任务目标
1.掌握气象传真机业务、日常维护方法;
2.能正确安装气象传真机;
3.会对气象传真机进行操作。
任务分析
本任务的最终目的是学会对气象传真机系统进行安装和操作,为了实现这个目的,必须了解气象传真机系统的组成,能够识读系统图和接线图。为了对设备进行有效操作,必须了解气象传真机的工作原理及业务特点,了解气象传真机的性能参数。
气象传真机不是GMDSS强制要求配备的设备,但为了船舶的航行安全,几乎所有的船舶都安装了气象传真机。
目前,船用气象传真机大多为具有独立接收能力的集接收和记录于一体的传真机,结构上主要由接收器和记录装置两部分构成,接收器的工作种类为F3C,接收频率范围为72～110 MHz,至少为3～24 MHz。按最低标准,接收器至少有6个预置定点频率。记录装置多为滚筒式热敏纸记录方式。
一、气象传真机工作原理
气象传真机的工作原理是内部的单边带接收机将接收的下边带高频信号进行解调,还原为1 500 Hz(黑信号)和2 300 Hz(白信号),然后进行处理,转鼓按照一定的速度旋转(转速与发方相同)。同时,热敏打印头装置在导杆上按照一定的速度左右移动。当收到1 500 Hz的黑信号时,传真机的信号处理单元发出命令,使热敏头发热,热敏纸上印出一个黑点;反之,打印头不发热,热敏纸上空出一个白点。打印头按照控制单元的指令从左向右逐点打印,到达右端点,实现自动换行。打印头周而复始地工作,直至一张原稿接收完毕。
二、气象传真机的性能参数
(1)同步。为使收发机自动同步,传真发送机一般均在发送气象传真图之前先传送遥控信号。遥控信号包括相位信号、开始信号和结束信号。
相位信号在原稿件上表现为边缝上一条宽度为8 mm的带有白色间隔的黑带。
开始信号表现为边缝上的一列黑点,当其频率为675 Hz时,表示气象传真发射机的线扫描密度为288;当其频率为300 Hz时,表示气象传真发射机的线扫描密度是576。当气象传真接收机收到此遥控信号时,信息处理单元便启动打印机打印传真图,同时自动设置扫描密度,使之与发射方同步。
结束信号是原稿件左边缝上一列黑点,其频率为450 Hz。当气象传真接收机接收到此信号时,便得知发方已经发完一幅气象传真图。信息处理单元将会产生控制信号,使打印单元停止打印。
(2)相位信号。相位信号指明气象传真发射机扫描信号的起始位置(相位)。如果接收机打印头的起始位置与发方起始位置同步,则复制出的相位信号印于传真纸的右侧,否则相位信号将位于图的中间某位置使接收到的传真图分成两半,这是相位不同步造成的。调整收、发两端的相位使之完全相同的过程,称为“对相”。常用的对相方法有手动对相和自动对相。手动对相一般是利用机械方式或电子方式,来稍微改变接收机主扫描的频率,使其扫描的起始位置与发端相同,再立即用与发端相同的频率进行同步扫描。
如果收、发双方的转速不同(不同步),接收方也不能收到与发射方完全相同的气象传真图,接收的图像会产生重复、畸变。因此,在接收海岸电台发布的气象传真之前,应正确设置气象传真机的转速。实际工作中,机器根据上面提到的遥控信号自动设置。
为满足高标准的同步要求,在传真机中普遍采用同步电机作为扫描的动力源。为确保获得稳定的扫描速度,必须采用高稳定度的电源为同步电机供电。同步电机转速的高低和稳定与否,关键在于转子的转速和稳定度。转子的工作情况又由旋转磁场来决定,而旋转磁场旋转的速度和稳定度则受供电电源的频率控制。因此,只有由频率稳定的电源来给同步电机供电,才能保证其具有稳定的转速,气象传真机一般有60 r/min、90 r/min和120 r/min或240 r/min的转速。为保证收、发两端严格同步,使接收端具有和发射端相同的扫描速度,在船用气象传真机中,广泛采用了独立的同步源,如采用晶体振荡器、音叉振荡器等作为同步电机的同步源,其频率稳定度可达5×10-6量级。
