張占文
【摘要】 ? ?氣象自動(dòng)觀測系統(tǒng)(簡稱AWOS)是用來測量、處理、顯示、存儲及發(fā)布?xì)庀髷?shù)據(jù)信息,為飛行、空管、氣象預(yù)報(bào)人員等提供能見度、壓力、溫度等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),系統(tǒng)正常與否直接影響飛行安全。洛陽北郊機(jī)場AWOS系統(tǒng)采用有線通信方式傳輸數(shù)據(jù),本文針對因通訊線路故障導(dǎo)致AWOS系統(tǒng)癱瘓的問題進(jìn)行研討,提出傳輸數(shù)據(jù)流由無線代替有線傳輸?shù)母脑旆桨?,很好地解決了排除此類故障的方法。
【關(guān)鍵詞】 ? ?AWOS ? ?故障 ? ?改造 ? ?無線傳輸
引言
氣象自動(dòng)觀測系統(tǒng)是保障飛行安全的重要?dú)庀笤O(shè)備,能自動(dòng)測量氣壓、氣溫、相對濕度(或露點(diǎn))、風(fēng)向、風(fēng)速和雨量等常規(guī)氣象要素,還能測量跑道視程、云和天氣現(xiàn)象,并將測量數(shù)據(jù)通過通訊線路傳到塔臺、預(yù)報(bào)、調(diào)度等需求用戶,為飛行安全提供必需的氣象資料。尤其在大風(fēng)、低能見度等危險(xiǎn)天氣,此系統(tǒng)的正常與否直接影響飛行安全。洛陽機(jī)場使用的是芬蘭VAISALA公司生產(chǎn)的MIDAS IV AWOS,在運(yùn)行過程中,出現(xiàn)很多疑難故障,通訊線路故障是其中之一。外場傳感器采集的數(shù)據(jù)不能通過通訊電纜及光纖傳輸?shù)椒?wù)器及用戶終端,導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行癱瘓,對工作造成巨大影響。本文針對有線通訊線路故障后不能修復(fù),而采取其它替代方式傳輸數(shù)據(jù)的問題進(jìn)行探討與研究,制定解決方案,并成功實(shí)施,使通訊線路暢通,確保系統(tǒng)不間斷運(yùn)行,準(zhǔn)確獲得實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)。
一、氣象自動(dòng)觀測系統(tǒng)
1.1工作原理
洛陽北郊機(jī)場AWOS系統(tǒng)由外場設(shè)備和室內(nèi)設(shè)備組成。外場設(shè)備是位于08號和26號跑道附近特定測量點(diǎn)的各種氣象傳感器及自動(dòng)氣象站、長距離的通訊線路組成;室內(nèi)設(shè)備是由通信單元MCU111、中央處理單元CDU、光纖收發(fā)器、8個(gè)用戶終端等組成。系統(tǒng)將外場傳感器采集的風(fēng)、溫、壓、雨、云等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)經(jīng)通信線路傳到氣象樓機(jī)房內(nèi)的通信機(jī)MCU111上,再由中央處理單元CDU計(jì)算、處理,處理過的數(shù)據(jù)經(jīng)通訊線路傳送到用戶終端,供用戶隨時(shí)查看實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集與分發(fā)依賴于通訊線路是否正常工作,室外采集數(shù)據(jù)是通過電纜傳到CDU服務(wù)器,服務(wù)器分發(fā)數(shù)據(jù)是通過光纖傳到各個(gè)用戶終端,由于用戶終端比較多,傳輸節(jié)點(diǎn)比較復(fù)雜,排故比較困難。(圖1為外場設(shè)備簡要框圖、圖2為室內(nèi)設(shè)備簡要框圖)
1.2通訊線路
1.2.1故障原因
洛陽北郊機(jī)場從2006年安裝氣象自動(dòng)觀測系統(tǒng)以來,每年都有因通訊線路方面原因產(chǎn)生故障,導(dǎo)致原因大都是因?yàn)楣饫w收發(fā)器故障、modem板故障、MCU111端口故障、交換機(jī)故障、施工挖斷光纖故障等原因。其中最難修復(fù)是2020年7月通訊線路故障,26號的FD12P、AWSS301采集的數(shù)據(jù)一直傳不到服務(wù)器上,前后對軟、硬件排查故障幾天,確定是通信線路故障,過程復(fù)雜,難度很大。先后分段排查了室外電源、傳感器、自動(dòng)站,室內(nèi)的MCU111、服務(wù)器軟件是否正常,最后用數(shù)字萬能表測量通訊線路:打萬用表的電阻檔,對懷疑的線路兩線之間進(jìn)行測量,有一根線路測量數(shù)值顯示接近0Ω,說明該線路有暢通;有一根測量數(shù)值很大,此線路可能存在斷路,不暢通,最后確定為26號自觀到機(jī)房的通訊線路故障。這段通信線路采用光纖通訊,共1300多米,經(jīng)過十四年機(jī)場擴(kuò)建,有幾段線路上面坐上建筑物及鋪上硬化水泥地,還有因施工挖斷光纖9次,熔接點(diǎn)多,很難判斷是那段線路故障,而重新鋪設(shè)光纖線路成本高、時(shí)間長,會(huì)給飛行安全帶來更嚴(yán)重的影響,經(jīng)分析探討、研究,決定采用無線代替有線傳輸數(shù)據(jù)的方案,但需要將現(xiàn)有線設(shè)備進(jìn)行改造。
1.2.2 無線傳輸優(yōu)點(diǎn)
