擦亮“眼睛”好观天——安徽推进能见度仪检测能力建设纪实
17.11.2015 16:22
本文来源: 气象
“瞄准中国气象局观测自动化战略，安徽首次建成可自动循环控制的气象光学视程检测模拟环境，首次设计并验证气象光学视程量值传递方法，率先建立业务化能见度仪检测规程并开展检测，最终要建成具备考核、标校和检定能力的全功能规范化实验室，全面推进能见度仪检定能力建设，支撑我国气象部门在能见度测量方面的技术权威地位。”安徽省气象局局长于波说。
不等不靠 化需求为动力
能见度作为雾-霾天气判断的主要要素，在交通、环境等专业气象服务中日益受到重视。
依托高速公路恶劣气象条件监测预警系统，安徽早在2010年便实现了在高速公路网沿线全面应用能见度自动化观测设备，并逐步在国家级观测站列装前向散射式能见度仪。截至2015年10月底，全省气象部门在用能见度仪达351台。
“能见度仪大规模业务列装，对设备检测和标校工作提出了更高的要求。目前国内尚没有满足中国气象局《前向散射式能见度仪观测规范》指标要求的专项实验室，加之国际能见度仪生产厂家对检测技术高度保密，建立气象部门自主的能见度仪计量检定实验室十分迫切。”安徽省气象局气象光学探测技术创新团队带头人方海涛博士介绍说。
面对迫切的需求，安徽省局人才和技术储备派上了用场。目前，该局大气探测技术保障中心拥有光学博士、硕士5名，此外还有多名具有数学、计算机、仪器仪表、计量检测等专业背景的人才。在科研方面，该局“牵手”安徽光机所，多次参加大气光学探测领域省部级科研项目，合作研发的HW-N1型能见度仪通过中国气象局设计定型后获装备使用许可证，并投入生产和气象服务应用。
敢为人先，不等不靠。自2013年起，安徽省局开始“大手笔”布局，经专题调研和专家论证后，投入自有资金100万元启动前向散射式能见度仪检测系统建设项目，前期完成能见度观测环境模拟原理舱建造与测试、流体力学仿真、光学实验装置总体方案设计和关键指标验证等工作。2014年，中国气象局综合观测司多次派员到安徽调研，并根据能见度传感器列装后的计量工作需求给予重点项目支持。基于早前积累的技术成果、建设经验，安徽省局很快完成了省级能见度仪计量检测实验室硬件建设与调试。
勇于创新 突破技术“瓶颈”
在安徽省气象局气象光学视程检测实验室，观测环境模拟舱像一节微缩的火车车厢，里面可以同时容纳6台待检的能见度仪。关上舱门后，水颗粒物和空气净化机组开始“制造”测试环境，舱内大雾弥漫。经过12个小时的不间断试验后，工作人员分析相关数据得出检测结论，决定待检的能见度仪能否继续“服役”。
据了解，这是我国气象部门首个气象光学视程检测实验室，也是首个室内全量程透射式气象光学视程测量装置。该实验室可自动控制气象光学视程检测模拟环境，实现了对列装设备测量范围的全覆盖，符合规范要求。
与国外同类装置相比，该实验室在光学测量结构设计上颇具亮点，具备带光信号取样功能的白色平行光调制发射器、全光斑接收测量方案、可切换的折叠光路、长达40米的最大光程、离轴抛物面光学天线、多路脉冲信号高分辨率并行检波单元等，可利用光场强度分布变化监测光路稳定性。
在观测环境模拟技术上，气象光学视程检测环境模拟系统采用高效率的空气样本均匀扩散结构，具有多重杂散光防消措施的舱体设计，同时具备分区独立运行的空气样本调节单元和循环路径自动控制单元，便于精细化操作。
目前，实验室拥有已经授权的实用新型专利3件，分别是透射式能见度仪分光装置、具有吸收逃逸光功能的前向散射式能见度仪、稳定型光学测试平台；已经受理并完成专利检索的发明专利3件，分别是气象光学视程观测环境模拟装置、透射式能见度仪白色LED光源发生装置、气象光学视程检测装置；已经完成测控类软件著作权登记3件，还有多项专利已在申报过程中。
效益彰显 多方高度认可
依托该实验室，安徽省气象局承担了中国气象局气象探测中心的“国家级业务台站能见度现场校准方法与设备验证”测试工作，完成3个列装型号4个批次共13台设备的循环检验，实验结果得到各生产单位的高度认可，为核查任务提供了有力支撑。实验室协助江苏省气象局，承担交通气象观测站定型考核任务规定的能见度传感器静态测试工作。
安徽省气象局积极将该成果应用于全省能见度仪检测工作中，目前已完成检测30余台次，制作实验报告31份。通过能见度仪测量区间核查、设备一致性评估、观测值离散度和不确定度分析、出厂设备抽样检查等环节，共发现故障设备3台。
此外，安徽省局以能见度仪计量检测实验室为主导实验室、交通部公路科学院智能交通技术行业重点实验室为参比实验室，组织完成了全国首次能见度传感器实验室间对比实验。
能见度仪检测是一项全新的工作，没有经验可循。安徽省气象局正在进行实验室认证工作，建立检测规范和人才队伍，定期组织实验室间对比，争取通过中国计量强制认证（CMA）或国家认可委员会的实验室能力认证（CNAS）；并参照温度、湿度等气象要素的核查模式，启动能见度仪现场核查装置的预研工作，研制高精度、高稳定性的便携式能见度传感器核查装置和检测方法，并开展气象光学视程溯源和量值传递方法研究。 （转自中国气象报一版）
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17.11.2015 16:22