中國民用航空華北地區(qū)空中交通管理局 劉紹國

自動氣象觀測系統(tǒng)（即AWOS）是民航空管氣象設(shè)備的重要組成部分，保障自動氣象觀測系統(tǒng)運(yùn)行正常對飛行安全有著重要的意義，因此自動氣象觀測系統(tǒng)的維護(hù)與故障排除工作特別重要。本文介紹北京大興國際機(jī)場自動氣象觀測系統(tǒng)組成及工作原理、并結(jié)合實(shí)例講述故障排除和解決方法。

1 大興機(jī)場自動氣象觀測系統(tǒng)概述

大興機(jī)場的自動氣象觀測系統(tǒng)使用的型號是Vaisala AviMet。Vaisala AviMet自動氣象觀測系統(tǒng)是專為管制員、氣象預(yù)報員、氣象觀測員和機(jī)場其他用戶的需求而設(shè)計。此系統(tǒng)測量、計算、顯示、儲存并發(fā)布大興機(jī)場的氣象信息。它包含飛機(jī)跑道設(shè)置的傳感器、中央數(shù)據(jù)處理計算機(jī)（CDU）、通訊系統(tǒng)以及多個工作站。大興機(jī)場自動氣象觀測系統(tǒng)包含2個CDU，分別為CDUA和CDUB。它負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)以不同的顯示內(nèi)容發(fā)送給有不同需求的用戶。大興機(jī)場自動氣象觀測站，如圖1所示。

圖1 大興機(jī)場自動氣象觀測站Fig.1 Daxing airport automatic meteorological observation station

大興機(jī)場目前共有四條民航跑道，Vaisala AviMet系統(tǒng)傳感器測量原始?xì)庀髷?shù)據(jù)后輸出串口信號到串口服務(wù)器轉(zhuǎn)換成電信號，再由光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為光信號傳輸回室內(nèi)，再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器由光信號轉(zhuǎn)換為電信號，傳輸至核心交換機(jī)，服務(wù)器、終端通過核心交換機(jī)交換數(shù)據(jù)。除此之外，大興機(jī)場自動氣象觀測系統(tǒng)還采用了無線傳輸?shù)氖侄巫鳛閿?shù)據(jù)傳輸?shù)膫浞莘椒?，所有的自動氣象觀測數(shù)據(jù)通過無線發(fā)射器傳輸?shù)綗o線接收器，再從無線接收端傳輸?shù)绞覂?nèi)。有線無線并行的工作模式有效提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和對用戶的服務(wù)質(zhì)量。

AviMet系統(tǒng)是在Vaisala所設(shè)計的遠(yuǎn)程對象體系結(jié)構(gòu)(ROA)基礎(chǔ)上構(gòu)建的。ROA體系結(jié)構(gòu)的組件稱為服務(wù)和對象。它們用于處理自動氣象觀測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流，并將此數(shù)據(jù)流從傳感器傳送到工作站。在ROA體系結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)流可以是雙向的：除了來自傳感器的數(shù)據(jù)輸入之外，還可以有來自用戶界面的輸入。也就是說，最終用戶可以在AviMet應(yīng)用程序中輸入數(shù)據(jù)。系統(tǒng)會為此手動數(shù)據(jù)生成一個單獨(dú)的ROA對象，然后將其發(fā)送到其他ROA服務(wù)。這樣，系統(tǒng)就可以在AviMet應(yīng)用程序之間傳送用戶定義的手動數(shù)據(jù)。

2 大興機(jī)場自動氣象觀測系統(tǒng)的日常維護(hù)

自動氣象觀測系統(tǒng)雖可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行、準(zhǔn)確測量的目的，但并不意味能夠完全脫離維護(hù)保障，為了保證自動氣象觀測系統(tǒng)的長時間穩(wěn)定運(yùn)行，降低故障率，一般需要制定定期人工巡檢與維護(hù)計劃[1]。

2.1 傳感器的巡檢與維護(hù)

