自動能見度觀測儀運(yùn)行故障分析處理

摘 要：本文主要從酒泉國家基準(zhǔn)氣候站使用自動能見度觀測儀的實(shí)際情況出發(fā)，闡述自動能見度觀測儀結(jié)構(gòu)及工作原理，注重自動能見度觀測儀常見運(yùn)行故障分析處理，并給出了幾點(diǎn)自動能見度觀測儀維護(hù)建議，以供相關(guān)部門參考借鑒。

關(guān)鍵詞：能見度；自動觀測儀；運(yùn)行故障；分析處理

能見度能夠較好表征大氣透明度，大氣中懸浮顆粒物越多，空氣越渾濁，說明能見度越差。能見度好壞可以直接反映一個地區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量。低能見度天氣會對人們生產(chǎn)生活及工作產(chǎn)生不同程度影響，尤其對航空飛行、交通運(yùn)輸?shù)仍斐捎绊懜螅瑫?yán)重威脅人們生命財產(chǎn)安全。酒泉國家基準(zhǔn)氣候站自使用自動能見度觀測儀后，提高了能見度觀測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和密度，為改善大氣環(huán)境質(zhì)量提供為更為有效指導(dǎo)依據(jù)。但儀器在長期運(yùn)行中也會出現(xiàn)故障問題，影響觀測質(zhì)量。為此本文結(jié)合自動能見度觀測儀結(jié)構(gòu)及工作原理，對常見運(yùn)行故障分析處理，并給出能見度儀維護(hù)建議，以減少故障發(fā)生幾率，提升能見度觀測數(shù)據(jù)有效性。

一、自動能見度觀測儀結(jié)構(gòu)及工作原理

自動能見度觀測儀主要結(jié)合氣溶膠前向散射原理設(shè)計，憑借小體積空氣對光散射系數(shù)測量，獲得采樣氣體消光系數(shù)，得出氣象光學(xué)能見度。能見度儀結(jié)構(gòu)可靠性較高，功耗低、使用方便，主要由硬件及軟件構(gòu)成，硬件主要由采集器、發(fā)射接收端及外圍設(shè)備三部分構(gòu)成，軟件系統(tǒng)主要涵蓋采集系統(tǒng)以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

自動能見度觀測儀由一個微處理器控制前向散射式測量設(shè)備作為光學(xué)傳感器，其能夠?qū)?0～50000 m大氣能見度做出連續(xù)監(jiān)測。發(fā)射器的光源主要為紅外LED，通過脈沖調(diào)制后向采樣空間照射，采樣空間內(nèi)大氣粒子對光形成散射，處在發(fā)射器及接收器同平面上固定的散射角θ（33°）散射光束向光電探測器上，通過放大及模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，由 CPU憑借專門算法轉(zhuǎn)變?yōu)楣鈱W(xué)能見度數(shù)據(jù)。

二、自動能見度觀測儀運(yùn)行故障分析處理

自動能見度觀測儀在運(yùn)行中常發(fā)生數(shù)據(jù)異常問題，發(fā)生此類狀況不但包括硬件因素，同時也有軟件影響，但大部分是因?yàn)閮x器故障產(chǎn)生。通常表現(xiàn)在外界環(huán)境及元件質(zhì)量兩方面影響。所以，應(yīng)該根據(jù)故障具體情況分析，隨后采取相應(yīng)處理方法。

1.數(shù)據(jù)缺測分析處理

數(shù)據(jù)缺測原因包括參數(shù)設(shè)定存在差錯；供電故障；通訊故障，線纜接線插頭松動，出現(xiàn)接觸不良狀況；主采集器故障。

故障處理方法：第一，查看參數(shù)。判斷業(yè)務(wù)軟件系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定是否異常，確定主采集器中是否運(yùn)用了能見度傳感器?？梢暂斎隨ENST_V判斷，假如返回值是1，說明處于開啟狀態(tài)；0說明處于關(guān)閉狀態(tài)。第二，檢查供電情況。先查看市電是否處于斷開狀態(tài)，控制處理器以及采集器上的電源狀態(tài)指示燈是否處于亮的狀態(tài)，接著應(yīng)該查看線性電源輸出電壓是否為12 V。第三，檢查傳感器。首先對控制板（主板）的紅色電源指示燈進(jìn)行檢查，查看其是否處于常亮狀態(tài)，接著查看采集板綠色狀態(tài)燈 D3是否常亮。檢測黃色狀態(tài)燈D4 亮2秒停3秒，紅色狀態(tài)燈D5每秒閃爍1次。若不符合上述情況，則需要對控制板以及采集板進(jìn)行復(fù)位操作；斷電拔插收發(fā)線插，接著通電檢查燈是否處于正常閃爍情況。第四，檢查通訊系統(tǒng)。對全部的電纜連接及電纜接頭是否正確連接以及插牢查看。若上升四點(diǎn)均處于正常狀態(tài)，則判斷為主采集器故障，需要及時維修維護(hù)。

