氣象自動觀測系統(tǒng)通訊線路重大故障解決方案的研究

張占文

【摘要】 ? ?氣象自動觀測系統(tǒng)（簡稱AWOS）是用來測量、處理、顯示、存儲及發(fā)布氣象數(shù)據(jù)信息，為飛行、空管、氣象預(yù)報人員等提供能見度、壓力、溫度等實時數(shù)據(jù)，系統(tǒng)正常與否直接影響飛行安全。洛陽北郊機場AWOS系統(tǒng)采用有線通信方式傳輸數(shù)據(jù)，本文針對因通訊線路故障導(dǎo)致AWOS系統(tǒng)癱瘓的問題進行研討，提出傳輸數(shù)據(jù)流由無線代替有線傳輸?shù)母脑旆桨福芎玫亟鉀Q了排除此類故障的方法。

【關(guān)鍵詞】 ? ?AWOS ? ?故障 ? ?改造 ? ?無線傳輸

引言

氣象自動觀測系統(tǒng)是保障飛行安全的重要氣象設(shè)備，能自動測量氣壓、氣溫、相對濕度（或露點）、風向、風速和雨量等常規(guī)氣象要素，還能測量跑道視程、云和天氣現(xiàn)象，并將測量數(shù)據(jù)通過通訊線路傳到塔臺、預(yù)報、調(diào)度等需求用戶，為飛行安全提供必需的氣象資料。尤其在大風、低能見度等危險天氣，此系統(tǒng)的正常與否直接影響飛行安全。洛陽機場使用的是芬蘭VAISALA公司生產(chǎn)的MIDAS IV AWOS，在運行過程中，出現(xiàn)很多疑難故障，通訊線路故障是其中之一。外場傳感器采集的數(shù)據(jù)不能通過通訊電纜及光纖傳輸?shù)椒?wù)器及用戶終端，導(dǎo)致整個系統(tǒng)運行癱瘓，對工作造成巨大影響。本文針對有線通訊線路故障后不能修復(fù)，而采取其它替代方式傳輸數(shù)據(jù)的問題進行探討與研究，制定解決方案，并成功實施，使通訊線路暢通，確保系統(tǒng)不間斷運行，準確獲得實時氣象數(shù)據(jù)。

一、氣象自動觀測系統(tǒng)

1.1工作原理

洛陽北郊機場AWOS系統(tǒng)由外場設(shè)備和室內(nèi)設(shè)備組成。外場設(shè)備是位于08號和26號跑道附近特定測量點的各種氣象傳感器及自動氣象站、長距離的通訊線路組成;室內(nèi)設(shè)備是由通信單元MCU111、中央處理單元CDU、光纖收發(fā)器、8個用戶終端等組成。系統(tǒng)將外場傳感器采集的風、溫、壓、雨、云等實時數(shù)據(jù)經(jīng)通信線路傳到氣象樓機房內(nèi)的通信機MCU111上，再由中央處理單元CDU計算、處理，處理過的數(shù)據(jù)經(jīng)通訊線路傳送到用戶終端，供用戶隨時查看實時氣象數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集與分發(fā)依賴于通訊線路是否正常工作，室外采集數(shù)據(jù)是通過電纜傳到CDU服務(wù)器，服務(wù)器分發(fā)數(shù)據(jù)是通過光纖傳到各個用戶終端，由于用戶終端比較多，傳輸節(jié)點比較復(fù)雜，排故比較困難。（圖1為外場設(shè)備簡要框圖、圖2為室內(nèi)設(shè)備簡要框圖）

1.2通訊線路

1.2.1故障原因

洛陽北郊機場從2006年安裝氣象自動觀測系統(tǒng)以來，每年都有因通訊線路方面原因產(chǎn)生故障，導(dǎo)致原因大都是因為光纖收發(fā)器故障、modem板故障、MCU111端口故障、交換機故障、施工挖斷光纖故障等原因。其中最難修復(fù)是2020年7月通訊線路故障，26號的FD12P、AWSS301采集的數(shù)據(jù)一直傳不到服務(wù)器上，前后對軟、硬件排查故障幾天，確定是通信線路故障，過程復(fù)雜，難度很大。先后分段排查了室外電源、傳感器、自動站，室內(nèi)的MCU111、服務(wù)器軟件是否正常，最后用數(shù)字萬能表測量通訊線路：打萬用表的電阻檔，對懷疑的線路兩線之間進行測量，有一根線路測量數(shù)值顯示接近0Ω，說明該線路有暢通;有一根測量數(shù)值很大，此線路可能存在斷路，不暢通，最后確定為26號自觀到機房的通訊線路故障。這段通信線路采用光纖通訊，共1300多米，經(jīng)過十四年機場擴建，有幾段線路上面坐上建筑物及鋪上硬化水泥地，還有因施工挖斷光纖9次，熔接點多，很難判斷是那段線路故障，而重新鋪設(shè)光纖線路成本高、時間長，會給飛行安全帶來更嚴重的影響，經(jīng)分析探討、研究，決定采用無線代替有線傳輸數(shù)據(jù)的方案，但需要將現(xiàn)有線設(shè)備進行改造。

