DNQ1前向散射式能见度仪常见故障维修方法

韩冰 钟博 王华章

摘要：DNQ1前向散射式能见度仪是气象部门业务使用的能见度监测设备之一。本文从设备工作原理到仪器结构、数据格式等详细介绍，整理业务中使用涉及资料，对设备运行故障解决方法提出解决方法，归纳总结日常维护步骤。

关键字：DNQ1 能见度原理 维护维修

1 DNQ1前向散射式能见度仪介绍

1.1前向散射式能见度原理

前向散射能见度仪测量从45°角散射光，对各种类型自然雾气反应平稳。降水水滴散射光方式不同于雾气，必须单独分析其对能见度影响。DNQ1可根据光学信号检测和测量降水水滴，并使用此信息处理散射测量结果。前向散射式能见度仪取样容积较小，约0.1公升。即使在相对很大降水强度时，也可测量独立颗粒，还可检测到即使是最小降水水滴信号电平。

1.2 DNQ1能见度介绍

DNQ1前向散射式能见度仪是中国华云公司生产的用于测量能见度（气象光学距离/MOR）光学传感器。该仪器使用前向散射测量原理测量能见度。能见度为10m～35000m。根据气象业务要求，设备探测数据经由综合集成串口服务器统一传输，输出为标准RS232串口输出。设备由供电，传感器，分采集器，通讯部分组成。

①供电部分。设备外部供电为220伏交流电，分别经空气开关和防雷模块传输至开关电源及交流变压器，分别转换为用于设备供电12V直流及传感器加热24V交流电。由于能见度传感器供电范围直流12-50V内，为保证设备工作稳定，机箱内增加直流12V轉24V升压模块，进行设备供电。

②传感器。由发射单元和接收单元组成、加热器、电源及通讯等辅助设备构成。在接收和发射单位内还增加镜面污染状态监控电路，在镜头内部增加红外光源，利用镜面反射光强度估算当前镜面污染程度。该类型传感器为智能传感器，内部直接对数据分析处理，对外使用串口数字输出，有自己特有命令集。

③分采集器。为华云公司生产的HY1105能见度数据采集器，设备工作电压为DC12V。

使用RS232-1通讯端口与能见度传感器通讯。通过DEBUG端口与综合集成硬件控制器通讯，进行业务数据传输。是将传感器数据格式系统转换成为气象业务统一数据格式及状态编码，方便标准业务系统解码及识别。

采集器相应命令主要有：

A： SETCOMWAY 返回值及设定值：1为主动发送方式，0为被动读取方式。

B： READDATA 从存储器中读取最近一组数据。

C： DOWN 历史数据保存时间长度大于等于滞后当前时刻72小时，操作命令格式为：DOWN YYYY-MM-DD，HH：MM：SS。

④通讯部分。DNQ1能见度仪采用RS232通讯方式数据传输，传送至综合硬件控制器。

通讯参数为默认设置如下：

-波特率：9600

-偶数奇偶性：N

-数据位： 8

-停止位：1

1.3数据格式

本系统数据格式依据中国气象局数据字典设计。数据字典中能见度对应字段表为：

数据包结构：起始位（BG）+数据包头[区站号（6位数字）+服务类型（2位数字）+设备标识位（4位字母）+设备ID（3位数字）+时间（共14位）+帧标示（2位数字）+观测要素变量数（2位数字）+设备状态变量数（2位数字）]+字段主体[观测数据和质量控制（观测要素变量名1，观测要素变量值1，观测要素变量名2，观测要素变量值2，……）+状态信息（设备状态变量名1，设备状态变量值1，设备状态变量名2，设备状态变量值2，……）+数据包尾（ED）]

2设备维护方法

3.1镜头清洁方法及流程

关闭能见度电源或将能见度进入调试模式OPENCHANNEL1！（（HY1105透传命令，必须有！号，在英文状态下输入）

open（打开能见度仪调试通道，须等到返回LINE OPENED FOR THE OPERATOR，再输入其它命令）

①用异丙醇酒精潮湿不起毛软布擦拭镜头。小心不要划伤镜头表面。镜头变干燥表示透镜加热功能正在工作。

②检查机罩和镜头没有积存冷凝水、冰和雪。

③将机罩内外表面灰尘擦去。

④正确清洁光学表面后，查看STA命令，检查接收单元（REC. BACKSCATTER）和发射单元（TR. BACKSCATTER）反向散射CHANGE值是否接近为零，给出CLEAN命令。

Close

CLOSECHANNEL1！（HY1105的透传命令，必须有！号，在英文状态下输入）

3.2设备校准方法及流程

当标定能见度测量时，能见度应>500m。不建议在大雨或阳光极亮情况下标定。标定片上极亮阳光会增大散射测量的噪声，使CHEC命令输出不稳定。而小雨没有问题。

用标定套装检查和调整。套件包括一个阻塞片和两个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。标定程序检查两个点：零散射信号和一个非常高的散射信号。使用阻塞片获得零信号，使用不透明玻璃片获得高信号。具体进入调试状态过程可参考3.1镜头清洁方法及流程中OPENCHANNEL1！及open步骤）

①零散射信号。为阻挡光路，将阻塞片放置在接收机护罩内，等候30秒。给出ZERO命令。应答如下：ZERO SIGNAL： OK> 取出阻塞片。

②高散射信号。将标定片放置在镜头护罩内。把不透明玻璃片固定在护罩上，注意玻璃

片上印着的信号值，因为在下面步骤中需要它。从光学通道移开，等候30秒。给出CHEC命令。1分钟后读取显示信号。信号值必须与玻璃片上印着值接近。如果误差<5%标定正确。否则继续标定程序。按ESC键终止CHEC命令。

3常见故障及处理方法

3.1通讯失败

A：首先检查设备供电是否正常，保险丝是否完好。对采集器提供的12V电压是否正常。通常使用万用表，档位在20V直流测量。

B：其次对综合集成硬件控制器对应能见度端口通讯状态检查。进入SMOPORT软件对对应端口参数是否为9600N81，对该端口对应ISOS软件设置参数是否相同。

C：再次对采集器DEBUG端口检查，适时更换采集器。

D：最后对相关数据通讯线路通断及短路等情况检查。

3.2数据缺失

通讯正常下（通过ISOS软件采集器终端对其发送采集器相关命令，检查采集器数据应答情况），检查软件上缺失数据返回值是“99999”，还是“///”情况。

A：在数值为“99999”时，检查传感器镜头是否污染严重，请及时清理。

B：数据为“///”时，检查线路接触及断路、短路情况，对传感器供电也应检查。

3.3其他

数据数值与实际差值特别大时，或长时间稳定不变。应首先对镜头清洁。在确保镜头洁净后，可使用白纸板对镜头中间监测区域遮挡，观察数值变化情况。或更换采集器，在清洁和标定维护均到位下，将传感器返厂维修。

参考文献：

[1]《DNQ1能见度仪使用手册》中国华云气象科技集团公司

[2]《HY1105云能天采集器使用与维护手册》中国华云气象科技集团公司

第一作者简介：韩冰（1985-），男，汉族，辽宁省铁岭市人，本科学历，工程师，从事气象装备保障工作。

（大连市气象装备保障中心 辽宁大连 116001）