雙套DZZ6型自動站共享DNQ3型能見度儀串行數據輸出

滿洪艷+龐旭龍

摘要 介紹了DNQ3型能見度儀的結構、工作原理、功能及相關參數，設計了雙套DZZ6型自動站與DNQ3型能見度儀的共享通信，并對其通信原理、接線方法以及臺站地面綜合觀測業務軟件設置進行了詳細說明，以期提高觀測效率并保證數據的完整性。

關鍵詞 DZZ6型自動站；DNQ3型能見度儀；結構；原理；共享通信；軟件設置

中圖分類號 P415.1+2 文獻標識碼 B 文章編號 1007-5739（2017）06-0203-01

目前，吉林省部分臺站安裝了雙套中環天儀（天津）氣象儀器有限公司生產的DZZ6型自動氣象站，然而只配備1個DNQ3型能見度儀。根據現有的接線方法，即使雙套站同時運行，也只能在1臺采集器上讀出能見度數據。根據能見度的通信原理，經過試驗，在磐石市氣象局實現了1臺DNQ3型能見度儀同時為雙套DZZ6型自動氣象站輸出數據，達到主備份地面觀測系統能見度觀測數據共享。

1 DNQ3型能見度儀結構及工作原理

1.1 儀器結構

DNQ3型前向散射能見度儀是一種智能化的新一代大氣能見度監測設備，具備能見度觀測和背景光測量功能。該儀器至少包含以下3個部分：傳感器、采集器和支架。其中，傳感器部分包括接收器、發射器和控制處理器等；采集器包括接口單元、中央處理單元、存儲單元等；支架部分包括立柱和底座。為保證設備良好運行還應包括供電電源、電源防雷器和蓄電池等；且可選配無線通信模塊。

1.2 工作原理

根據氣象光學視程（MOR）的定義（白熾燈發出色溫為2 700 K的平行光束的光通量在大氣中削弱至初始值的5%所通過的路徑長度），通過消光系數可以計算得到氣象光學視程。當前向散射角在20～50°范圍時，在常規大氣環境下，不論是濃度改變還是粒徑分布不同，同一散射角的散射強度和消光系數有很好的比例關系[1-2]。

前向散射能見度儀由發射器和接收器組成，前向散射角通常取值為25～45°。由接收器接收到的散射光的強度計算被采樣大氣的消光系數σ。

根據柯西米德定律計算氣象光學視程（MOR）：

MOR=-ln（ε）/σ

式中：ε為對比閾值，σ為消光系數。

當ε=0.05時，MOR=2.996/σ。

DNQ3型能見度儀傳感器部分包括發射器、接收器和控制處理器等，通過測量35°角散射的紅外光強度來估算大氣光學視程（MOR）[3-4]。發射器通過紅外發光二極管發出一束紅外光射入大氣中，接收器將采樣區內特定角度的散射光匯聚到光電傳感器的接收面上，并將其轉換為電信號。此信號經處理后送至電源/控制器的數據采集板，經CPU取樣并計算后，采用適當的算法將測量值轉換成氣象能見度值，再通過RS-232接口與用戶計算機通信，經CPU采樣和計算后得到能見度值。

2 DNQ3型能見度儀主要技術指標

2.1 主要功能

可對大氣能見度進行連續監測；采用RS-232與監控計算機通訊；能見度儀能對自身的12 V直流電源、接收器溫度等進行監測。

2.2 相關參數

測量范圍10～30 000 m，測量精度為±10%。采用12 V直流電源，功率≤10 W。工作條件：環境溫度為-45～50 ℃，相對濕度0～100%，大氣壓力≥650 hPa。貯運條件：環境溫度為 -50～60 ℃，相對濕度0～100%。

3 共享通信設計

3.1 共享通信實現原理

該站雙套站分別定義為A站（安裝能見度傳感器）、B站（未安裝能見度傳感器）。能見度儀通過RS-232通信接口接入采集器。通過共享能見度儀串行通信RS-232發端信號，即能見度儀的T端信號，連接到2個DZZ6采集器的R端：將A站采集器R端信號與B站采集器R端信號并聯，其連接電路如圖1所示。

