周薇 郭澤勇

摘 ? 要：為實(shí)現(xiàn)風(fēng)廓線雷達(dá)故障的快速定位和維修工作，給出全面、準(zhǔn)確和客觀的評(píng)估，為設(shè)備保障、災(zāi)害監(jiān)測(cè)和準(zhǔn)確預(yù)報(bào)等方面提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。本文基于2017年8月1日至2018年7月31日的風(fēng)廓線雷達(dá)維護(hù)維修數(shù)據(jù)，通過獲取風(fēng)廓線實(shí)驗(yàn)站點(diǎn)和納入監(jiān)控站點(diǎn)的75部風(fēng)廓線雷達(dá)的運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估分析，得到風(fēng)廓線雷達(dá)總體業(yè)務(wù)運(yùn)行指標(biāo)及典型故障的分布特征等結(jié)論，以促進(jìn)和推動(dòng)我國(guó)風(fēng)廓線雷達(dá)的維修能力和規(guī)范化管理，提升綜合氣象觀測(cè)系統(tǒng)管理效能。

關(guān)鍵詞：大氣探測(cè) ?風(fēng)廓線雷達(dá) ?運(yùn)行狀態(tài) ?評(píng)估

中圖分類號(hào)：S12 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）09（b）-0131-02

綜合氣象觀測(cè)系統(tǒng)是我國(guó)當(dāng)前氣象觀測(cè)行業(yè)主流的氣象數(shù)據(jù)來源和獲取渠道[1]。中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心負(fù)責(zé)研發(fā)的綜合氣象觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控平臺(tái)（ASOM），建立了對(duì)氣象雷達(dá)、探空系統(tǒng)和國(guó)家級(jí)自動(dòng)氣象站的監(jiān)控保障功能，提供了可資原共享的數(shù)據(jù)平臺(tái)[2-5]。截至2018年底，全國(guó)風(fēng)廓線雷達(dá)納入業(yè)務(wù)網(wǎng)監(jiān)控共75部，主要包括3km風(fēng)廓線雷達(dá)（L波段，1270～1375MHz）、8km風(fēng)廓線雷達(dá)和16km風(fēng)廓線雷達(dá)（P波段，445MHz）。

風(fēng)廓線雷達(dá)網(wǎng)的建立彌補(bǔ)了常規(guī)高空探測(cè)站網(wǎng)空間密度和觀測(cè)時(shí)次上的不足，在中小尺度災(zāi)害性天氣的監(jiān)測(cè)和數(shù)值預(yù)報(bào)模式中對(duì)短時(shí)風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)誤差的減小發(fā)揮了重要作用，然而在建設(shè)和運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)的一些新的問題也給風(fēng)廓線雷達(dá)的監(jiān)控和維修等保障工作帶來了困難[6-8]，主要表現(xiàn)在以下一些方面：

（1）現(xiàn)有風(fēng)廓線雷達(dá)生產(chǎn)廠家多，主要有安徽四創(chuàng)電子股份有限公司、北京敏視達(dá)雷達(dá)有限公司、南京恩瑞特實(shí)業(yè)有限公司和中國(guó)航天科工集團(tuán)第二研究院23所共4家公司，型號(hào)和部件不統(tǒng)一，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不一樣，其產(chǎn)生的狀態(tài)和參數(shù)也都不一致，文件的格式也不統(tǒng)一，甚至缺乏必要的參數(shù)信息，這些問題引起數(shù)據(jù)解析解譯困難，無法提供雷達(dá)故障定位和運(yùn)行狀態(tài)信息，造成監(jiān)控功能無法實(shí)現(xiàn);

（2）基于風(fēng)廓線雷達(dá)數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制僅依托于觀測(cè)數(shù)據(jù)而缺乏與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)結(jié)合檢驗(yàn)，這樣得出的質(zhì)控結(jié)果不夠全面、準(zhǔn)確和客觀;

（3）目前未實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)廓線雷達(dá)的運(yùn)行監(jiān)控工作，缺乏有效的評(píng)估方法和評(píng)估指標(biāo)，對(duì)其業(yè)務(wù)運(yùn)行能力無法進(jìn)行客觀準(zhǔn)確評(píng)估，難于了解設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際情況。

由此可見，通過獲取必要的運(yùn)行狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)故障的快速定位和維修等工作，給出全面、準(zhǔn)確和客觀的評(píng)估，為設(shè)備保障、災(zāi)害監(jiān)測(cè)和準(zhǔn)確預(yù)報(bào)等方面提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，有助于促進(jìn)和推動(dòng)我國(guó)風(fēng)廓線雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)軟件及設(shè)備參數(shù)的規(guī)范化管理。

1 ?風(fēng)廓線雷達(dá)原理

風(fēng)廓線雷達(dá)按照其設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，一般可分為天線分系統(tǒng)、發(fā)射分系統(tǒng)、接收分系統(tǒng)、信號(hào)處理分系統(tǒng)、監(jiān)控分系統(tǒng)、標(biāo)定分系統(tǒng)、通訊分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用終端分系統(tǒng)、電源（配電）分系統(tǒng)這九大分系統(tǒng)，按照多樣化需求，部分風(fēng)廓線雷達(dá)還包含RASS分系統(tǒng)，每一分系統(tǒng)中按照其功能結(jié)構(gòu)，又可分為功能單元組，每一功能單元組下面包含若干最小可更換單元。風(fēng)廓線雷達(dá)的所有分系統(tǒng)的所有最小可更換單元即構(gòu)成了一套完整的、可運(yùn)行的雷達(dá)系統(tǒng)，其工作原理框圖，見圖1。