自動氣象觀測系統(tǒng)傳感器種類較多，在大興機(jī)場自動氣象觀測系統(tǒng)中主要包括超聲風(fēng)傳感器、雨量筒、氣壓計、溫濕傳感器、云高儀、大氣透射儀、背景光亮度計、太陽輻射計等。在對大氣透射儀進(jìn)行維護(hù)時，主要是檢查設(shè)備的外觀有無異常，是否存在鳥擾的情況。檢查發(fā)射機(jī)、接收機(jī)的鏡面污染程度并對鏡面進(jìn)行清潔，檢查風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，更換風(fēng)機(jī)濾網(wǎng)，保證風(fēng)機(jī)的吹風(fēng)量進(jìn)而保證風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行。必要時對大氣透射儀進(jìn)行兩點(diǎn)校準(zhǔn)。在對雨量筒進(jìn)行維護(hù)時，主要是檢查雨量筒的漏水孔和測量單元有無堵塞并及時清除堵塞，對雨量筒中的漏斗進(jìn)行人工測試，檢驗(yàn)測量精度是否準(zhǔn)確。關(guān)于風(fēng)傳感器，大興機(jī)場采用的類型為超聲風(fēng)傳感器，在日常運(yùn)行中，影響超聲風(fēng)傳感器運(yùn)行的重要因素是鳥擾，因此在日常維護(hù)時，需要重點(diǎn)關(guān)注的是鳥擾頻率以及防控措施。維護(hù)云高儀時，主要是檢查光路是否有異常阻擋，還需要檢查鏡面污染程度和測試吹窗器的狀態(tài)，鏡面潔凈指數(shù)如果低于70%，則需要及時清潔。大興機(jī)場氣象自動氣象觀測設(shè)備日常維護(hù)，如圖2所示。

圖2 大興機(jī)場氣象自動氣象觀測設(shè)備日常維護(hù)Fig.2 Daily maintenance of meteorological automatic meteorological observation equipment at Daxing airport

2.2 供電系統(tǒng)的巡檢與維護(hù)

對于大興機(jī)場而言，跑道的運(yùn)行效率較高，所以針對自動氣象觀測系統(tǒng)的要求是全天不間斷運(yùn)行，為確保設(shè)備的供電保障能力，所有設(shè)備的供電模式均設(shè)置為不間斷電源（UPS）供電。所以對于UPS的檢查與維護(hù)也是日常維護(hù)中的重要內(nèi)容。在日常巡視過程中，機(jī)務(wù)員需要檢查UPS的供電狀態(tài)，一般情況下UPS供電包括三種模式：市電供電、旁路供電以及電池供電，正常運(yùn)行模式應(yīng)為市電供電，在確認(rèn)供電模式后，還需要通過檢查輸入與輸出電壓判斷其是否發(fā)揮穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、防電壓沖浪等作用。同時，還需檢查UPS蓄電池的狀態(tài)，具體方式包括觀察外觀有無漏液情況，用電壓表和內(nèi)阻表測量電池的電壓與電池內(nèi)阻，內(nèi)阻過大時需更換電池。根據(jù)以上維護(hù)內(nèi)容判斷UPS的工作狀態(tài)，保證對設(shè)備的不間斷供電。

2.3 軟件維護(hù)

大興機(jī)場自動氣象觀測系統(tǒng)的軟件部分也是影響日常運(yùn)行中的關(guān)鍵因素，軟件運(yùn)行的穩(wěn)定直接影響其正常的運(yùn)行，所以對軟件的維護(hù)也是相當(dāng)重要的一部分。機(jī)務(wù)員主要通過對系統(tǒng)監(jiān)控軟件來判斷各終端、各傳感器的運(yùn)行情況，在系統(tǒng)的任何一部分出現(xiàn)異?；蚬收蠒r，監(jiān)控軟件都能及時報告故障點(diǎn)并做出危險等級報告。在日常維護(hù)時，機(jī)務(wù)員可根據(jù)告警類型和冗余數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，觀測員可通過報文軟件對歷史報文進(jìn)行查看，以此確定發(fā)報軟件的正常運(yùn)行。