3.2 接線方法

準備2根做好壓線端子的導線，將A站采集器的R端與B站采集器R端并連，A站采集器的G端與B站采集器G端并連即可，完成接線后重啟A、B站采集器。

4 臺站地面綜合觀測業務軟件設置

4.1 設置或讀取能見度傳感器狀態

在臺站地面綜合觀測業務軟件SMO中設備管理菜單中點“維護終端”打開采集器命令終端輸入如下命令：

命令符：SENST VI

返回值為1表示傳感器開啟（SENST：設置或讀取各傳感器狀態命令；VI：能見度傳感器標識符；單個傳感器的開啟狀態，用“0”或“1”表示，“1”表示傳感器開啟，“0”表示傳感器關閉）。

若沒有開啟能見度傳感器，則鍵入命令開啟：SENST VI 1↙

返回值：表示設置失敗，表示設置成功。

4.2 在B站SMO軟件掛接能見度傳感器

在SMO業務軟件參數設置菜單下打開觀測項目掛接設置對話框，將能見度傳感器掛接到新型自動站中，同時選中“視程障礙判別”選項。

4.3 在B站MOI軟件中設置能見度參數

在MOI業務軟件參數菜單下打開參數設置對話框，自動觀測能見度數據源選擇“新型站能見度”，在一般觀測項目中能見度欄選擇“自動”，視程障礙類現象欄選擇“自動”。

5 結語

通過以上操作在磐石市氣象局實現了1臺DNQ3型能見度儀同時為雙套DZZ6型自動氣象站輸出數據，達到了主備份地面觀測系統能見度觀測數據共享[5]。通過業務檢驗，此方法的優點體現在以下方面：一是可以在主備份計算機業務軟件上同時顯示能見度數據，在啟用備份站計算機發報時可以通過業務軟件直接讀取每1 min能見度值、10 min能見度和正點能見度值，省略了從主站拆卸能見度儀再安裝到備份站的步驟，簡化了應急工作流程，極大地提高了工作效率。二是業務軟件參數設置正確、完整，同時可以完成天氣現象綜合判別，有利于主備份站判別觀測數據的對比。三是在主站因采集器未采集能見度而造成能見度數據缺測的情況下，可以從備份站計算機上直接讀取數據替代，減少數據缺測的次數，保證數據完整性。

6 參考文獻

[1] 中國氣象局.地面氣象觀測規范[M].北京：氣象出版社，2007.

[2] 中國氣象局氣象探測中心.新型自動氣象（氣候）站功能需求書（修訂版）[Z/OL].（2015-07-09）[2016-12-20].http：//wenku.baidu.com/link？url=O-50NKIQqqS8I7_TTuOtclHYubopHiXXwaLM_ogGE6GfEyHVuSl EOh8RcBQw7pH_i2DRPEpStSYxisxoXKyJzmeB-1WhouThV-F4XSnH kJ7.

[3] 陳美紅.前向散射型能見度儀信息特性研究[D].南京：南京信息工程大學，2007.

[4] 中國氣象局綜合觀測司.前向散射能見度儀觀測規范（試行）[Z/OL].（2015-08-01）[2016-12-20].http：//wenku.baidu.com/link？url=twRz_xl z5TiViV7PhYDWhB924AqC2xJI6Mf8xi3YZKn4q3buspoeLhxOfr3sqEN Cc0KuvDcyRt2l Ez3Yr5iNtWhvLcpWLzI2Vx394LdY9S3.

[5] 新型自動氣象（氣候）站終端命令格式[Z/OL].（2010-07-14）[2016-12-20].http：//wenku.baidu.com/link？url=3hAx4QSvPG4nWuJ-6xaad9L ia6y7HVgqfkLRspVu4Ma0DW4pbnSAtyrctTdK8tH1Qmf5d-AHvrOaomf Rw2sTgzhmznPxYeGyGGwG71l9Sx3.