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前向散射能见度仪的日常维护及常见故障处理宋中玲;张静;潘艳秋【摘要】文章介绍了目前气象探测业务中广泛应用的前向散射能见度仪的仪器构造和工作原理,通过对山东省30个国家级自动气象站,自正式启用能见度仪以来出现的异常现象进行分析总结,提出了各种故障的解决方法,并结合工作实际给出了能见度仪的日常维护方法,对指导台站人员做好能见度仪的维修保障具有一定的参考价值.【期刊名称】《气象水文海洋仪器》【年(卷),期】2016(033)003【总页数】5页(P109-113)【关键词】前向散射能见度仪;气象探测;维护维修【作者】宋中玲;张静;潘艳秋【作者单位】淄博市气象局,淄博255048;淄博市气象局,淄博255048;莒县气象局,莒县276500【正文语种】中文【中图分类】P716能见度作为重要的气象观测要素，对社会生产活动和人民生活具有广泛的影响，同时能见度资料也是台站地面观测业务中视程障碍现象自动判定的重要依据。
尤其近年来，大范围雾、霾天气的出现频率越来越高，持续时间越来越长，给交通运输和人们的出行带来巨大的影响。
能见度仪的广泛使用能够明显提高气象要素观测的自动化程度，提升能见度观测资料的准确度和稳定性，为气象业务、公共服务、专业服务和科学研究提供更加丰富的观测资料。
能见度自动测量仪器有透射能见度仪和散射能见度仪，散射能见度仪又分为前向散射和后向散射，本文着重介绍前向散射能见度仪的常见异常现象和维护维修方法。
1.1 仪器构造前向散射能见度仪是一种光学传感器，使用前向散射测量原理测定能见度，测量的是大气光学视程(MOR)。
该仪器由传感器、采集器和外围设备三部分组成。
能见度仪通常作为新型自动站的一个传感器挂接，安装在观测场西北角。
能见度仪的测量范围：根据《前向散射能见度仪观测规范》规定探测范围为10～30 km，但不同生产厂家、不同型号的前向散射能见度仪最大探测范围不同[1，2]。
能见度仪供电：能见度仪可接入新型站主采集器，也可作为独立的能见度仪设备接入串口服务器，能见度传感器直接接入新型自动站主采集器时，有通过自动站主采集器提供直流电压的，也有单独提供交流电压和蓄电池的。
前向散射能见度仪的日常维护和故障处理摘要：在气象学中大气能见度是反映大气透明度的一个指标，是气象观测的常规项目。
它反映了大气浑浊的一定程度是表征近地表大气污染程度的一个重要参量.［1］。
它代表当时的大气光学状态，预示着天气的变化，在天气预报和环境监测上具有实际意义。
本文针对新型站前向散射能见度仪在使用过程中对供电系统、采集器、传感器的日常维护和故障处理进行归纳总结，为台站观测员技术保障提供参考和帮助。
关键词：能见度仪；日常维护；故障处理引言前向散射式能见度仪原理，发射光束的张角与接收器视角相交的区域便是采样体积；前向散射式能见度仪由于是通过测量某一角度的散射光来测量大气的总散射系数，只对临近的空气进行采样，所以前向散射式能见度仪具有探测范围广、受镜头污染影响小、结构紧凑、易于安装维护等优点［2］。
前向散射能见度仪采样区中心高度定为2.8m，测量范围为10m～30km（及以上）。
准确度≤1.5km，±10%；＞1.5km，±20%；每分钟输出瞬时气象（分钟）值和10分钟平均值。
主散射角25°～45°，光源波长近红外或红外。
采样体积接收视场应大于发射波束宽度，采样体积一般不小于0.8L。
采样频率不少于每分钟4次。
１日常维护1.1供电电源系统的维护（1）首先排查保险管是否有故障，如指示灯亮起说明保险管有故障，更换后测量保险座和连线处两个点位的电压值是否在13.8V左右，从而判断供电系统是否恢复正常；如果用电设备还没有供电，则说明供电输出端至用电设备间线路故障。
（2）如果保险管正常，但测量电压值异常，排查交流电源输出；如果输出端测量电压在220V左右，说明输入端损坏；如输入端无电压则排查空气开关输出端和输入端电压值；如空气开关输入端有220V左右电压，输出端无电压，说明空气开关状态错误或空气开关损坏；如空气开关输入电压与220发差距非常大，则说明整个系统的交流接入有问题，需解决交流供电。
第一编总则第1章地面气象观测组织工作气象观测是气象业务工作的基础。
地面气象观测是气象观测的重要组成部分，它是对地球表面一定范围内的气象状况及其变化过程进行系统地、连续地观察和测定，为天气预报、气象信息、气候分析、科学研究和气象服务提供重要的依据。
地面气象观测是每个气象观测站的基本工作任务之一，必须严肃、认真、负责地做好。
由于近地面层的气象要素存在着空间分布的不均匀性和随时间变化的脉动性，因此地面气象观测记录必须具有代表性、准确性、比较性。
代表性--观测记录不仅要反映测点的气象状况，而且要反映测点周围一定范围内的平均气象状况。
地面气象观测在选择站址和仪器性能，确定仪器安装位置时要充分满足观测记录的代表性要求。
准确性--观测记录要真实地反映实际气象状况。
地面气象观测使用的气象观测仪器性能和制订的观测方法要充分满足本规范规定的准确度要求。
比较性--不同地方的地面气象观测站在同一时间观测的同一气象要素值，或同一个气象观测站在不同时间观测的同一气象要素值能进行比较，从而能分别表示出气象要素的地区分布特征和随时间变化的特点。
地面气象观测在观测时间、观测仪器、观测方法和数据处理等方面要保持高度统一。
本规范是从事地面气象观测工作的业务规则和技术规定，观测工作中必须严格遵守。
地面气象观测仪器和业务软件的技术、操作手册是对本规范的必要补充，编制时必须以本规范为依据,其内容不得与之相违背。
地面气象观测人员在认真贯彻执行本规范的同时，也要熟练掌握地面气象观测仪器和业务软件的技术、操作手册中的有关内容，确保正确顺利地完成地面气象观测任务。
本规范的制定、修改和解释权属国务院气象主管机构。
1.1 观测站的分类以及观测方式和任务1.1.1 观测站分类地面气象观测站按承担的观测业务属性和作用分为国家基准气候站、国家基本气象站、国家一般气象站三类，可根据需要设置无人值守气象站。
承担气象辐射观测任务的站，按观测项目的多少分为一级站、二级站和三级站。
能见度计量业务管理暂行规定第一章总则第一条为规范能见度计量业务管理，统一气象部门能见度观测量值，依据《气象计量业务管理办法》和相关法律法规，制定本规定。
第二条本规定中的能见度是指气象光学视程，能见度计量业务是指为保证气象部门前向散射式能见度仪（以下简称能见度仪）观测数据质量，实现能见度观测量值准确、统一的活动，主要包括标准能见度仪的实验室检测、校准和保持，能见度仪现场核查套件实验室检测与校准，观测台站能见度仪现场核查等业务活动，以及能见度计量比对、量值传递、计量技术和方法研究、计量监督管理。
第三条凡投入能见度观测业务应用的能见度仪均应按照本规定开展计量工作。
第二章布局与职责第四条能见度计量管理实行国家、省两级布局。
能见度计量业务运行实行国家级、省级和地市级三级布局。
第五条中国气象局综合观测司负责全国能见度计量工作的监督、管理、指导、检查。
各省（区、市）气象局观测业务主管部门负责本省（区、市）能见度计量工作管理，组织落实本行政区域内能见度计量业务运行、监督和检查。
第六条中国气象局气象探测中心国家气象计量站负责能见度相关的光学计量标准的研究、建立并持续改进；承担能见度计量技术和方法研究；承担对全国能见度计量业务技术指导；组织制修订能见度仪核查方法和业务流程；受委托对全国能见度计量业务实施监督检查和质量考核。
第七条国家气象计量站能见度计量检测实验室（上海）承担标准能见度仪的实验室检测、校准和保持；承担能见度仪现场核查套件的实验室检测与校准；承担能见度仪产品测试、性能评估等相关工作。
国家气象计量站能见度计量检测实验室（合肥）保持标准能见度仪，承担能见度仪现场核查套件的实验室检测与校准、能见度仪产品测试和性能评估等相关工作，定期与上海实验室开展比对。
第八条各省（区、市）气象局气象计量业务机构是本行政区域内实施能见度计量业务的技术牵头单位，负责组织完成本行政区域内能见度仪的现场核查工作；承担现场核查套件量值溯源的牵头组织工作；负责本省（区、市）能见度现场核查技术指导和相关业务培训。
前向散射能见度观测仪与人工观测的优缺点分析摘要：大气能见度作为一项最为常见的气象学指标，对其进行准确观测非常重要。
现如今，气象领域主要使用前向散射能见度观测仪与人工观测两种方式对能见度进行观测，本文首先从观测方式、观测时间、差异原因等角度针对以上两种观测方式进行对比分析，后重点总结了前向散射能见度观测仪与人工观测的优缺点，仅供参考。