2.數(shù)據(jù)異常分析處理

（1）故障原因。一般來說，能見度觀測數(shù)據(jù)異常主要有以下幾個方面。①數(shù)據(jù)總是偏高，可能是透鏡被凝水或灰層污染，所以應(yīng)及時對透鏡清潔；傳感器受損或性能降低，需要換取新的傳感器；光路受到干擾，橫臂朝向不佳，應(yīng)找出最佳橫臂朝向；供電故障，應(yīng)該及時對供電設(shè)施維修維護(hù)；②數(shù)值保持不變狀態(tài)；鏡頭被強(qiáng)光源直射；鏡頭受遮擋物全部堵??；傳感器故障，需要及時對其分析排查維護(hù)；③數(shù)據(jù)存在起伏波動狀態(tài)；可能是因?yàn)閭鞲衅鹘泳€接頭存在松動現(xiàn)象；鏡頭前存在遮擋物，采樣區(qū)附近有污染物干擾；亦或是傳感器連接線進(jìn)水，要對這些問題一一排查。④數(shù)據(jù)始終處于偏低狀態(tài)；可能是鏡片有蜘蛛網(wǎng)、樹枝促使發(fā)射光物體增強(qiáng)，需要及時清潔處理；還有可能是傳感器故障，需要及時換新；被污染物干擾或供電故障，需要及時分析排查。

（2）錯誤數(shù)據(jù)處理。若因?yàn)橐暢陶系K現(xiàn)象或別的因素而對能見度數(shù)據(jù)造成影響，但是能見度連續(xù)變化處于正常狀態(tài)時，則能見度數(shù)據(jù)依然以自動觀測為標(biāo)準(zhǔn)；若能見度儀器發(fā)生故障問題或造成數(shù)據(jù)異常情況，定時觀測時次可以采取人工補(bǔ)測，人工觀測值儲存到長Z文件CW段能見度以及VV段10分鐘平均能見度，別的VV段自動能見度數(shù)據(jù)需要做缺測處理；A文件采取人工觀測數(shù)據(jù)。非定時觀測時次的正點(diǎn)數(shù)據(jù)中全部能見度數(shù)據(jù)都需要按缺測處理。

（3）異常記錄處理。能見度觀測數(shù)據(jù)小時內(nèi)連續(xù)60分鐘不變，小時常規(guī)氣象要素數(shù)據(jù)文件（Z 文件）極值出現(xiàn)時間缺測。這是因?yàn)槟芤姸葌鞲衅髻|(zhì)控參數(shù)中“最小應(yīng)該變化率”設(shè)定不合理所產(chǎn)生的。最小變化率應(yīng)設(shè)置為 0.0，這樣時間缺測情況便不會出現(xiàn)。

三、自動能見度觀測儀維護(hù)建議

要想確保自動能見度觀測儀始終處于平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)以及觀測數(shù)據(jù)的高質(zhì)量，就需要經(jīng)常對自動能見度觀測儀進(jìn)行維護(hù)，降低故障發(fā)生頻率，確保觀測數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。日常維護(hù)建議如下：1.觀測人員應(yīng)該加強(qiáng)學(xué)習(xí)，熟練掌握自動能見度觀測儀結(jié)構(gòu)以及工作原理、相關(guān)技術(shù)參數(shù)、供電方式等詳細(xì)情況，以便于維修維護(hù)；2.在值班過程中，在正點(diǎn)時刻前10分鐘需要及時檢查質(zhì)控與報警信息，要了解其含義及掌握原因和應(yīng)對措施；3.需要定期對供電設(shè)施檢查，同時還要及時對蓄電池開展充放電操作，確保蓄電池性能的良好性；4.每天應(yīng)該對儀器巡檢，尤其是自動能見度觀測儀的鏡頭以及光路區(qū)域要著重檢查，防止蜘蛛網(wǎng)及灰塵影響數(shù)據(jù)正常監(jiān)測，如果發(fā)現(xiàn)有灰塵、雜質(zhì)、蜘蛛網(wǎng)等，應(yīng)該及時清理干凈，還可以采取在支管架噴灑殺蟲劑等方法預(yù)防蜘蛛的出現(xiàn)，有效保護(hù)好自動能見度觀測儀鏡頭的潔凈性，但是需要注意的是不可以將殺蟲劑沾染到鏡頭上；5.在雷雨季節(jié)到來前需要及時對儀器防雷裝置檢查，要確保防雷設(shè)施的有效性和可用性；6.一般每隔兩個月便要對發(fā)射機(jī)及接收機(jī)的鏡頭及外罩清潔維護(hù)，可以結(jié)合儀器的環(huán)境對鏡頭的清潔周期合理規(guī)劃。在對透鏡進(jìn)行清潔時，需要采用吹氣球、鏡頭水、鏡頭紙等專門的工具認(rèn)真小心開展，要防止鏡頭受到損壞。7.觀測人員要定期對自動能見度觀測儀進(jìn)行校準(zhǔn)，通常每年最少需要校準(zhǔn)兩次，避免儀器因?yàn)殚L期運(yùn)行使性能下降，影響觀測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯莉，王冰欣，張春霞.HW-N1 型能見度儀的有關(guān)問題探討[J].黑龍江環(huán)境通報，2013，1（37）.

[2]馬祖勝，羅征，林月蘭.能見度觀測儀的日常管理與維護(hù)[J].廣東氣象，2013，35（2）.

[3]張仕清，黃高平.自動氣象站DNQ2型能見度儀故障分析及維護(hù)[J].科技與創(chuàng)新，2017（21）.

作者簡介：曹麗娟（1983-），女，漢族，甘肅省定西人，本科學(xué)歷，工程師，從事氣象觀測工作。endprint