2 ?風(fēng)廓線雷達(dá)評(píng)估方法及評(píng)估指標(biāo)

結(jié)合風(fēng)廓線雷達(dá)維護(hù)維修情況，不考慮產(chǎn)品文件質(zhì)量情況下，綜合提出風(fēng)廓線運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控評(píng)估指標(biāo)：業(yè)務(wù)可用性。業(yè)務(wù)可用性是系統(tǒng)能工作和不能工作有關(guān)的一種可用性參數(shù)，考察設(shè)備的實(shí)際可用能力，用Ao表示[9]（式1）。此處設(shè)備維護(hù)、巡檢及可能遇到的一些特殊停機(jī)時(shí)的關(guān)機(jī)狀態(tài)按設(shè)備可用處理。

（1）

其中：

Ton為風(fēng)廓線雷達(dá)系統(tǒng)正常、系統(tǒng)可用兩種狀態(tài)的時(shí)間代數(shù)和;

Tpm為風(fēng)廓線雷達(dá)進(jìn)行業(yè)務(wù)維護(hù)、巡檢等處于待機(jī)狀態(tài)的時(shí)間;

Ts為業(yè)務(wù)規(guī)定的特殊停機(jī)時(shí)間，如：配套設(shè)施（設(shè)備）維修、雷達(dá)站搬遷和電磁環(huán)境檢測(cè)等工作開展期間的停機(jī);

Tt為業(yè)務(wù)規(guī)定的觀測(cè)時(shí)間，由于風(fēng)廓線雷達(dá)業(yè)務(wù)規(guī)定為24h不間斷工作，所以此處為24h。

3 ?評(píng)估結(jié)果分析

3.1 評(píng)估時(shí)間段

2017年8月1日至2018年7月31日，一整年。

3.2 納入監(jiān)控站點(diǎn)評(píng)估情況分析

目前，業(yè)務(wù)上監(jiān)控風(fēng)廓下雷達(dá)的站點(diǎn)數(shù)為75部，統(tǒng)計(jì)所有雷達(dá)故障時(shí)長(zhǎng)達(dá)393157min，業(yè)務(wù)可用總時(shí)長(zhǎng)365×24×60×75即39420000min，那么業(yè)務(wù)可用性為99.0%，說明總體來說風(fēng)廓線雷達(dá)的整體業(yè)務(wù)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

故障次數(shù)最多的分系統(tǒng)是數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用終端占45.4%，主要存在的故障現(xiàn)象是探測(cè)軟件卡死、電腦中毒或者藍(lán)屏，解決方法：重啟工控機(jī)解決，說明廠家探測(cè)軟件與操作系統(tǒng)兼容問題有待解決。

其次是通訊分系統(tǒng)占20.1%，主要存在的故障現(xiàn)象是電腦卡死、數(shù)據(jù)上傳軟件不工作，解決方法：重啟工控機(jī)解決。說明各廠家開發(fā)的傳輸軟件以及探測(cè)軟件長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行極易導(dǎo)致電腦死機(jī)，如何解決軟件不穩(wěn)定帶來的頻繁停機(jī)，需要整改。

最后是發(fā)射分系統(tǒng)故障占14.9%，故障現(xiàn)象各式各樣，沒有特別頻繁的故障現(xiàn)象，主要是發(fā)射功率降低或者沒有。

通過各分系統(tǒng)故障時(shí)長(zhǎng)和平均故障時(shí)長(zhǎng)占比的統(tǒng)計(jì)，可以看出，監(jiān)控分系統(tǒng)雖然所占故障次數(shù)不多，但是監(jiān)控分系統(tǒng)重新恢復(fù)的時(shí)間是最長(zhǎng)的，因此在臺(tái)站存儲(chǔ)備件的過程中應(yīng)該加強(qiáng)監(jiān)控系統(tǒng)備件的儲(chǔ)備工作，以便能夠大大減少解決雷達(dá)維修時(shí)長(zhǎng)。

4 ?存在問題及分析

本研究在梳理目前已建設(shè)風(fēng)廓線雷達(dá)設(shè)備結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，基于現(xiàn)有運(yùn)行監(jiān)控業(yè)務(wù)需求，制定了風(fēng)廓線雷達(dá)運(yùn)行評(píng)估方法及評(píng)估指標(biāo)，通過判斷風(fēng)廓線雷達(dá)設(shè)備運(yùn)行情況，提高風(fēng)廓線雷達(dá)運(yùn)行保障技術(shù)水平。

（1）風(fēng)廓線雷達(dá)總體業(yè)務(wù)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，業(yè)務(wù)可用率達(dá)到99%以上。

（2）風(fēng)廓線雷達(dá)的主要故障在于軟件系統(tǒng)穩(wěn)定性方面，即非硬件故障造成雷達(dá)運(yùn)行停機(jī)，各廠家在這方面應(yīng)該對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)或者提出有效的解決辦法，達(dá)到長(zhǎng)期無人值守的要求。

（3）風(fēng)廓線雷達(dá)的硬件故障主要存在于發(fā)射系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，各雷達(dá)站點(diǎn)應(yīng)該加強(qiáng)發(fā)射系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)雷達(dá)備件的儲(chǔ)備，以便及時(shí)解決雷達(dá)故障。

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