DNQ1型前向散射式能见度仪故障排查与处理

张晓磊

（兴安盟气象局 内蒙古，乌兰浩特 137400）

DNQ1 型前向散射式能见度仪（以下简称“能见度仪”）在DZZ5自动站广泛使用，本文针对内蒙古地区的能见度仪安装情况及故障情况，总结形成完整的排查方法，为台站保障人员在设备保障中提供参考，提升维护维修效率，进一步提高的技术保障能力。

1 能见度仪探测原理

DNQ1型前向散射式能见度仪是一种光学传感器，使用前向散射测量原理测量能见度。能见度仪的核心部件包括发射器、接收器、控制板和内部连接电缆等。发射器由红外发光管产生红外光，通过镜头在大气中形成接近平行的光柱。接收器将采样区内大气特定方向的前向散射光汇集到光电传感器接收面上，并将其转换为与大气能见度成反比关系的电信号。此信号经处理后送至控制器的数据采集板，经CPU 取样和计算得到采样区内大气特定方向的前向散射光的强度值，由此计算得到大气能见度值，见图1。

图1 能见度仪光学原理图

2 能见度仪结构

能见度仪由能见度传感器、供电系统、HY1105 数据采集器（选配）、传感器线缆、通讯线缆、安装结构件及附件等组成。

目前台站能见度仪接线方式有两种（图2），一种为供电系统安装于主采集机箱，能见度传感器的线缆连接到主采集器机箱，共用主采集器箱内的蓄电池，信号输出连接到主采集器的接口；另一种为能见度传感器立杆配有机箱，机箱内部安装HY1105数据采集器、供电系统、接线排等部件，能见度传感器的线缆连接到此机箱的接线排，接线排的另一端连接通信线缆将信号输出到主采集器的接口；两种形式都是通信电缆接入DZZ5自动站主采集器的RS232-4接口。

图2 能见度仪两种方式连线图

3 故障现象与排查

能见度的常见故障现象主要有两种情况，一种是能见度数值缺测；另一种是能见度数值异常。

3.1 能见度数值缺测

故障判断流程：先检测供电系统是否正常，若正常，则判断能见度传感器是否正常；若能见度传感器运行状态和观测数据正常，则检测到主采集器间的通讯线缆是否正常；若通讯线缆正常则检测主采集器的参数配置和采集数据是否正常。

3.1.1 检测能见度的供电系统是否正常工作 供电系统由空气开关、交流防雷模块、电源转换模块、HY2104升压模块、交流变压器、直流开关、12 V蓄电池、保险管等部件组成。AC220 V市电输入电源箱后被分成两路：一路经电源转换模块转变为DC13.8V电源，给蓄电池充电、采集器和升压模块供电。HY2104 升压模块又将DC13.8 V升压至DC24V给能见度传感器供电。另一路经交流变压器（24 V100 W）变压为AC24 V 电源，为能见度传感器提供加热用电。当AC220 V 市电输入中断时，则由蓄电池作为电源供电（图3）。

图3 能见度仪供电单元接线图

供电系统依据供电线路的结构，对输入电压、输出电压值等各个节点依次测量，进而分段判定故障并解决。常见的故障有线路故障，主要为断路、短路、虚接；硬件故障，若空气开关、电源转换模块。

（1）首先用万用表对交流供电检查，用万用表交流档测量空气开关输入端，测量电压应在AC220V±20%范围内，否则检查市电输入线路、UPS，排除故障。空气开关合闸后，空气开关两端、电源转换模块输入端电压值应相同，否则空气开关故障或空气开关输出端到电源转换模块输入端电缆故障。

（2）若正常后测量直流电压，可以用万用表的黑表笔接电源转换模块的“-”点上不动，红表笔依次测量电源转换模块的“+”、刀片开关的两侧、保险管的两侧、HY2104的输入端是否为11-14 V之间，若哪个节点不正常则上个节点到此节点的这一段有故障进行维修线路或设备，保险管烧坏主要原因为线路短路，需断开刀片开关，检修线路和更换保险管后再合上刀片开关；若正常再依次测量HY2104电源转换器的24VDC输出是否24V左右，若不正常则HY2104 故障，需更换；接线排的供电线路间是否24V，若否则检查线路。

