王麗+++戴求淼+++李大海

摘 要：根據(jù)歷年故障統(tǒng)計，傳輸線路故障是自動氣象觀測系統(tǒng)故障的主要原因之一。因此建設備份傳輸方案對于自觀系統(tǒng)來說尤為重要。目前，深圳機場自動觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)主要依靠光纖通信，為解決單一光纖傳輸方式的隱患，文章講述一種基于5.8G頻段無線網(wǎng)橋傳輸方式，以 OBMAN自動觀測系統(tǒng)為基礎的無線傳輸方案，實現(xiàn)深圳機場二跑道自動觀測系統(tǒng)有線傳輸和無線傳輸雙備份。

關(guān)鍵詞：無線網(wǎng)橋；MOXA串口服務器；OBMAN；自動氣象觀測系統(tǒng)

引言

自動觀測系統(tǒng)是深圳機場安裝的重要氣象設備，提供跑道視程（RVR）、能見度（Visibility）、修正海平面氣壓（QNH）和風向風速等重要飛行要素，為管制員指揮決策、飛行安全提供保障。自動觀測系統(tǒng)是需要將外場各傳感器采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞覂?nèi)CDU服務器進行數(shù)據(jù)處理，因此傳輸部分顯得尤為重要。目前，深圳機場自動觀測系統(tǒng)主要以485的形式由光端機轉(zhuǎn)化成光信號，經(jīng)光纖傳輸至機房經(jīng)TS16MEI/MCU111處理后進入CDU處理，雖然近期已經(jīng)建設成光纖環(huán)網(wǎng)傳輸，但近年來隨著機場周邊各種項目施工不斷增多，一旦由于施工造成光纖鏈路中斷，所有自動觀測數(shù)據(jù)將全部丟失，且很難在短時間內(nèi)恢復，直接對飛行安全造成影響。因此，在自動觀測系統(tǒng)中研究一種新的傳輸備份方式顯得十分重要。

無線傳輸方案能夠有效解決單一光纖傳輸方式的隱患，實現(xiàn)自動觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份。文章以深圳機場二跑道為例，講述一種采用基于5.8G頻段無線網(wǎng)橋傳輸方式，以 OBMAN自動觀測系統(tǒng)為基礎的無線傳輸方案。

1 概述

目前深圳機場二跑道氣象業(yè)務運行的是Vaisala公司的AVIMET自觀系統(tǒng)，設備組成為3套LT31大氣透射儀、1套獨立風站、1套FD12P前向散射儀、2套MAWS301自動站、2套CL31云高儀。由于外場傳感器數(shù)據(jù)需傳輸?shù)绞覂?nèi)CDU服務器，才能進行數(shù)據(jù)的處理、分發(fā)和顯示。因此，要實現(xiàn)外場與室內(nèi)CDU進行無線通信，首要的問題是選擇一種安全可靠的無線通信模式。其次是如何將外場自動觀測數(shù)據(jù)引入無線傳輸鏈路中。再者就是原始的傳感器數(shù)據(jù)如何在無線傳輸方案中進行處理、分發(fā)和顯示。

文章講述的深圳機場二跑道自動觀測系統(tǒng)無線傳輸方案，是采用基于5.8G公用頻段的電信級無線網(wǎng)橋設備進行通信，并利用MOXA串口服務器將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為UDP協(xié)議格式進行傳輸，而OBMAN自觀系統(tǒng)負責數(shù)據(jù)的計算、處理、分發(fā)及顯示。

1.1 無線網(wǎng)橋

網(wǎng)橋（Bridge），又叫橋接器，它是一種鏈路層實現(xiàn)局域網(wǎng)互連的存儲轉(zhuǎn)發(fā)設備。網(wǎng)橋有在不同網(wǎng)段之間再生信號的功能，需要成對使用。它可以有效聯(lián)接兩個LAN（局域網(wǎng)），使本地通信限制在本網(wǎng)段內(nèi)，并轉(zhuǎn)發(fā)相應的信號至另一網(wǎng)段。

無線網(wǎng)橋，顧名思義就是無線網(wǎng)絡的橋接，它利用無線傳輸方式實現(xiàn)多個網(wǎng)絡之間搭建起通信的橋梁。文章采用的無線網(wǎng)橋是博創(chuàng)安泰的6450D，它工作在5.8GHz公用頻段，采用點對點（PTP）的傳輸模式，在塔臺設置一個中繼點，從而實現(xiàn)外場氣象自動觀測數(shù)據(jù)與室內(nèi)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)無線傳輸。

