船用能见度仪使用说明

船用能见度仪使用说明一、工作原理船用能见度仪是基于大气光学原理设计的精密测量设备，核心功能是通过测定大气消光系数来计算气象光学视程（MOR）。其工作原理主要基于两种技术路径：前向散射法和透射法，其中前向散射式因体积小巧、安装灵活等优势被广泛应用于船舶场景。前向散射式能见度仪通过红外LED光源发射870nm波长的红外光脉冲，光束在传播过程中与大气中的气体分子、气溶胶粒子、雾滴等相互作用产生散射。仪器的接收器与发射器呈35°-42°夹角布置，专门捕捉特定方向的散射光强度。根据Koschmider原理，气象光学视程与消光系数σ存在固定函数关系（MOR=-ln0.05/σ），设备内置的微处理器通过采集散射光强信号，结合35°向散射原理算法，可实时换算出当前能见度值。仪器光学系统采用镜头朝下的防护罩设计，配合铝合金材质的防腐外壳（表面涂覆玻璃纤维涂层），能有效防止海水飞沫、盐雾侵蚀和灰尘污染。电路系统具备过电压保护、电磁干扰屏蔽和防反接设计，确保在-40℃至60℃的极端温度及95%相对湿度环境下稳定工作，平均无故障时间（MTBF）超过18000小时。二、安装步骤（一）安装选址要求船舶安装需满足以下条件：高度要求：传感器底部距离甲板面1.5-2米，避开甲板围栏、桅杆等遮挡物，确保采样区无垂向障碍物。水平位置：应选择船舶上层建筑前部无遮挡区域，距烟囱、通风口等污染源至少10米，远离雷达天线等强电磁干扰源。方向校准：北半球安装时发射端需朝向正南，避免太阳直射光学镜头；南半球则朝向正北，减少日光干扰。结构强度：安装基座需能承受船舶摇摆（横摇±30°、纵摇±15°）和60m/s阵风荷载，建议采用直径75mm的不锈钢立杆。（二）安装流程基座施工使用膨胀螺栓固定安装法兰，焊接或螺接75mm直径立杆，确保垂直度偏差≤0.5°。立杆底部需设置电缆穿线孔，配合防水接头引入10-30VDC直流电源及RS485通讯线。设备固定采用专用抱箍将能见度仪主体固定于立杆，扭矩控制在25-30N·m，防止船舶振动导致松动。调整仪器水平度，通过水平泡观察确保光学采样区处于水平状态。电气连接电源接线：红色线接正极（+），黑色线接负极（-），黄绿线接地（PE），需配置DC12V/2A稳压电源。通讯接线：棕色线接RS485-A，白色线接RS485-B，灰色线接信号地，通讯距离超过100米时需加装终端电阻（120Ω）。系统调试接通电源后观察状态指示灯：绿灯常亮表示正常，闪烁表示初始化，红灯亮则为故障报警。通过上位机发送“STA”命令查询设备状态，确认温度（-40~60℃）、电压（10-30VDC）等参数在正常范围。三、操作流程（一）开机与参数配置启动流程打开电源开关，仪器进行30秒自检（发射端LED闪烁3次），完成后进入正常测量模式。初始数据输出前需预热10分钟，期间显示“---”，待数据稳定后自动切换为实时值（更新间隔20秒）。参数设置通过RS485接口连接终端，发送“SETID=XX”命令设置设备地址（XX为00-99），用于多机联网。调整数据平均间隔：发送“AVG=5”设置5分钟平均值输出（可选1/5/10分钟），默认输出实时值+10分钟滑动平均值。报警阈值配置：发送“ALM=1000”设置1000米低能见度报警阈值，触发时继电器输出触点闭合。（二）数据读取与记录本地显示支持MODBUS-RTU协议，通过上位机软件可读取实时能见度（单位m）、1分钟平均、10分钟平均及镜头清洁度（1-5级，3级以下需清洁）。数据格式示例：$VN,VIS,1250,1300,1450,4*XX（依次为实时值、1分钟平均、10分钟平均、清洁度）。数据存储仪器内置存储器可保存30天分钟级数据，通过“DAT=YYYYMMDDHH”命令查询指定时段数据，支持掉电保存。建议每日08:00通过“DAT=当日日期”命令导出前24小时数据至船舶监控系统。（三）关机与维护模式正常关机：需先发送“PWR=OFF”命令，待指示灯变为橙色后断开电源，避免直接断电导致数据丢失。维护模式：发送“MAINT=ON”进入维护模式，此时光学系统停止发射，可安全进行清洁操作，完成后发送“MAINT=OFF”恢复运行。四、日常维护（一）定期清洁清洁周期：一般海域：每2个月清洁一次光学镜头；高污染海域（如近岸工业区、红海）：每月清洁一次；当仪器输出清洁度≤3级时，需立即清洁。清洁方法：工具准备：无绒布、异丙醇（或无水乙醇）、镜头纸、吹气球；操作步骤：①发送“MAINT=ON”进入维护模式；②用吹气球清除镜头表面浮尘；③蘸取少量异丙醇的无绒布，以顺时针方向轻柔擦拭镜头，避免来回摩擦；④待酒精挥发后（约30秒），发送“MAINT=OFF”退出维护模式。（二）定期检查项目每日检查：观察数据变化趋势，若出现突变（如10分钟内波动超过±500米）需排查镜头污染；检查电源电压（10-30VDC）和通讯状态指示灯（绿色常亮为正常）。每周检查：紧固抱箍螺栓，检查电缆接头是否松动、氧化；用万用表测量接地电阻，确保≤4Ω。每月检查：测试加热功能：在环境温度低于5℃时，检查镜头防护罩温度应比环境高5-8℃，防止结霜；校准实时时钟：发送“TIME=YYYYMMDDHHMMSS”同步系统时间。（三）特殊环境维护盐雾环境：每月用淡水冲洗防护罩外表面，去除盐结晶，避免长期积累导致腐蚀。低温环境：冬季航行前需检查加热模块供电，确保在-20℃以下时能自动启动（功耗0.5W）。台风季节：加装防风加固支架，降低迎风面积，风速超过25m/s时建议临时取下传感器。五、故障排除（一）常见故障及处理方法故障现象可能原因排查步骤无数据输出1.电源故障

