李漢滄，姜領(lǐng)軍，曲紹君

摘要：本文主要對(duì)空管局科研項(xiàng)目“基于光纖環(huán)網(wǎng)的AWOS設(shè)備實(shí)施巡檢系統(tǒng)”從開(kāi)發(fā)思路到實(shí)際線路鋪設(shè)及系統(tǒng)配置等進(jìn)行介紹，項(xiàng)目成果可以實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱AWOS）設(shè)備自動(dòng)、快速、安全、有效的巡檢維護(hù)，能夠高效提升民航安全生產(chǎn)效率，項(xiàng)目成果同樣適用于各級(jí)氣象臺(tái)站綜合觀測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)維護(hù)。

關(guān)鍵詞：AWOS;架設(shè);巡檢;維護(hù)

中圖分類號(hào)： TN929 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI編號(hào)： ? 10.14025/j.cnki.jlny.2019.02.059

現(xiàn)在民航氣象工作越來(lái)越被重視，主要是因?yàn)楝F(xiàn)代民航氣象保障工作給民航飛行安全保障帶來(lái)更高更好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。民航地面氣象探測(cè)是航空氣象保障的必要條件，氣象要素中云況、有效能見(jiàn)度、天氣現(xiàn)象、風(fēng)、溫、濕、壓等，是機(jī)場(chǎng)安全飛行最低運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的重要內(nèi)容，自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)（AWOS）是民航氣象保障工作中提供上述氣象要素的重要探測(cè)設(shè)備，其在保障航空飛行安全中起到了不可替代的作用。

目前，民用航空機(jī)場(chǎng)中AWOS系統(tǒng)大多采用芬蘭VAISALA產(chǎn)品。該系統(tǒng)分為室內(nèi)服務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)和室外傳感器系統(tǒng)，室外傳感器常年在戶外運(yùn)行，受環(huán)境影響較大，需要對(duì)其進(jìn)行定期的巡檢、監(jiān)控，為保障自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，提高運(yùn)行效益，民航空管局于2013年對(duì)“基于光纖環(huán)網(wǎng)的AWOS設(shè)備實(shí)施巡檢系統(tǒng)”項(xiàng)目立項(xiàng)，研究對(duì)室外傳感器系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備維護(hù)巡檢系統(tǒng)的科研開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)巡檢、監(jiān)控保障系統(tǒng)，對(duì)自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)各類傳感器（包括外場(chǎng)UPS電源）以及光纖線路的運(yùn)行狀態(tài)和測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行集中檢測(cè)和監(jiān)控。將外場(chǎng)傳感器狀態(tài)、維護(hù)端口測(cè)量數(shù)據(jù)和UPS電源狀態(tài)納入到整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)。

1 設(shè)備現(xiàn)有運(yùn)行現(xiàn)狀

民航安徽空管分局部署在新橋機(jī)場(chǎng)的AWOS系統(tǒng)主要包括以下外場(chǎng)設(shè)備：大氣透射儀3套、云高儀2套、自動(dòng)氣象站2套、風(fēng)向風(fēng)速儀1套、天氣現(xiàn)象儀1套。設(shè)備分布在機(jī)場(chǎng)跑道旁，安裝地點(diǎn)分散、距離分布較遠(yuǎn)，在平時(shí)工作時(shí)，維護(hù)人員不能在室內(nèi)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，每次檢查要到外場(chǎng)逐點(diǎn)進(jìn)行操作，各項(xiàng)保障工作都需要參與巡檢的人員多、勞動(dòng)量大、維護(hù)時(shí)間長(zhǎng)、且需配備車輛保障，導(dǎo)致維護(hù)成本較高，效益低下。在惡劣復(fù)雜的天氣條件下，甚至無(wú)法進(jìn)行設(shè)備維護(hù)。

為保障AWOS系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，提高設(shè)備正常率，降低維護(hù)人員勞動(dòng)量和維護(hù)成本，研究開(kāi)發(fā)AWOS系統(tǒng)的實(shí)時(shí)巡檢、監(jiān)視系統(tǒng)，對(duì)AWOS傳感器、UPS電源和數(shù)據(jù)測(cè)量進(jìn)行集中檢測(cè)、監(jiān)控就被作為一項(xiàng)科研開(kāi)發(fā)提上日程。