1.2 MOXA串口服務器

MOXA串口服務器，簡單的說就是一種網(wǎng)絡通訊接口轉(zhuǎn)換設備，它能將RS-232、RS485、RS422串口轉(zhuǎn)換成TCP/IP網(wǎng)絡接口，實現(xiàn)RS-232、RS485、RS422串口與TCP/IP網(wǎng)絡接口的數(shù)據(jù)雙向透明傳輸。使得串口設備能夠立即具備TCP/IP網(wǎng)絡接口功能，連接網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)通信，擴展串口設備的通信距離。文章中采用的MOXA串口服務器安裝在外場傳感器上，主要是將外場傳感器數(shù)據(jù)（RS485信號）轉(zhuǎn)化成網(wǎng)絡信號，利用UDP協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸。

1.3 OBMAN自觀系統(tǒng)

OBMAN自觀系統(tǒng)符合《民用航空自動氣象觀測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（AP-117-TM-2012-03）和《民用航空氣象地面觀測規(guī)范》（AP-117-TM-02R1）。和Vaisala公司的AVIMET自觀系統(tǒng)類似，能夠測量、檢驗、顯示、保存并傳送氣象數(shù)據(jù)，為機場空管人員、觀測員、預報員和其他人員提供實時的地面氣象測量數(shù)據(jù)和編發(fā)報等功能。文章講述的無線傳輸方案中，OBMAN自觀系統(tǒng)主要是負責數(shù)據(jù)的計算、處理、分發(fā)及顯示。

2 無線傳輸方案設計

深圳機場二跑道自動氣象觀測系統(tǒng)在保持原有的光纖傳輸拓撲結(jié)構(gòu)不變的情況下，新增二跑道16端、中間端和34端的無線傳輸方式。主要設計思路是：采用基于5.8G網(wǎng)橋的方式，實現(xiàn)外場傳感器數(shù)據(jù)與業(yè)務樓樓頂進行無線互聯(lián)，而 OBMAN自觀系統(tǒng)則負責進行數(shù)據(jù)處理、顯示和輸出。

由于機場二跑道和業(yè)務樓相隔距離遠，且中間有塔臺（高度為98米）、儲水罐等高大障礙物阻擋，因此外場無線網(wǎng)橋與業(yè)務樓樓頂無法直接進行無線通信，需在塔臺上加裝無線網(wǎng)橋設備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，具體無線通信設備布設位置如表1所示。

該無線傳輸系統(tǒng)中，總共設計了4對網(wǎng)橋，在塔臺配置了4臺電信級網(wǎng)橋，其中有3臺與16端、中間端、34端的發(fā)射網(wǎng)橋進行點對點的通信，分別接收來自二跑道3個不同端的傳感器數(shù)據(jù)，剩下的1臺，通過交換機收集來自3個不同端的所有外場傳感器數(shù)據(jù)，并通過無線通信傳輸?shù)綐I(yè)務樓。機房數(shù)據(jù)處理和顯示方面，安裝有1臺服務器、一臺交換機。無線網(wǎng)橋?qū)⒂蒑OXA串口服務器轉(zhuǎn)換后的原始數(shù)據(jù)傳輸至交換機，服務器上安裝邁特力德（OBMAN）自主研發(fā)的自觀系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理軟件，就可以進行邁特力德自觀數(shù)據(jù)的處理、顯示、輸出。具體拓撲圖見圖1。

2.1 無線傳輸原理

以深圳機場二跑道的16端為例，無線傳輸系統(tǒng)原理如下： MOXA串口服務器1（IP：192.168.1.70）將16端的云高儀CL31、大透LT31、自動站MAWS301和前散射儀FD12P四套傳感器的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡信號，發(fā)送給16端發(fā)射網(wǎng)橋（IP：192.168.1.66），經(jīng)無線方式傳輸至塔臺接收網(wǎng)橋（IP：192.168.1.67），再經(jīng)塔臺發(fā)射網(wǎng)橋（IP：192.168.1.68）中繼發(fā)射至業(yè)務樓五樓的接收網(wǎng)橋（IP：192.168.1.69），再由五樓拉網(wǎng)線傳輸至三樓機房OBMAN交換機。最后進入邁特力德（OBMAN）自觀系統(tǒng)服務器進行數(shù)據(jù)處理，并分發(fā)到觀測、預報和塔臺等工作站進行界面顯示。

2.2 無線網(wǎng)橋和通信箱的安裝

16端網(wǎng)橋和通信機箱安裝在前散FD12P桿上，正對塔臺方向。在通信機箱內(nèi)安裝MOXA串口服務器1（IP：192.168.1.70），將大氣透射儀、自動氣象站、云高儀和前散射儀的四路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡信號，傳輸至16端發(fā)射網(wǎng)橋（IP：192.168.1.66），經(jīng)過16端網(wǎng)橋傳輸數(shù)據(jù)至塔臺。而16端大氣透射儀、自動氣象站和云高儀三套傳感器的數(shù)據(jù)（RS485信號）則通過下滑臺機柜內(nèi)的克隆端子并線，傳輸至前散射儀的TERMBOX，四路信號一起進入通信機箱。

