丹東新一代天氣雷達安全運行保障分析

程雷 朱憲龍 盧秉紅 樊希彬 張浩楠

摘 要：新一代天氣雷達素有超級千里眼之稱，為暴雨、臺風、冰雹等對工農(nóng)業(yè)和社會影響較大的災(zāi)害性天氣預(yù)警防范提供強大支撐，為更好的服務(wù)工農(nóng)業(yè)和社會發(fā)展，本文以丹東新一代天氣雷達為切入點，通過對遼寧周邊省市2010～2020年間新一代天氣雷典型達故障情況以及維修保障現(xiàn)狀進行分析，對雷達發(fā)射機、接收機、天線系統(tǒng)等100多個典型故障中出現(xiàn)的概率及持續(xù)時間進行定性和定量分析，旨在縮短故障維修時間、規(guī)范維修方法，進一步提高雷達在線率。

關(guān)鍵詞：新一代天氣雷達；工農(nóng)業(yè)發(fā)展；統(tǒng)計數(shù)據(jù)；保障分析

遼寧省丹東市年降水量相較周邊省市率居榜首，多普勒天氣雷達自運行以來，在暴雨、臺風、冰雹等對工農(nóng)業(yè)影響較大的強對流天氣預(yù)報、預(yù)警發(fā)揮了重要的作用。尤其在艷紅桃盛花期坐果期、藍莓、軟棗、煙葉及大田玉米生長期的冰雹強對流防范發(fā)揮了重要的作用。

長時間運行，使較多部件易出現(xiàn)故障，在其維修時因不能及時排除故障，影響了雷達產(chǎn)品在線率。為能及時排除雷達故障，本文對新一代天氣雷達進行系統(tǒng)性分析，了解各種故障出現(xiàn)的原因，統(tǒng)計其概率，從而制定針對性的解決和預(yù)防措施。因此，文章在概述統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源的基礎(chǔ)上，對故障的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行全面分析。

1 周邊新一代天氣雷達的統(tǒng)計數(shù)據(jù)

文中的統(tǒng)計數(shù)據(jù)主要是通過“省級運行監(jiān)控系統(tǒng)平臺”獲取，選取2010～2020年間新一代天氣雷達出現(xiàn)的100多個故障案例，對故障單進行了詳細的修正，將其中維護時填寫的報障單以及重復(fù)保障的報障單排除，并對故障所歸屬的具體分系統(tǒng)進行歸類。通過對故障的排除以及保障等資料進行分析后，能夠更好地了解新一代天氣雷達出現(xiàn)故障的原因和特點，并掌握容易出現(xiàn)故障部位，提高工作人員的排障能力，使新一代天氣雷達更加安全、可靠的運行。

2 周邊新一代天氣雷達的主要故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)

選取新一代天氣雷達類型為S波段和C波段，每個型號的雷達分別有4個。2010年到2020年間新一代天氣雷達共出現(xiàn)各類故障124次，其中最多的故障為終端系統(tǒng)故障（32次），對該故障解決比較簡單，排障時間最短；伺服系統(tǒng)故障（26次）僅次于終端系統(tǒng)故障，且排障時間也是最長的；通信系統(tǒng)故障的發(fā)生次數(shù)（24次）則居于第3位，排障時間也較長；信號處理系統(tǒng)故障（22次）和發(fā)射系統(tǒng)故障（20次）的發(fā)生次數(shù)也比較高，排障時間則相對較快。CINRAD/SA型雷達數(shù)據(jù)流程圖見圖1。

2.1 終端系統(tǒng)故障

在全部的分系統(tǒng)故障中，故障次數(shù)最多的是終端系統(tǒng)故障，達82次。故障主要包括：第一，RDA軟件崩潰，造成產(chǎn)品文件出現(xiàn)異常，排障措施為重啟對計算機軟件，為30次；第二，RPG/PUP軟件出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰或自動退出，產(chǎn)品文件無法自動生成，為43次；第三，計算機病毒感染或是硬件故障，造成傳輸軟件以及數(shù)據(jù)處理軟件無法正常工作，為9次。以上故障中，除硬件故障較耗時，其余大部分故障只需重啟就能夠解決。