(3)合作系数。除转速和起始相位要求收发同步外,要想接收到不失真的图像,传真接收机还应正确设置合作系数(IOC),也称为线扫描密度。合作系数是指传真图像长宽的比例系数,为了保证国际上传真机信号参数的一致性,国际气象组织(WMO)规定了两种传真机的扫描线密度标准,高密度IOC=576和低密度IOC=288。由于转速与合作系数是密切相关的,实际上对于传真图来说清晰度是一样的,例如,采用288的合作系数,转速就采用60 r/min,唯一的区别在于传送传真图像的速度有快慢。在人工设置时,如果接收方设置的IOC不对,接收到的图像会压缩或者拉长,产生失真。实际上,合作系数也是包含在遥控信号中,接收机自动辨别后自动设置。
一般而言,要保证气象传真接收机所接收到的图像信号不失真,应满足同步、同相和相同的合作系数。
图5-30所示为日本FURUNO公司出品的FAX-408型气象传真接收机。
图5-30 FAX-408型气象传真接收机
三、气象传真机业务
气象传真机的主要业务是气象传真图业务。世界许多国家的气象部门通过其海岸电台向各大洋区定时发布气象传真图。气象传真图的种类包括海面分析图、高空等压分析图、24/48/72/96 h气象预报、海浪预报、云层、冰层、潮流及卫星云图等。航海使用的气象传真图大致可以归纳为传真天气图、传真海况图和传真卫星云图三类。
1.播发台
气象传真机主要接收气象传真信息,世界气象组织将世界各地的气象传真广播发射台的位置划分为六个区域:第一区是非洲,第二区是亚洲,第三区是南美洲,第四区是北美洲,第五区是大洋洲,第六区是欧洲。每个区域都有一定数量的播发台。但是,这六个区域的划分没有航行警告区那样严格,气象传真服务也不仅仅是为海上服务的,各气象传真播发台均有固定的播发频率,一般气象传真机中都已经把这些频率存储好,可以按照要求调用,各气象传真播发台定时播发不同区域和不同内容的气象信息,船舶电台要根据航行的区域选择合适的气象信息播发台和信息种类。
英版《无线电信号书》第3卷给出了气象传真发布台的有关资料:气象播发电台的工作频率、发布的传真图种类、区域和发布时间等信息。每个航次开始之前,GMDSS操作员需要根据航次计划,参照现行版《无线电信号表》第3卷制定关于接收海上安全信息的计划,其中一项重要的内容就是气象传真图的接收计划。发布气象传真图的主要海岸电台见表5-5。
表5-5 世界气象传真主要播发台
续表
2.气象传真图的接收
(1)查阅发射台相关资料。根据航次计划并结合当时船位,在《无线电信号表》第3卷中查询相关海岸电台的名称和相关资料,见表5-6。
在表5-6的“a”中,“Boston”是发射台名称,“NMH”是发射台呼号。表中第二列数字是发射台的工作频率,某些发射台可能会在空白栏目中填写“Summer”“Winter”等字样,标明该海岸电台工作季节。对应右侧数字表示“波士顿”电台在每个频率上的工作时间段。有些海岸电台不仅具有文字说明,还会附加地图来进一步标明具体覆盖范围,在这种情况下海岸电台会使用“DIAGRAM:Consult Diagram××”加以标注,“××”为地图在《无线电信号表》中的页码。当以地图形式具体说明覆盖范围时,一个海岸电台往往在一页地图上标明自己的多项业务,各项业务的范围以蓝色线条标出。
表5-6的“b”和“c”中的数字(有时为大写字母)表示某项业务的代码,例如,表5-6的“b”中的数字“4”表示“波士顿”海岸电台代码为“4”的业务覆盖范围是“65°N 95°W,65°N 10°W,15°N 95°W,15°N 10°W”;“b”中,(a)(b)和(c)分别表示墨卡托、兰勃特和极地平面投影,本表中只包含(a),即墨卡托投影方式。“c”为波士顿海岸电台气象传真图广播表,第2栏表示传真图的种类;第3栏为图时:发射传真图的具体时间(UTC时间),时间精确到分,后面括号中的两位数字表示观测的具体时间,可以分别是00Z、06Z、12Z和18Z;第4栏的数字表示发射台扫描器的旋转速度(转/分钟)和合作系数ICO,120/576表示扫描器的旋转速度是120 r/min,合作系数ICO为576。
表5-6 波士顿(Boston)海岸电台气象传真图业务资料
续表