关键词：前向散射能见度观测仪；人工观测；优点；缺点引言能见度作为有效反映大气透明度的一项重要指标，在气象领域得到广泛应用，主要是由于能见度作为表征气团特性的一项重要因素，能够与天气学、气候学的需要相符合；另外，能见度最为一项业务性参量，在环境监测领域，能见度能够反映大气污染程度；在航空航海等领域，能见度更是与安全运输密切相关。
目前，主要使用两种方式对能见度进行测量，即能见度仪观测与人工观测。
传统的人工观测方式极易受到物理、主观等因素的影响，进而导致数据采集及其精确性存在着一定的局限性。
随着科学技术的发展，前向散度能见度仪作为一种智能化的大气能见度监测设备，凭借其背景光测量与能见度观测等功能，表现出测量精确度高、集成度高、轻便、易携带等特点，在高速公路、机场、常规气象观测等诸多领域得到广泛应用。
然而，近些年来，大量的实践结果显示，能见度仪观测与人工观测数据存在着一定的误差，因此，掌握以上两种方式的差异及其优缺点对于了解能见度观测数据误差的原因，进而提升观测数据质量等具有重要意义。
1前向散射能见度观测仪与人工观测对比分析1.1观测方式不同（1）前向散射能见度仪就前向散射能见度观测仪而言，是一种融温度测量、电容降水感应与光学前散射测量等为一体的由微处理器控制的智能传感器。
使用这一仪器对小空气体积（大约0.1L小采样值）对33°角红外光的前向散射强度进行测量，并据此对气象光学范围能见度进行评估。
通常情况下，散射与吸收是导致光出现衰减的主要原因，但是一般不考虑吸收因子。
DNQ1前向散射式能见度仪常见故障维修方法摘要：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转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。
前向散射能见度仪观测规范（试行）中国气象局综合观测司2011年9月前言前向散射能见度仪观测规范分六个章节，包括：总则、观测仪器和软件、传感器校准、日常工作、数据文件、记录处理等内容。
编写组依据《地面气象观测规范》、《气象仪器和观测方法指南》、《前向散射能见度仪功能规格需求书》等相关技术文件，在总结能见度观测自动化试点工作基础上编写了本规范。
第1、2、3章主要介绍和规定能见度观测自动化的基本情况和要求，第4、5、6章主要规定能见度观测自动化后的业务流程和方法。
本规范适用于国家级地面气象观测站的前向散射式能见度仪自动化观测业务。
本规范由中国气象局综合观测司组织，中国气象局气象探测中心牵头编写。
第1、2、3章由中国气象局气象探测中心、江苏省气象局、安徽省气象局等单位共同编写；第4、5、6章由江苏省气象局组织观测业务管理人员、观测员编写。
中国气象局气象探测中心参加编写人员：张雪芬、雷勇、刘达新、许崇海江苏省气象局参加编写人员：李崇志、王世华、王永平、张闻、赵兵、熊伟、许霞、林伟、张正安徽省气象局参加编写人员：方海涛目录前言 (I)第1章总则 ...................................................................................................................................... - 1 -1.1 目的和范围 ........................................................................................................................... - 1 -1.2 观测场地 ............................................................................................................................... - 1 -1.2.1选址 ............................................................................................................................. - 1 -1.2.2仪器布设...................................................................................................................... - 1 -1.3 时制、日界和对时................................................................................................................ - 2 -1.4 仪器要求 ............................................................................................................................... - 2 -1.4.1总体要求...................................................................................................................... - 2 -1.4.2测量性能要求.............................................................................................................. - 2 -第2章观测仪器和软件................................................................................................................... - 2 -2.1仪器结构及工作原理............................................................................................................. - 2 -2.1.1仪器结构...................................................................................................................... - 2 -2.1.2工作原理...................................................................................................................... - 3 -2.2 硬件 ....................................................................................................................................... - 4 -2.2.1传感器.......................................................................................................................... - 4 -2.2.2数据采集器.................................................................................................................. - 4 -2.2.3系统电源...................................................................................................................... - 4 -2.2.4通信接口与通讯模块.................................................................................................. - 4 -2.2.5计算机.......................................................................................................................... - 4 -2.3 软件 ....................................................................................................................................... - 4 -2.3.1采集软件...................................................................................................................... - 4 -2.3.2业务软件...................................................................................................................... - 5 -2.3.3采样和算法.................................................................................................................. - 5 -2.4 系统安装 ............................................................................................................................... - 5 -2.4.1传感器的安装.............................................................................................................. - 5 -2.4.2电缆的安装与连接...................................................................................................... - 5 -2.4.3电源、计算机等的安装.............................................................................................. - 5 -2.4.4防雷要求...................................................................................................................... - 6 -2.4.5软件安装...................................................................................................................... - 6 -第3章传感器校准 .......................................................................................................................... - 6 -3.1 传感器实验室校准................................................................................................................ - 6 -3.1.1实验室/舱校准 ............................................................................................................ - 6 -3.1.2室外校准...................................................................................................................... - 6 -3.1.3校准周期...................................................................................................................... - 6 -3.2 仪器现场校准........................................................................................................................ - 6 -3.2.1校准板的安装.............................................................................................................. - 6 -3.2.2校准方法...................................................................................................................... - 7 -3.2.3现场校准周期.............................................................................................................. - 7 -第4章日常工作 .............................................................................................................................. - 7 -第5章数据文件 .............................................................................................................................. - 7 -5.1 分钟数据文件（V文件）.................................................................................................... - 7 -5.2 正点数据文件（Z文件）和实时地面气象要素数据文件（ZZ.TXT）........................... - 8 -5.3 月数据文件（A文件）........................................................................................................ - 8 -5.4 实时报文数据文件（长Z文件） ....................................................................................... - 8 -第6章记录处理 .............................................................................................................................. - 9 -6.1 能见度的取值........................................................................................................................ - 9 -第1章总则能见度作为气象观测要素的气象量是大气透明度，可以客观地测量，并用气象光学视程（MOR）表示。