2 AWOS維護(hù)巡檢系統(tǒng)的總體架構(gòu)思路

AWOS維護(hù)巡檢系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)思路是在不影響自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，完成對(duì)自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)告警、實(shí)時(shí)輪詢系統(tǒng)狀態(tài)的框架下，建立內(nèi)場(chǎng)與外場(chǎng)間光纖環(huán)網(wǎng)（圖1），使用串口服務(wù)器將自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)傳感器和服務(wù)器等設(shè)備接入自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)維護(hù)巡檢系統(tǒng)，通過(guò)服務(wù)器（CDU）外發(fā)狀態(tài)數(shù)據(jù)、UPS狀態(tài)數(shù)據(jù)、各外場(chǎng)傳感器維護(hù)口數(shù)據(jù)等結(jié)果。為本場(chǎng)自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行發(fā)展趨勢(shì)提供輔助決策，為保障自動(dòng)氣象觀測(cè)正常運(yùn)行提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

為實(shí)現(xiàn)維護(hù)巡檢系統(tǒng)運(yùn)行方便和可靠，整個(gè)巡檢系統(tǒng)的底層通信采用TCP/IP模式，將系統(tǒng)維護(hù)口、UPS、CDU等傳出的串口信號(hào)轉(zhuǎn)化成網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，傳送至維護(hù)巡檢服務(wù)器。實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)場(chǎng)跑道旁設(shè)備的室內(nèi)維護(hù)、操作。

3維護(hù)巡檢架構(gòu)的鋪設(shè)

3.1硬件的選擇

AWOS傳感器安裝在機(jī)場(chǎng)跑道旁，離跑道距離近，位置比較分散，設(shè)備處于連續(xù)不間斷運(yùn)行，維護(hù)巡檢系統(tǒng)所需設(shè)備必須選擇可靠性強(qiáng)、適用范圍大的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，經(jīng)過(guò)分析比較，市場(chǎng)調(diào)研，光纖接入設(shè)備考慮用MOXA工業(yè)級(jí)交換機(jī)EDS-405A，它具有很低的故障率，溫度適宜范圍較大（-40℃～75℃），運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)其接入口也能滿足所有自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)探測(cè)設(shè)備的信息接入。

3.2光纖環(huán)網(wǎng)的建設(shè)

AWOS外場(chǎng)設(shè)備集中在四個(gè)區(qū)域，即北VOR/DME區(qū)、北下滑R15、跑道中部MID、南下滑R33。為了保證設(shè)備部署的有效性和成本，利用了原AWOS光纖線路的冗余。對(duì)原有光纖線路進(jìn)行了線路規(guī)范，統(tǒng)一編號(hào)。如：南下滑R33光纖編號(hào)為（37-48）共計(jì)12芯，原AWOS設(shè)備CL31云高儀使用編號(hào)為37、38的光纖，MAWS301自動(dòng)氣象站使用編號(hào)為39、40的光纖，LT31大氣透射儀使用編號(hào)為41、42的光纖，計(jì)劃使用（43、44）、（45、46）芯光纖提供給光纖環(huán)網(wǎng)設(shè)備EDS405A使用。各芯通過(guò)光纖跳線連接使之成為光纖環(huán)網(wǎng)的一個(gè)組成部分。整個(gè)部署利用EDS -405A形成了維護(hù)巡檢系統(tǒng)的初步環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)。如圖2所示。

3.3自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)各設(shè)備到光纖網(wǎng)的線路連接