(2)接收气象传真图注意事项。为了高质量地接收气象传真图,GMDSS操作员需要注意以下事项:
1)确保接收机工作正常,接收机内部安装有足够的打印纸。
2)认真查阅《无线电信号表》,注意发射时间和传真图类型。
3)如果具有自动值守功能,注意校准设备自身的时钟,以便在岸上发送信息之前能够自动转入待机状态。
4)如果设备没有自动值守功能,或者自动值守功能失效,注意在规定时间启动接收机。
5)根据从《无线电信号表》中查阅的资料,正确设置传真机的接收频率、扫描速度和ICO参数。
6)船舶长时间靠港时可以关闭接收机,但是在开航之前必须提前开机,以确保船舶能够接收所有需要的信息。
7)条件允许时,初次使用的海岸电台可提前测试。
8)对于具有自动值守功能的接收机,可能由于信号信噪比过低,接收机在起始接收阶段同步或者启动失败,导致传真图不完整或者接收失败,因此,对于这类接收机,在必要时需要谨慎操作。
9)多数气象传真图的打印为热敏传真纸,库存纸张和接收妥的传真图应该远离热源,注意避光保存。
10)在整个航次,需要在《电台工作日志》中记录所有收到信息的识别代码,有效期内需要在驾驶台保存收妥的传真图。
四、船用气象传真机日常维护
(1)做好接收天线的维护工作,谨防天线出现接点锈蚀、固定装置松动及绝缘性能变差等情况。
(2)注意防止雷击。雷雨天气要慎重使用,若非必需,最好不用,用后不但要及时关掉电源,还应将天线与传真机断开,并予以接地。
(3)所收气象图不清晰时,可进行热敏头的测试,并检查热敏头是否损坏。若有损坏应及时更换。
(4)使用过程中,若发生记录纸卡纸的情况,应关闭设备电源,重新安装记录纸。但要注意,安装好记录纸后,合纸舱盖的动作不宜过猛,以免造成纸舱盖变形,或损坏热敏头。
(5)在记录纸的剩余长度不足1 m时,会有明显的标记用来提醒使用者记录纸就快用完了。见此标记后,应及时更换新的记录纸。
(6)适时检查气象传真接收机的自动接收功能。检查手动接收时的扫描同步和对向装置的调整情况。
(7)经常目测检验接收到的气象图是否完整和一致,同时,目测检验每一条线扫描密度的均匀性和它与前一条线的平行度。
任务实施
技能一 气象传真机安装
一、气象传真机的系统图与接线图
图5-31、图5-32所示为某船厂45 000 t散货船气象传真机系统图和接线图,实际接线时要结合这两个图。在图5-32中,气象传真机的天线安装于罗经甲板;气象传真机安装于驾驶台的海图区,由来自驾控台的交流220 V电源供电。
图5-31 45 000 t散货船气象传真机系统图
图5-32 45 000 t散货船气象传真机接线图
二、气象传真机的安装
气象传真机的安装示意如图5-33所示。用5×25自攻螺钉(提供),将其安装在桌面或仓壁上。选择安装地点时,应考虑下列几点:
图5-33 主单元安装示意
(1)务必确保安装表面平整,否则会导致记录模糊。需要调平传真机时,可在传真机与安装表面的适当位置插入平垫圈(随机附送)。
(2)不要将气象传真机安装于太阳直射处,因为热量会在机柜内积聚。
(3)当安装在舱壁时,应确保安装位置足够结实牢固。
(4)安装在振动和冲击最小并且便于操作控制面板的位置。
(5)在气象传真机四周留置足够的空间,以便检修和维护。
(6)安装位置应远离雨淋或水溅区域。
(7)如果气象传真机太靠近磁罗经,则会干扰磁罗经。
三、天线系统的安装
1.天线的选择
传真接收机的性能好坏直接与天线的安装有关。一般情况下,天线应该越高越好,以免受附近天线、绳索和桅杆的影响。确保天线的安装地点远离发射天线和产生噪声的设备。应该特别注意MF/HF无线电设备发射天线,因为它们的感应电流会损坏传真接收机(避免感应的最好方法就是安装前置放大器单元),FAX-408型气象传真接收机可以安装如下天线:
(1)前置放大单元FAX-5(选购)加2.6 m鞭形天线(选购)。
(2)鞭形天线(6 m,选购)。
(3)长天线(自备)。