3 大興機(jī)場自動氣象觀測系統(tǒng)故障的維修

3.1 故障排查與定位

在設(shè)備故障的定位判斷過程中，要簡化問題、理清思路。確定故障的模塊范圍，再逐步細(xì)化，找到故障點(diǎn)[2]。大興機(jī)場自動氣象觀測系統(tǒng)的故障定位總體思路為：室外設(shè)備的硬件部分，供電與路由傳輸部分，服務(wù)器與工作站部分。室外設(shè)備的定位主要依靠系統(tǒng)報警軟件報告的內(nèi)容來判斷。通信部分是外設(shè)與服務(wù)器、服務(wù)器與工作站、服務(wù)器與交換機(jī)之間的線路。對于通信部分首先要確認(rèn)傳輸方式，現(xiàn)在主要有光纜、電信號纜以及無線傳輸。在大興機(jī)場自動氣象觀測系統(tǒng)，通信部分的故障經(jīng)常出現(xiàn)在無線傳輸部分，主要原因?yàn)楣饫|傳輸和電纜傳輸較為穩(wěn)定，無線傳輸方式受網(wǎng)絡(luò)和距離的影響，有時數(shù)據(jù)出現(xiàn)傳輸不穩(wěn)定現(xiàn)象。無線傳輸通信設(shè)備與眾不同，因其通過發(fā)射和接收無線信號對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳播，受到大興機(jī)場設(shè)備與設(shè)備之間、信號中專站與工作站之間距離的影響，造成收發(fā)信號的減弱導(dǎo)致無線數(shù)據(jù)出現(xiàn)丟失的情況。對于通信設(shè)備，可通過觀察指示燈狀態(tài)，來判斷故障類型，可直接幫助機(jī)務(wù)員解決通訊方面的故障。服務(wù)器部分，包含互為備份的CDUA與CDUB。機(jī)務(wù)員通過利用服務(wù)器的監(jiān)控功能判斷故障原因。服務(wù)器主要監(jiān)控軟件：Event Monitor，SensorIO Monitor等。Event Monitor列出自觀系統(tǒng)所有事件的告警和警告，SensorIO Monitor列出自動氣象觀測系統(tǒng)所有傳感器狀態(tài)及實(shí)時數(shù)據(jù)。室外探測設(shè)備是否正常，可以通過維護(hù)終端登陸，用命令進(jìn)行查看設(shè)備狀態(tài)[3]。故障排除方法，如圖3所示。

圖3 故障排除方法Fig.3 Troubleshooting method

3.2 設(shè)備的維修原則

設(shè)備的檢修步驟：應(yīng)該按照了解情況、觀察現(xiàn)象、分析原因、查找故障、排除故障五步驟執(zhí)行。具體的維修原則為：按照由大到小逐步深入的原則。在檢查設(shè)備的故障時，按所在系統(tǒng)、部分、模塊、插件、電路點(diǎn)次序進(jìn)行；按照由可能性大到可能性小，從故障產(chǎn)生的時機(jī)、故障發(fā)生的征候、電器元件及機(jī)械零件的使用壽命、本設(shè)備常見故障的規(guī)律來考慮；做到由簡到繁、由易到難來檢修設(shè)備。

3.3 設(shè)備維修方法

直覺法：直覺法是用看、摸、聽、聞等直接感覺的方法來確定故障部位，用這種方法檢查有異常的光、熱、聲、味的故障比較有效；儀表測量法：用儀表測量電阻、電壓、電流、頻率、頻譜、功率、靈敏度、噪聲系數(shù)、帶寬、波形的脈寬、幅度、周期等是否與額定值相符；代替法：用備件或雙套制設(shè)備中相同的?？?、插件、部件互相對比，驗(yàn)證其是否有故障；外加信號法：用外加信號源做激勵，檢測模塊、插件、部件的測量點(diǎn)信號電平或波形；開路檢查法：在檢查判斷電源短路故障時，常用此方法檢查；短路檢查法：在檢查控制電路的故障中用此方法較為有效。

4 結(jié)語

本文介紹了自動氣象觀測系統(tǒng)的工作原理上、并結(jié)合北京大興國際機(jī)場講述了自動氣象觀測系統(tǒng)故障排查方法，自動氣象觀測系統(tǒng)是空管和民航事業(yè)發(fā)展必不可少的堅強(qiáng)支撐，只有堅實(shí)基礎(chǔ)知識，明確故障排查思路，才能夠提高故障處理效率，提升系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量。