摘 要：目前河南省共有七部新一代天氣雷達站，還有兩部在建新一代天氣雷達站，隨著我國社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，公共氣象服務對經(jīng)濟的作用越來越明顯，特別是局地突發(fā)性氣象災害造成的損失越來越嚴重，對于這種局地突發(fā)性氣象災害，新一代天氣雷達成為監(jiān)測、預警最有效的順風耳、千里眼。在近10年，該省天氣雷達監(jiān)測網(wǎng)的建設取得了長足的發(fā)展，在災害性天氣監(jiān)測和預警方面已經(jīng)發(fā)揮了重要的作用，取得了明顯的社會、經(jīng)濟和生態(tài)效益。因此多元化的雷達保障對于省級雷達保障具有十分必要的意義。

關鍵詞：新一代天氣雷達 社會化保障 維護維修

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）01（a）-0083-02

1 河南省新一代天氣雷達現(xiàn)狀

河南省現(xiàn)建成新一代天氣雷達7部，在建2部，其中已建成的鄭州、洛陽為CINRAD/SA型，三門峽、濮陽、駐馬店、商丘和南陽為CINRAD/SB型，在建的平頂山、信陽均為CINRAD/SA型。隨著河南省新一代天氣雷達網(wǎng)的建成，組成了一個實時、高時空分辨率的立體探測系統(tǒng)。

在已建成的七部雷達中，鄭州站2006年9月通過了中國局的現(xiàn)場驗收，至今已運行9年，三門峽站2005年11月投入業(yè)務使用，至今已運行10年，濮陽站2006年2月投入業(yè)務使用，至今已運行9年，駐馬店站2007年4月通過了中國局的現(xiàn)場驗收，至今已運行8年，南陽站2006年12月通過中國局的現(xiàn)場驗收，至今已運行9年，商丘站2007年6月通過中國局的現(xiàn)場驗收，至今已運行8年。新一代天氣雷達大修年限一般為10至15年，根據(jù)運行情況而定，河南省已建成的這些新一代天氣雷達已進入了故障多發(fā)時期，雷達元器件老化現(xiàn)象較為嚴重，在雷達出現(xiàn)故障時修復時間較長。

2 河南省新一代天氣雷達的維修現(xiàn)狀

2.1 省級保障部門維護維修職責

組織河南省新一代天氣雷達季、年維護和巡檢工作，承擔該省雷達系統(tǒng)設備省級故障范圍的維修和排除，為雷達站技術保障人員提供技術指導和技術咨詢，雷達站3 h內(nèi)處理不了的故障，必須在12 h內(nèi)到雷達現(xiàn)場解決問題，負責省級雷達保障儀器儀表工具的管理、維護、保養(yǎng)。負責該省雷達系統(tǒng)運行、維護、故障檢修和備件使用情況的統(tǒng)計與上報工作。

隨著省內(nèi)新一代天氣雷達的元器件老化程度的加重，省級保障部門在實際維護維修工作中常常處于四處“救火”的狀態(tài)，同一電子元器件在不同臺站出現(xiàn)故障造成雷達的故障停機。

2.2 臺站級維護維修職責

承擔該站雷達日、周、月維護保養(yǎng)、監(jiān)控和巡視工作，參與雷達季、年維護和巡檢工作，負責雷達系統(tǒng)的臺站級故障的診斷，要求做到“可更換單元”，根據(jù)技術說明書自行更換與調整。利用隨機儀表和雷達站備件，對一些臺站級雷達故障進行排除，并及時向省級業(yè)務管理和保障部門報告故障。負責雷達系統(tǒng)操作、數(shù)據(jù)采集、存儲、產(chǎn)品生成及傳輸軟件的維護，按要求生成和傳輸相關產(chǎn)品。負責油機、UPS、配電以及防雷、消防等相關附屬設備設施的維護、檢查和保養(yǎng)，并做好相關記錄備查。負責站級雷達維修測試儀器儀表工具的管理、維護、保養(yǎng)。