2.2 通訊系統(tǒng)故障

通訊系統(tǒng)故障共34次，排障比較耗時。該故障與外界關(guān)系十分密切，通常由終端機故障、病毒攻擊、交換機故障及光纖損壞等引發(fā)。最常見的故障是光纖故障，交換機故障次之。為保障新一代雷達的安全運行，需加強保護光纖傳輸。同時，加強交換機等設(shè)備維護，及時查殺病毒，確保通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.3 伺服系統(tǒng)故障

伺服系統(tǒng)故障為56次，僅次于終端系統(tǒng)故障，且其排障也最耗時。主要集中在：強方位/仰角電機、匯流環(huán)碳刷損壞或者是過度磨損、伺服以及方位齒輪箱損壞或漏油等。因長時間不間斷運行，造成這些部件受損，伺服及仰角電機為故障“重災(zāi)區(qū)”，要工作人員對其加強巡查和維護。及時做好電機碳刷和匯流環(huán)的清理維護。伺服系統(tǒng)息傳輸通道圖見圖2。

2.4 接收機系統(tǒng)故障

接收系統(tǒng)故障26次，其中22次是SA型號雷達發(fā)出。故障主要為接收機系統(tǒng)控制板損壞，12次，造成其不能夠順利的完成數(shù)據(jù)接收。該故障處理措施為重啟或更換控制板，可有效排除故障。圖像同頻干擾問題，出現(xiàn)8次。調(diào)整頻率源，從新進行數(shù)據(jù)標定，重啟可恢復(fù)正常。

2.5 發(fā)射系統(tǒng)故障

該故障25次，S型和C型雷達是該故障“高發(fā)區(qū)”。該故障主要部件為風機、調(diào)制器、速調(diào)關(guān)以及開關(guān)組件等，這些部件有些屬國家級備件，有些屬省級備件，因此導(dǎo)致在故障發(fā)生后，需耗費一定的時間調(diào)配備件，導(dǎo)致雖該故障次數(shù)并不很多，但排故障時間卻較長。

3 結(jié)論

通過對周邊省市新一代天氣雷達近10年運行過程中出現(xiàn)的故障開展分類統(tǒng)計，基于統(tǒng)計開展的新一代天氣雷達運行和維護保障能力評估分析顯示如圖3。

通過分析評估總結(jié)得出了以下四點結(jié)果：一是定期對軟件進行檢查維護，及時處理軟件死機、藍屏等，以避免雷達產(chǎn)品文件出現(xiàn)異常；二是對方位/仰角電機要加強重視，定期進行系統(tǒng)檢查和維護，以有效消除故障隱患，提高使用率；同時對匯流環(huán)、電機碳刷定期開展維護和清潔，避免因過度磨損而導(dǎo)致天線故障；三是針對一些長期在高壓狀態(tài)下工作或是長期處于持續(xù)工作狀態(tài)的易損元器件，要做好備份工作，一旦出現(xiàn)可第一時間進行更換處理，從而降低故障的維修時間；四是及時檢查光纖、交換機等保障數(shù)據(jù)傳輸線路設(shè)備的暢通，對基數(shù)據(jù)及重大天氣過程產(chǎn)品定期進行備份。同時，做好UPS和備用發(fā)電機的定期維護保養(yǎng)。綜合做好各項繁雜而細致的雷達值機工作，保障雷達的安全運行，提升產(chǎn)品在線率和可用性。進而為丹東艷紅桃、軟棗、煙葉等農(nóng)業(yè)及工業(yè)生產(chǎn)和社會化生產(chǎn)提供更加精準的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，提供更加及時科學的服務(wù)。

■作者簡介：程雷（1981-），男，漢族，遼寧丹東人，學士學歷，工程師，從事雷達運行和氣象信息技術(shù)研究工作。