如果不使用前置放大单元,需要安装匹配箱。在天线与匹配箱之间连接一根馈线。在同轴电缆上安装一个接头,并在天线与接收机之间连接。所用的同轴电缆为RG-10/UY或RG-12/UY。使用及未使用前置放大器时的安装图如图5-34所示。
图5-34 使用及未使用前置放大器时的安装图示
(a)使用前置放大器;(b)未使用前置放大器
2.鞭形天线或长天线使用特点
(1)既可以使用鞭形天线也可以使用长天线。使用的长天线包括馈线应该为10 m或更长。鞭形天线应该为6 m或更长。一般来说,鞭形天线适合接收6 MHz以上的频率,长天线适合接收6 MHz以下的频率。
(2)使用天线切换装置,可以与其他接收机共享天线。
(3)如果安装长天线时灵敏度太低,请使用前置放大器单元。
3.前置放大器单元FAX-5的安装方法
小型船舶可能没有安装长天线的空间。在这种情况下,推荐安装带有2.6 m鞭形天线的前置放大器单元。
(1)天线桅杆的高度不应超过1.5 m,以免在大风中弯曲。
(2)将前置放大器固定在天线桅杆上。
4.天线系统安装过程
(1)将前置放大器固定在安装地点。
(2)将鞭形天线旋在前置放大器上。
(3)如果天线桅杆是金属材料,在桅杆和前置放大器之间焊接一个接地点(自备)。
(4)用密封胶对连接处和暴露的材料做防水处理。
(5)用同轴电缆直接连接FAX-408的接头。注意,电缆长度为10 m、20 m、30 m、40 m和50 m时使用电缆延长工具。
注意:
(1)可使用数米长的裸铜线天线替代鞭形天线。在这种情况下,在天线与前置放大器之间安装长天线固定装置(随前置放大器一起提供)。
(2)前置放大单元由传真接收机供电。要给前置放大单元供电,将接通主单元RCV板的开关S1。
技能二 系统操作
一、FAX-408的控制面板
FAX-408型气象传真机的控制面板如图5-35所示,面板按键说明见表5-7。
图5-35 FAX-408型气象传真机的控制面板
表5-7 FAX-408型气象传真机的控制面板按键说明
续表
二、FAX-408的基本操作
1.电源开关
按[POWER]键开关电源。开启电源时,显示上一次使用的频道。
2.频道和频率显示
按[CH]键选择频道显示,按[FRQ]键选择频率显示。频道编号以三位数字显示,如图5-36所示。
(1)频道设置。在频道显示模式中,按[▲]键或[▼]键选择频道编号。另外,也可在频道显示模式下按[CH]键,然后用数字键输入频道编号。要自动接收频道组中灵敏度最高的频率,可按[REV/●]键在第3个数字位置输入星号(*)。
(2)选择所要的频率并微调频率。按[FRQ]键可以手动输入频率。用数字键输入频率,按[REV/●]键输入小数点。可用的频率范围为2 000.0～24 999.9 k Hz。
在频率显示模式中,按[▲]键或[▼]键细调频率,以0.1 k Hz步进。当调整合适时,中间的TUNE LED(绿色)亮。如果上面的LED(红色)亮时按[▲]键,当下面的LED(红色)亮时按[▼]键。
3.自动接收
当选择了用于接收的传真站后,系统会进入待机模式,等待来自传真站的开始信号,当收到开始信号时开始记录。
(1)按[CH]键显示频道屏幕,如图5-37所示。
图5-36 频率显示界面
图5-37 自动接收时按[CH]键显示频道界面
(2)按[▲]键或[▼]键选择所要的频道,当收到开始信号时,屏幕上显示“Auto START SEARCHING FRAME”(自动开始搜索画面),同时RCD LED(橙色)闪烁。开始记录时自动调整速度和IOC。记录过程中RCD LED亮起。
4.手动接收
(1)按[CH]键显示频道屏幕,按[▲]键或[▼]键选择所要的频道。
(2)按[RCD]键开始接收;显示“MANAUL START SEARCHING FRAME”(手动开始搜索帧),RCD LED(橙色)闪烁。
(3)如果记录没有开始,再按[RCD]键。记录开始后RCD LED停止闪烁并常亮。
5.停止记录
当收到停止信号后,记录自动停止。也可以用[RCD]键手动停止记录。当记录停止时RCD LED熄灭。
6.传真图像的处理