2.通讯中断1.测量供电电压是否在10-30VDC范围

2.检查RS485接线（A/B线是否反接）

3.发送“OPEN”命令检测设备响应数据持续偏高（>实际值）1.镜头污染

2.强光直射1.检查清洁度值，若≤3级立即清洁镜头

2.确认发射端朝向是否为正南（北半球）

3.检查防护罩是否有反光物数据持续偏低（<实际值）1.采样区遮挡

2.光路偏移1.清除镜头前方蜘蛛网、鸟窝等障碍物

2.检查立杆是否倾斜（垂直度偏差>1°需重新校准）

3.发送“CAL”命令进行光路校准数据跳变频繁1.电磁干扰

2.接触不良1.检查通讯线屏蔽层接地是否良好

2.重新插拔电缆接头，去除氧化层

3.远离雷达等强干扰源加热故障1.加热丝断路

2.温控模块故障1.测量加热电阻（正常50-100Ω）

2.更换温控传感器（Pt100）（二）高级故障处理固件升级：当出现数据算法错误时，可通过“UPG=1”命令进入升级模式，通过RS485接口传输最新固件（需使用原厂升级工具）。光学校准：若测量误差超过±20%（>1000m时），需联系厂家进行散射系数校准，使用标准散射板进行现场标定。防雷保护：遭遇雷击后，需检查浪涌保护器（SPD）状态，若指示灯变红则需更换（建议每年雷雨季节前检测一次）。（三）应急措施航行中出现故障时，可采取以下临时措施：数据缺失：启用备用能见度仪（若双机配置），或切换至人工观测模式（每小时记录一次）；通讯中断：检查船载终端IP配置，重启Modbus网关；电源故障：切换至备用电源（如蓄电池组），确保供电电压稳定在12VDC。六、技术参数参考参数项指标范围参数项指标范围测量范围1m-50km分辨率1m（≤1000m）/100m（>1000m）测量误差≤1km±2%；>1km±10%数据更新间隔20秒供电方式10-30VDC宽压供电功耗