2.3 省內(nèi)現(xiàn)行的維護維修模式存在的問題

目前省內(nèi)新一代天氣雷達保障分為三級保障，分別為中國局探測中心、省局保障中心及市局業(yè)務保障部門，雷達備件也相應的分為了三級備件。在雷達出現(xiàn)故障無法正常開機時，臺站級對故障部位進行初步分析定位，然后告知省保障中心，在有備件的情況下省保障中心會帶備件前往臺站進行更換工作，如無相應備件或故障需要廠家人員進行協(xié)助維修，則聯(lián)系雷達生產(chǎn)廠家協(xié)助解決故障。在此情況下造成了雷達出現(xiàn)故障后及時更換了相應備件，而對故障備件沒有進行進一步的維修工作，甚至是整個備件中的一個小元器件出現(xiàn)故障，要求整個更換備件的事情發(fā)生，如鄭州市雷達站波導加壓機因加壓機中的連接管出現(xiàn)故障，廠家要求整機進行更換，一部波導加壓機廠家售價為五萬余元。

在這種維修模式下造成了“重更換、輕修理”的現(xiàn)象，同時省市兩級的保障人員在維修水平上沒有得到進一步的提高，僅僅是判斷處故障部位之后進行了直接更換工作。如何改變只更換不修理，進一步提高省市兩級保障人員的理論及動手能力，進一步提高雷達的業(yè)務可用性，也是目前省級保障部門重點調研及期待解決的問題。

3 探索與高校聯(lián)合的保障及開發(fā)應用模式

3.1 探索與鄭州大學的合作

為了進一步提高省內(nèi)保障人員的理論和維修水平，中心試驗與省內(nèi)知名高校聯(lián)合，依托高校豐富的資源和人才優(yōu)勢，來進一步提高省級保障的維修水平。為什么選擇了鄭州大學進行合作，鄭州大學由原鄭州大學、鄭州工業(yè)大學、河南醫(yī)科大學于2000年7月10日合并組建而成，是一所涵蓋理學、工學、醫(yī)學、文學、歷史學、哲學、法學、經(jīng)濟學、管理學、教育學、農(nóng)學、藝術學12大學科門類的綜合性大學，是河南省唯一的國家“211工程”重點建設高校，是河南省惟一一所入選國家“中西部高校綜合實力提升工程”的高校，擁有55個一級學科碩士點，237個二級學科碩士點；21個一級學科博士點，124個二級學科博士點。另有1個專業(yè)博士學位點，19種專業(yè)碩士學位點，23個博士后科研流動站。

鄭州大學共承擔各級各類科研項目9 000多項，其中國家科技攻關、863、973、國家自然科學基金、國家社會科學基金、國家杰出青年基金等國家級項目160余項，教育部留學歸國人員基金、教育部科技攻關、河南省重大科技攻關、河南省杰出人才創(chuàng)新基金等?。ú浚┘壷攸c項目400多項，獲科研經(jīng)費近2億元，產(chǎn)出科研成果8 500余項，其中700多項成果通過國家和省（部）級鑒定，800多項成果獲廳（局）級以上科研獎勵，589項成果獲國家級和?。ú浚┘壙蒲歇剟?。

3.2 與鄭州大學合作的優(yōu)勢

鄭州大學具有較強的理論基礎和相對應的學術研究人員，具有完備的實驗室和檢驗模擬裝置，根據(jù)中心提出的具體要求，可以解決問題，在解決問題的過程中培養(yǎng)鄭州大學自己的研究生，中心的實際問題如果較為復雜需要多學科多院系進行共同分析時，鄭州大學可以依托自身的力量進行相關的“會診”工作，這樣不僅解決了中心一些技術問題也有利于鄭州大學產(chǎn)研結合培養(yǎng)自身人才。并且與鄭州大學的合作中鄭大不以利益為首位目標，其非營利性的學術研究機構確定了收費的合理性。

4 中心目前與鄭州大學合作的項目簡介

4.1 雷達傳動軸系改進

在新一代CINRAD-SA型氣象雷達的技術保障中，機械伺服系統(tǒng)運行的準確性和穩(wěn)定性也一個重要的環(huán)節(jié)，其直接影響雷達的方位角和仰角，從而影響到氣象目標空間位置和特性測定的準確性。