1.2.2 無線傳輸優(yōu)點

有線傳輸?shù)慕⑿枰诰螂娎|溝鋪設(shè)電纜，建設(shè)成本比較高，施工工期長，而無線傳輸以其靈活的的傳輸方式具有以下優(yōu)點：（1）綜合成本低，性能更穩(wěn)定，無須挖溝埋管，特別適合室外距離較遠及已裝修好設(shè)備的場合，不受環(huán)境和工作內(nèi)容的限制;（2）安裝周期短、維護方便、擴容能力強;（3）組網(wǎng)靈活，即插即用，可擴展性好，易實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸。（4）設(shè)備維護比較容易，只需維護數(shù)據(jù)傳輸模塊，出現(xiàn)故障時能快速找出原因，恢復(fù)線路正常運行;（5）無線傳輸是直線傳輸，洛陽北郊機場AWOS系統(tǒng)所處環(huán)境是相對開放的空間，沒有高大建筑物遮擋，不容易受外界電磁波的干擾，適合采用無線傳輸數(shù)據(jù)。

1.2.3 故障排除方案

經(jīng)研討，將系統(tǒng)運行分為三部分：前端監(jiān)測采集、無線數(shù)據(jù)傳輸、服務(wù)中心數(shù)據(jù)接收處理。無線組網(wǎng)方案：FD12P（RS-485）、AWSS301（RS-232）采集的數(shù)據(jù)---外場串口服務(wù)器---外場網(wǎng)橋---機房網(wǎng)橋---機房串口服務(wù)器---MCU111---CDU服務(wù)器---用戶終端，即：采集數(shù)據(jù)通過外場的串口服務(wù)器有線傳輸?shù)骄W(wǎng)橋，網(wǎng)橋通過無線傳輸?shù)綑C房網(wǎng)橋，機房網(wǎng)橋通過有線再傳輸?shù)綑C房串口服務(wù)器。實現(xiàn)了無線傳輸，很好地解決了有線故障不能排除，造成系統(tǒng)癱瘓棘手問題。

1.2.4 ?實施措施

（1）將26自動站AWS201和FD12P后端加裝串口服務(wù)器NPORT6450-T和網(wǎng)橋，在機房的MCU111通訊服務(wù)器前端加裝串口服務(wù)器NPORT5610和網(wǎng)橋;（2）配置網(wǎng)橋：在瀏覽器地址欄輸入相應(yīng)IP地址，登錄網(wǎng)橋，配置外場網(wǎng)橋IP：config-192.168.1.120及氣象樓網(wǎng)橋IP：config-192.168.1.121;（3）配置串口服務(wù)器：在瀏覽器地址欄輸入相應(yīng)IP地址，登陸串口服務(wù)器，配置外場服務(wù)器IP：NPORT6450 （NP60-26.dec_192.168.1.201，內(nèi)場服務(wù)器IP：NPORT5610（NP5610-16） 192.168.1.202;（4）配置好后，在外場和機房同時調(diào)整網(wǎng)橋的位置，查看網(wǎng)橋傳輸CCQ和鏈路質(zhì)量/信號強度達到最大值，直到接收信號最強（如圖三）。（5）外場采集的數(shù)據(jù)通過串口服務(wù)器，送到外場網(wǎng)橋，外場網(wǎng)橋通過無線傳輸將數(shù)據(jù)送到機房網(wǎng)橋，機房網(wǎng)橋通過有線送到機房串口服務(wù)器，再到MCU111通信機，最后由氣象自動觀測系統(tǒng)的CDU服務(wù)器處理，處理過的數(shù)據(jù)經(jīng)通訊線路分發(fā)到各個用戶終端。洛陽機場在調(diào)試無線信號時，出現(xiàn)無論怎么調(diào)整場外和場內(nèi)兩個網(wǎng)橋的位置依然沒信號，最后判斷是外場網(wǎng)橋故障，替代后，稍微調(diào)整網(wǎng)橋位置，信號正常。

二、結(jié)束語

自觀通訊線路正常與否是決定數(shù)據(jù)是否傳輸關(guān)鍵，一旦故障，會導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓。所以在維護中要注意：（1）定期巡視設(shè)備，并做好傳感器的清潔，使其信號穩(wěn)定;（2）經(jīng)常巡檢通訊線路，沿途檢查有線通信鏈路的維護情況，尤其是各線路連接處情況，有沒線路老化、接觸不良;機房內(nèi)MCU111工作狀態(tài)也是判斷通訊線路故障與否的關(guān)鍵;（3）做好防雷工作，雷雨天氣，通訊線路可能感應(yīng)強雷的電磁感應(yīng)導(dǎo)致通訊線路破壞;（4）無線網(wǎng)橋維護時，一定要注意在兩個網(wǎng)橋信號傳遞區(qū)域不能有高大的遮擋物，會導(dǎo)致信號不連續(xù)或者無信號。（5）技術(shù)人員要熟練掌握維護通訊設(shè)備的方法，針對突發(fā)故障具有高效處理能力。通過這些措施，盡可能保障氣象自動觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸正常。

參 ?考 ?文 ?獻

[1]VAISALA MIDAS Ⅳ Automated Weather Observing System Documentation For Luoyng International Airport， System Users Guides[M]，Delivery：4404521， 2004，pp.38-60

[2]VAISALA MIDASⅣAutomated Weather Observing System Users Guides[M]，1999，PP.76-104