在记录期间可以调整速度、合作系数IOC、相位、同步和图像格式。
(1)速度。按[SPD]键显示速度屏幕如图5-38所示,按[1]键、[2]键或[3]键选择所需要的正确速度。
(2)IOC。按[IOC]键显示IOC屏幕,如图5-39所示。按[1]键或[2]键选择适当的IOC。
图5-38 按[SPD]键的界面
图5-39 按[IOC]键的界面(www.xing528.com)
(3)手动定相。当FAX-408型气象传真机开始记录进行中的广播,或噪声信号阻止定相信号的探测时,记录上会出现一个死区(黑色或白色条纹),这是由相位失配造成的,如图5-40所示。此时,请调整记录位置。
图5-40 相位信号错误时的图像
使用[◀]键或[▶]键调整定相。按[◀]键向左移动,按[▶]键向右移动。每按一下记录会向左(向右)移动约5.0 mm。
(4)同步。如果即使正确选择相位,死区仍偏移一定角度,请使用[SYNC](同步)按钮(旋钮)调整同步以显示垂直的死区。如果图片向左(右)倾斜,请逆(顺)时针转动旋钮,如图5-41所示。
(5)反白模式。多数传真站发射白底黑字的传真图像。但有些站则使用黑底白字格式打印。如果想使用与接收时不同的格式记录传真,按[REV/●]键出现如图5-42所示的屏幕,按[1]键关闭反白模式,按[2]键打开反白模式。
图5-41 调整同步的示意
图5-42 按[REV/●]键的界面
任务总结
通过本任务的学习,了解了气象传真机系统的功能和组成,学会了气象传真机的工作原理和安装与操作过程。
项目评价
续表
项目总结
通过本项目的学习,了解了海上安全信息播发系统的系统组成及功能。船舶上能够接收海上安全信息的设备主要包括NAVTEX、EGC和气象传真机;学习每一个设备的业务类型及特点,掌握了系统的安装过程和技巧。通过对系统图和接线图的识读,对系统进行了安装,在详细阅读设备操作说明书后,学会了对设备不同业务类型的操作。
练习与思考
1.在NAVTEX系统中,( )说法不正确。
A.每个NAVTEX播发台分时工作
B.每个NAVTEX播发台采用二重时间分集进行MSI广播
C.每个NAVTEX播发台分别以字母A～Z表示,所以最多可以设26个台
D.NAVTEX区与区之间的播发台的字母首尾相连,以免干扰
2.NAVTEX岸台播发的时间每次最多为( )。
A.1 h B.10 min C.5 min D.30 min
3.NAVTEX接收设备报文识别标志至少存储( )h。
A.72 B.30 C.6 D.24
4.NAVTEX系统的每个发射台覆盖范围是( )n mile。
A.150 B.200 C.300 D.400
5.NAVTEX发射时间分配,每个航警区域的发射台分( )个发射组,每组有( )个
发射台,每个发射台每( )h分配给( )min发送时间。
A.4 4 6 10 B.4 6 4 10 C.6 4 10 4 D.10 4 6 4
6.海上安全信息(MSI)不包括( )。
A.航行警告
B.船队信息
C.气象预报
D.有关航行安全的其他紧急安全信息
7.GMDSS中的MSI播发是通过( )来进行的。
A.NAVTEX系统 B.EGC系统
C.高频电传方式 D.A、B和C
8.GMDSS海上安全信息的播发途径是( )。
A.EGC业务中的SafetyNet B.国际NAVTEX业务
C.EGC业务中的FleetNet D.A和B
9.国际NAVTEX系统使用的专用频率是( )。
A.500 k Hz B.518 k Hz C.CH16 D.4 210 k Hz
10.我国目前的NAVTEX播发台分别设在( )。
11.NAVTEX系统Ⅺ区的协调国是( )。
12.NAVTEX电文的NNNN表示( )。
A.电文开始 B.报类识别 C.设备型号 D.电文结束
13.NAVTEX报文ZCZC表示( )。
A.同步结束、报文开始 B.电文种类识别
C.报文结束 D.特别重要的电文
14.NAVTEX系统规定航行警告信息( )。