鄭州市新一代CINRAD-SA型氣象雷達在運行過程中，出現(xiàn)了檢測裝置齒輪傳動軸的斷裂現(xiàn)象，直接導致雷達無法正常工作。項目“雷達檢測裝置齒輪傳動軸斷裂分析與結構優(yōu)化設計”以齒輪傳動軸為研究對象，基于材料力學及斷裂力學，通過宏觀、微觀的深入分析，探討齒輪傳動軸斷裂失效的原因。針對產(chǎn)生斷裂的原因，基于疲勞強度相關理論及機械優(yōu)化設計技術提出改進方案，并優(yōu)化設計齒輪傳動軸機械結構。采用有限元分析工具驗證改進方案的有效性，通過加工試件及對其重復性試驗，驗證改進方案的正確性。研究結果對氣象雷達機械伺服運動系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供了直接的參考，對保障氣象雷達連續(xù)運行的可靠性起到具有重要作用。

中心通過鄭州大學機械學院的實驗室數(shù)據(jù)仿真實驗，并且結合理論數(shù)據(jù)，分析了該齒輪傳動軸實際工作狀況和作用，通過對斷裂軸的外觀、材料力學性能及斷口形貌等的綜合分析，并從傳動軸的幾何形狀因素、尺寸效應、加工表面質量、裝配誤差等方面進行深入探討，可基本斷定傳動軸斷裂失效的原因是疲勞斷裂，其性質為扭轉及彎曲疲勞斷裂。確定初步機械結構優(yōu)化方案，采用有限元分析工具（ANSYS Workbench軟件）進行驗證分析。仿真齒輪傳動軸的實際工況，進行傳動軸結構優(yōu)化前后的受力分析（僅受扭矩、僅受彎矩、綜合作用3種情況），通過對比，分析了原傳動軸的應力集中的主要原因，以及結構改進后的有效性。

4.2 氣象雷達電機冷卻監(jiān)控系統(tǒng)

雷達電機冷卻監(jiān)控系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分。硬件系統(tǒng)包括傳感器（光纖傳感器、溫度傳感器）、高速計數(shù)采集模塊、無線數(shù)傳模塊、單片機、RS232串口輸入輸出、開關電源、外圍電路、PC機等構成。軟件系統(tǒng)包括：信號采集程序、信號濾波程序、計數(shù)、轉速計算、串口通訊協(xié)議、報警邏輯顯示、人機交互界面等。通過硬件與軟件系統(tǒng)的有機結合實現(xiàn)雷達電機冷卻系統(tǒng)實時監(jiān)控功能。雷達電機風扇轉速監(jiān)控方式采用光纖探測頭及光纖放大器非接觸式感應葉片，當風扇轉動時，光纖探測頭將脈沖信號發(fā)送給計數(shù)采集模塊，系統(tǒng)進行計數(shù)并計算轉速，當轉速低于預先設定閾值時，監(jiān)控系統(tǒng)給予報警提示。雷達電機溫度監(jiān)控方式采用單片機實時采集溫度及數(shù)據(jù)處理，通過設定溫度閾值，監(jiān)控系統(tǒng)給予報警提示。針對俯仰電機及方位電機的安裝結構及運動方式，系統(tǒng)采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式（GFSK調制）進行通訊，高速計數(shù)/頻率模塊及單片機采集處理后的數(shù)據(jù)，通過無線數(shù)傳模塊與PC機進行實時無線通訊?；赩B高級語言環(huán)境開發(fā)系統(tǒng)人機交互界面，界面便于操作、可視化程度高。系統(tǒng)具有測量精確、穩(wěn)定可靠、安裝簡單等特點。

根據(jù)鄭州大學的設計，可以有效地監(jiān)控散熱風扇的轉速，在出現(xiàn)散熱風扇因使用壽命無法正常工作的狀態(tài)時及時更換，防止損傷雷達電機。

5 結語

和鄭州大學的合作之后，深有感悟的是在實際維修工作中，認真細致將會發(fā)現(xiàn)許多原先廠家并未告知的很多細節(jié)問題和故障，認真對待每次維修工作，在故障元器件維修更換后對其進行研究而不是換過之后就不管不問。只有自身認真細致地去研究一些常發(fā)的故障和一些不起眼的細節(jié)問題，那就會在工作中得到很多屬于自己的技術特征，而不是一味地依賴于廠家的技術支持。提高省級保障能力和實際動手維修能力，以認真細致的心態(tài)對待每一次故障，認真研究一些常發(fā)故障，那么作為全省保障重點單位將會發(fā)現(xiàn)很多可以改進的維修方法，并且提升實際工作能力。

參考文獻

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