中間端的發(fā)射網(wǎng)橋和通信機箱安裝在獨立風桿上，正對塔臺方向。通信機箱內(nèi)安裝MOXA串口服務器2（IP：192.168.1.73），將大氣透射儀和獨立風桿的兩路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡信號，傳輸至中間端發(fā)射網(wǎng)橋（IP：192.168.1.71），由網(wǎng)橋傳輸數(shù)據(jù)至塔臺。而中間端大氣透射儀傳感器的數(shù)據(jù)（RS485信號）則通過克隆端子并線，連接獨立風桿的TERMBOX，兩路信號一起進入通信機箱。

34端網(wǎng)橋和通信機箱安裝在自動氣象站MAWS301上，正對塔臺方向。在通信機箱內(nèi)安裝MOXA串口服務器3（IP：192.168.1.76），將大氣透射儀、自動氣象站和云高儀的三路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡信號，傳輸至34端發(fā)射網(wǎng)橋（192.168.1.74），經(jīng)過34端網(wǎng)橋傳輸數(shù)據(jù)至塔臺。而34端大氣透射儀和云高儀兩套傳感器的數(shù)據(jù)（RS485信號）則通過下滑臺機柜內(nèi)的克隆端子并線，傳輸至自動氣象站的TERMBOX，三路信號一起進入通信機箱。

塔臺3個接收網(wǎng)橋安裝于塔臺觀測平臺，分別接收從16端、中間端、34端三個發(fā)射網(wǎng)橋傳輸過來的數(shù)據(jù)，接收網(wǎng)橋安裝的位置需要對準相應端的發(fā)射網(wǎng)橋方向。3個接收網(wǎng)橋的POE網(wǎng)線經(jīng)穿線孔進入觀察室內(nèi)，將外場3端的數(shù)據(jù)接入交換機。塔臺發(fā)射網(wǎng)橋（IP：192.168.1.68）安裝于激光監(jiān)視攝像頭安裝桿上，連接交換機，負責和業(yè)務樓進行無線互聯(lián)。

業(yè)務樓接收網(wǎng)橋安裝位置選擇在業(yè)務樓樓頂正對塔臺位置。業(yè)務樓接收網(wǎng)橋（IP：192.168.1.69）接收塔臺發(fā)射網(wǎng)橋傳輸過來的數(shù)據(jù)，并經(jīng)POE網(wǎng)線進入三樓機房室內(nèi)連接網(wǎng)管交換機（IP：192.168.0.234），最后由邁特力德自觀系統(tǒng)的服務器CDUC（IP：192.168.1.60）進行數(shù)據(jù)處理，并在觀測、預報和塔臺等工作站顯示邁特力德自觀界面數(shù)據(jù)。

2.3 OBMAN自觀系統(tǒng)界面顯示

無線傳輸鏈路將外場氣象傳感器數(shù)據(jù)傳輸至室內(nèi)OBMAN自觀系統(tǒng)，該采用C/S客戶機和服務器架構(gòu)，一方面服務器負責處理外場傳感器測量的原始數(shù)據(jù)，另一方面客戶端計算機安裝顯示、觀測、預報、機務、年月總簿等功能模塊。目前深圳機場在觀測、預報、塔臺以及機務席位都安裝了相應的工作站，實現(xiàn)AVIMET自觀系統(tǒng)和OBMAN自觀系統(tǒng)顯示界面雙備份。根據(jù)不同工作站的需求，OBMNA自觀系統(tǒng)設計不同的顯示界面，功能全面，界面友好。

3 結(jié)束語

深圳機場二跑道自動觀測系統(tǒng)在保持原有光纖傳輸拓撲不變的情況下，引入無線傳輸方案，采用高性價比的電信級WiFi網(wǎng)橋設備，點對點通信，方便靈活，基于5.8G公共頻段實現(xiàn)無線通信，無需申請，零運行成本。應用OBMAN自觀系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)，實時準確，經(jīng)過數(shù)據(jù)對比分析，修正海壓QNH、10分鐘能見度VIS、10分鐘跑道視程RVR與VAISALA自觀系統(tǒng)數(shù)據(jù)基本吻合，顯示界面友好，功能全面。同時，OBMAN自觀系統(tǒng)與VAISALA自觀系統(tǒng)相互獨立，能夠有效為深圳機場二跑道提供自動觀測系統(tǒng)的傳輸和數(shù)據(jù)的備份，為日后設備運行消除隱患。

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