3.1.2 判断能见度传感器是否正常工作 首先对传感器的外观检查有无破损、硬伤情况。通过软件命令响应信息判断传感器状态，将能见度传感器RS232 信号线（绿-TX、黄-RX、灰-GND）与计算机串口连接好后，正确设置通信参数（出厂设置为9600 E 7 1，若已更改则按实际设置），运行串口调试软件或超级终端软件。传感器上电后，软件回显窗显示“VAISALA PWD50 V 2.05 2012-03-27 SN:M0220406”（示例）。若返回错误或不可识别字符，说明通信参数设置错误，尝试更改其他通信参数连接（图4）。

图4 计算机与能见度传感器的连接示意图

输入OPEN↙命令（↙为回车符，下同）开启调试模式，返回信息“PWD OPENED FOR OPERATOR COMMANDS”。再输入STA↙，内置系统测试命令，测试结果作为状态信息，常用来判断传感器故障原因。状态信息中HARDWARE 项返回为“OK”时，表示传感器正常(图5），若信息末尾显示一列或多条警告、报警信息，需按提示信息进行更换或维护传感器。

图5 能见度传感器的状态信息

3.1.3 若确认能见度传感器正常，接着检测能见度通信线缆 断开通讯线缆两端连接，用万用表“蜂鸣档”测量两两芯线间电阻应为无穷大，否则电缆存在短路故障；在线缆一端两两短接芯线，在另一端测量对应一组芯线应有“蜂鸣”声，否则电缆有断路故障。也可以用备用通信线缆更换，若更换后采集器能采集到当前的能见度值，进一步确认通信线缆损坏。

3.1.4 检查业务软件的参数设置、主采集器的能见度采集通道是否正常工作 （1）参数检查。确认ISOS软件的参数设置中是否挂接能见度传感器，确认主采集器中是否启用了能见度。ISOS 的串口助手界面输入SENST_VI，若返回值为1，表示开启；返回0 表示关闭则再次输入SENST_VI_1。RS232-4 的工作模式设置是否正常，输入VISITYPE，若返回值为0则设置正确，若不为0则更改输入命令VISITYPE_0。（2）参数配置正常，则检查主采集器的RS232-4 通道是否正常，此通道空闲状态情况下电气特性为Tx为-5.4V，测量Tx的电压是否为-5.4V左右，若否需更换采集器；也可以替换采集器来判断采集器是否故障。

3.2 能见度数值异常

能见度数值异常，观测数据与实际情况相比偏高或偏低，或观测数据为固定值。引起此故障的原因可能有：干扰源排查：光学取样区有无障碍物，接收光路中有无干扰光源；附近有无污染源。

镜头过度污染，缺少维护，如镜头被灰尘、污泥覆盖。用异丙醇润湿无绒软布后擦拭镜头，注意不要刮伤镜头表面。

对传感器的朝向、护罩检查：检查接收器朝向，如变化须调整复位；当外力或机械性损伤改变或削弱了光学测量路径（即接收器或变送器护罩或者支撑接收器或变送器的横臂产生形变）时，则必须更换传感器。传感器排查：外观检查无破损、硬伤情况。通过软件命令响应信息判断传感器状态，若故障则更换传感器。

4 结论

从能见度传感器的运行主要故障情况，对传感器的安装连接进行说明，从能见度数值缺测和能见度数值超差两个方面入手，系统地对能见度传感器故障进行检测。通过检测能见度供电系统、能见度传感器、通信线缆和采集器，逐步排查能见度传感器故障点，形成一套系统的排查方法，为技术人员在维修能见度传感器中提供参考，提高故障排除的准确性，加快维修效率，进一步提高自动气象站设备的技术保障能力。