况应返回 Z E R OS I G N A L:O K ;
第４步，移动挡板，将校准仪板装入镜头护罩中，将不透明玻璃板固定到护罩上，见图２所示
;
图２㊀不透明玻璃板安装示意图
第５步，将不透明玻璃板移出光路，等待３０s，发出 C H E C 命令,１m i n后读取显示数值;
第６步，如果读取的数值和不透明玻璃板上数值的差值小于５％，说明能见度传感器的测量值符合要求，不需要校准，按E S C退出C H E C命令;
第７步，如果差值大于５％，小于２０％，则需要校准.发送命令 C A L 到不透明玻璃板上，再输入 C H E C ，显示的数值应该等于不透明玻璃板上的数值;
第８步，如果差值大于２０％，需要检查传感器是否存在硬件故障，若存在故障，需返厂维修.４㊀结束语
随着气象现代化的不断发展，能见度仪的应用也越来越广泛.能见度数据的准确性对气象服务起到了重要作用，了解能见度仪的结构㊁安装㊁故障维护及校准方法，能够及时排除能见度传感器故障，提高观测数据准确性，增强台站业务人员的维修维护能力.
参考文献:
[１]濮江平，胡宗刚，魏阳春，等．能见度自动观测系统性能对比及分析[J]．气象科学,２００２,２２(１):６０Ｇ７１．[２]朱乐坤，李林．前向散射能见度仪校准技术[J]．气象科技,２０１３,４１(６):１００３Ｇ１００７．
[３]中国华云气象科技集团有限公司．D N Q１/V３５前向散射式能见度仪用户手册[Z]．２０１２．[４]程倩倩，梁春荣，唐国敏，等．前向散射能见度仪故障实例分析[J]．气象研究与应用,２０１６,３７(４):９９Ｇ１０１．[５]中国气象局气象探测中心．前向散射能见度仪观测规范(试行)[M]．北京：气象出版社,２０１１．[６]徐剑平，袁静，李晓利，等．前向散射能见度仪的维护和校准方法[J]．气象水文海洋仪器,２０１５,３２(２):１１０Ｇ１１１．
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