自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)各傳感器接入光纖環(huán)網(wǎng)，必須有設(shè)備進(jìn)行IP地址規(guī)劃，避免系統(tǒng)數(shù)據(jù)錯(cuò)亂，由于各傳感器自身不帶IP地址，為了不影響系統(tǒng)運(yùn)行，且能實(shí)時(shí)從各傳感器獲取數(shù)據(jù)，在此利用MOXA串口服務(wù)器進(jìn)行系統(tǒng)連接。例如，南下滑區(qū)域大氣透射儀LT31使用雙絞線的橙、橙白、棕三根線連接LT31維護(hù)接口的20、21、22引腳（分別為RS232接口的RXD、TXD、GND），三線通過(guò)接線端子連接后與串口服務(wù)器NPort5250A的接口連接，NPort5250A以太網(wǎng)口使用雙絞線與光纖環(huán)網(wǎng)設(shè)備EDS405A的1口連接進(jìn)網(wǎng)。云高儀CL31的維護(hù)口使用QMZ101維護(hù)線對(duì)應(yīng)連接串口服務(wù)器NPort5150A的RS232接口，NPort5150A以太網(wǎng)口使用雙絞線與光纖環(huán)網(wǎng)設(shè)備EDS405A的1口連接進(jìn)網(wǎng);自動(dòng)氣象站MAWS301通過(guò)QMZ101維護(hù)線連接COM0維護(hù)口接入串口服務(wù)器NPort5250A的RS232接口，NPort5250A以太網(wǎng)口使用雙絞線與光纖環(huán)網(wǎng)設(shè)備EDS405A的2口連接進(jìn)網(wǎng)。如上所述，對(duì)中間MID、北下滑R15、北VOR/DME臺(tái)進(jìn)行相應(yīng)的IP配置后，整個(gè)設(shè)備架設(shè)順利完成。

整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備連接完成后，維護(hù)巡檢硬件架構(gòu)能獨(dú)立于自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)外運(yùn)行（圖3所示），在不影響AWOS系統(tǒng)運(yùn)行的情況下，實(shí)時(shí)對(duì)設(shè)備狀況進(jìn)行巡檢與維護(hù)。

4 維護(hù)巡檢系統(tǒng)硬件架構(gòu)能效

維護(hù)巡檢系統(tǒng)外場(chǎng)硬件設(shè)備（光纖交換機(jī)、串口服務(wù)器、電源等）的安裝完成包括光纖線路測(cè)試、串口服務(wù)器、交換機(jī)等設(shè)備測(cè)試、IP地址的規(guī)劃等各項(xiàng)工作。

維護(hù)巡檢系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)（CDU、外場(chǎng)傳感器和室外UPS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)），通過(guò)數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài);通過(guò)維護(hù)口實(shí)現(xiàn)與傳感器的交互，可遠(yuǎn)程進(jìn)行傳感器相關(guān)操作，提高日常運(yùn)行質(zhì)量。保障AWOS系統(tǒng)及外場(chǎng)UPS電源的正常運(yùn)行，每天增加設(shè)備巡視次數(shù)，不受環(huán)境和天氣影響。在設(shè)備發(fā)生預(yù)警或故障時(shí)能夠給予系統(tǒng)維護(hù)管理人員及時(shí)預(yù)警或提示，準(zhǔn)確分析故障原因和維護(hù)手段。改變了原來(lái)值班人員手工定時(shí)巡檢的工作模式。減少了人力成本，使得對(duì)AWOS系統(tǒng)管理真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，為設(shè)備的維護(hù)發(fā)展提供決策依據(jù)。

5結(jié)語(yǔ)

“基于光纖環(huán)網(wǎng)的AWOS設(shè)備實(shí)施巡檢系統(tǒng)”項(xiàng)目成果于2015年1月順利通過(guò)民航空管局的科研驗(yàn)收，并已用于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，即系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行過(guò)程圖，通過(guò)該系統(tǒng)的運(yùn)行，提高了工作效率，增強(qiáng)了設(shè)備保障能力。它的投入使用可以幫助設(shè)備人員更好的監(jiān)測(cè)了解自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行，為設(shè)備保障帶來(lái)了良好的服務(wù)效果，提升機(jī)場(chǎng)航班安全及效率。除民航空管系統(tǒng)外，全國(guó)氣象系統(tǒng)具有上千個(gè)自動(dòng)氣象觀測(cè)站，項(xiàng)目成果同樣可應(yīng)用于這些氣象臺(tái)站中，有效地保障了臺(tái)站觀測(cè)設(shè)備運(yùn)行服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]裴建勛，姚繼東.吉林省高速公路自動(dòng)氣象站常見(jiàn)故障分析[J].氣象災(zāi)害防御，2017（06）：34-37.

[2]袁成松，高巖淵，蘇立永.滬寧高速公路氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].中國(guó)交通信息產(chǎn)業(yè)，2006（06）：78-80.

作者簡(jiǎn)介：李漢滄，本科學(xué)歷，工程師，研究方向：航空氣象設(shè)備維護(hù)保障。