有線傳輸?shù)慕⑿枰诰螂娎|溝鋪設(shè)電纜,建設(shè)成本比較高,施工工期長,而無線傳輸以其靈活的的傳輸方式具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)綜合成本低,性能更穩(wěn)定,無須挖溝埋管,特別適合室外距離較遠(yuǎn)及已裝修好設(shè)備的場合,不受環(huán)境和工作內(nèi)容的限制;(2)安裝周期短、維護(hù)方便、擴(kuò)容能力強(qiáng);(3)組網(wǎng)靈活,即插即用,可擴(kuò)展性好,易實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。(4)設(shè)備維護(hù)比較容易,只需維護(hù)數(shù)據(jù)傳輸模塊,出現(xiàn)故障時(shí)能快速找出原因,恢復(fù)線路正常運(yùn)行;(5)無線傳輸是直線傳輸,洛陽北郊機(jī)場AWOS系統(tǒng)所處環(huán)境是相對開放的空間,沒有高大建筑物遮擋,不容易受外界電磁波的干擾,適合采用無線傳輸數(shù)據(jù)。
1.2.3 故障排除方案
經(jīng)研討,將系統(tǒng)運(yùn)行分為三部分:前端監(jiān)測采集、無線數(shù)據(jù)傳輸、服務(wù)中心數(shù)據(jù)接收處理。無線組網(wǎng)方案:FD12P(RS-485)、AWSS301(RS-232)采集的數(shù)據(jù)---外場串口服務(wù)器---外場網(wǎng)橋---機(jī)房網(wǎng)橋---機(jī)房串口服務(wù)器---MCU111---CDU服務(wù)器---用戶終端,即:采集數(shù)據(jù)通過外場的串口服務(wù)器有線傳輸?shù)骄W(wǎng)橋,網(wǎng)橋通過無線傳輸?shù)綑C(jī)房網(wǎng)橋,機(jī)房網(wǎng)橋通過有線再傳輸?shù)綑C(jī)房串口服務(wù)器。實(shí)現(xiàn)了無線傳輸,很好地解決了有線故障不能排除,造成系統(tǒng)癱瘓棘手問題。
1.2.4 ?實(shí)施措施
(1)將26自動(dòng)站AWS201和FD12P后端加裝串口服務(wù)器NPORT6450-T和網(wǎng)橋,在機(jī)房的MCU111通訊服務(wù)器前端加裝串口服務(wù)器NPORT5610和網(wǎng)橋;(2)配置網(wǎng)橋:在瀏覽器地址欄輸入相應(yīng)IP地址,登錄網(wǎng)橋,配置外場網(wǎng)橋IP:config-192.168.1.120及氣象樓網(wǎng)橋IP:config-192.168.1.121;(3)配置串口服務(wù)器:在瀏覽器地址欄輸入相應(yīng)IP地址,登陸串口服務(wù)器,配置外場服務(wù)器IP:NPORT6450 (NP60-26.dec_192.168.1.201,內(nèi)場服務(wù)器IP:NPORT5610(NP5610-16) 192.168.1.202;(4)配置好后,在外場和機(jī)房同時(shí)調(diào)整網(wǎng)橋的位置,查看網(wǎng)橋傳輸CCQ和鏈路質(zhì)量/信號強(qiáng)度達(dá)到最大值,直到接收信號最強(qiáng)(如圖三)。(5)外場采集的數(shù)據(jù)通過串口服務(wù)器,送到外場網(wǎng)橋,外場網(wǎng)橋通過無線傳輸將數(shù)據(jù)送到機(jī)房網(wǎng)橋,機(jī)房網(wǎng)橋通過有線送到機(jī)房串口服務(wù)器,再到MCU111通信機(jī),最后由氣象自動(dòng)觀測系統(tǒng)的CDU服務(wù)器處理,處理過的數(shù)據(jù)經(jīng)通訊線路分發(fā)到各個(gè)用戶終端。洛陽機(jī)場在調(diào)試無線信號時(shí),出現(xiàn)無論怎么調(diào)整場外和場內(nèi)兩個(gè)網(wǎng)橋的位置依然沒信號,最后判斷是外場網(wǎng)橋故障,替代后,稍微調(diào)整網(wǎng)橋位置,信號正常。
二、結(jié)束語
自觀通訊線路正常與否是決定數(shù)據(jù)是否傳輸關(guān)鍵,一旦故障,會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。所以在維護(hù)中要注意:(1)定期巡視設(shè)備,并做好傳感器的清潔,使其信號穩(wěn)定;(2)經(jīng)常巡檢通訊線路,沿途檢查有線通信鏈路的維護(hù)情況,尤其是各線路連接處情況,有沒線路老化、接觸不良;機(jī)房內(nèi)MCU111工作狀態(tài)也是判斷通訊線路故障與否的關(guān)鍵;(3)做好防雷工作,雷雨天氣,通訊線路可能感應(yīng)強(qiáng)雷的電磁感應(yīng)導(dǎo)致通訊線路破壞;(4)無線網(wǎng)橋維護(hù)時(shí),一定要注意在兩個(gè)網(wǎng)橋信號傳遞區(qū)域不能有高大的遮擋物,會(huì)導(dǎo)致信號不連續(xù)或者無信號。(5)技術(shù)人員要熟練掌握維護(hù)通訊設(shè)備的方法,針對突發(fā)故障具有高效處理能力。通過這些措施,盡可能保障氣象自動(dòng)觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸正常。
參 ?考 ?文 ?獻(xiàn)
[1]VAISALA MIDAS Ⅳ Automated Weather Observing System Documentation For Luoyng International Airport, System Users Guides[M],Delivery:4404521, 2004,pp.38-60
[2]VAISALA MIDASⅣAutomated Weather Observing System Users Guides[M],1999,PP.76-104