A.只应播发一遍
B.只要在有效期内应一直予以播发
C.只要在有效期内,在规定的广播时间内应一直予以播发
D.在任何时间都可以播发
15.国际NAVTEX业务播发的语言是( )。
16.船舶航行时必须24 h开启NAVTEX接收设备,是为了防止( )。
A.MSI信息的漏收 B.丢失已预置的设定状态
C.打印已收到的信息 D.丢失对当地气象信息的接收
17.( )MSI信息是定时播发的。
A.航行警告 B.气象警告
C.气象预报 D.A和C
18.NAVTEX报文中,技术编码B2为A的电文的编号是从( )。
A.00～99 B.01～-99
C.00起顺序编号 D.01起顺序编号
19.NAVTEX系统防止各岸台相互干扰的方法有( )。
①NAVTEX系统设24个播发岸台,按每台每次10 min分时工作;
②各NAVTEX播发台覆盖范围不重叠;
③相邻播发区内相同识别字母的播发台的业务覆盖范围不重叠;
④播发台发射功率经常调整,保持其业务覆盖范围不变;
⑤同一区间每个播发台每次工作10 min,最短间隔4 h,分时工作;
⑥同一区间每个播发台的业务只覆盖400 n mile
A.①②④ B.①③④⑤⑥ C.①②③⑤⑥ D.③⑤⑥
20.增强群呼叫(EGC)业务主要包括( )。
A.电传业务和电子邮箱业务
B.电传电文业务和安全通信网业务
C.安全通信网业务和船队通信网业务
D.安全通信网业务和电子邮箱业务
21.下列业务中,( )是EGC系统开放的业务。
A.遇险安全 B.电话
C.电传 D.Safety NET和Fleet NET
22.EGC信息是由( )以广播的形式播发出去。
A.NCS B.LES C.MES D.NCC
23.EGC系统是( )。
A.以INMARSAT-B站为基础的报文广播业务
B.以INMARSAT-C站为基础的报文广播业务
C.以INMARSAT-F站为基础的报文广播业务
D.以INMARSAT-M站为基础的报文广播业务
24.关于EGC报文,以下错误的叙述是( )。
A.EGC电文编号都是唯一的
B.相同EGC电文不会重复打印
C.相同的EGC电文会重复打印
D.存储器满时接收到新的电文编码会自动删除旧的电文编码
25.EGC信息是由( )以广播的形式通过海事卫星向用户播发。
A.NCS B.LES C.MES D.NCC
26.在航海领域使用的以无线方式传送、以图形方式来表示天气的系统是( )。
A.气象警告系统 B.NAVTEX系统
C.MSI系统 D.气象传真系统
27.( )信号指明气象传真发射机扫描信号的起始位置。
A.相位 B.转速
C.合作系数 D.扫描速度
28.关于气象传真播发台的播发频率描述正确的是( )。
A.518 k Hz
B.所有的台使用相同的固定频率
C.每个播发台都有自己的固定播发频率
D.均不正确
29.气象传真机所接收到的图形歪斜,应该调整( )。
A.SPD B.IOC
C.PHASE D.SYNC
30.气象传真机所接收到的图形被压缩或拉长的原因是( )。
A.收发不同相 B.收发不同步
C.收发速度不同 D.收发合作系数不同
31.传真接收机接收的图像分成两半,是由于传真发射机与传真接收机( )造成的。
A.“IOC”不同步 B.“SPD”不同步
C.“PHASE”不同步 D.收、发不同步
32.气象传真播发台的播发频率、发布的传真种类、区域和发布的时间等信息都在( )
中查询。
A.《无线电信号书》第3卷 B.《无线电信号书》第1卷
C.《无线电信号书》第5卷 D.均不正确
33.世界上播发气象传真图的电台基本上按所在的洲划分,共划分为( )个区。
A.4 B.5 C.6 D.7
34.气象传真机执行自检后,将检测设备的( )功能。
①设备调相;②打印机;③气象传真接收机;④微处理器;⑤发射机
A.⑦③④⑤ B.①②④⑤ C.①②③⑤ D.①②③④
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