摘要：隨著國內民航氣象事業(yè)的不斷發(fā)展，自動氣象觀測系統(tǒng)已經(jīng)成為民航氣象設備系統(tǒng)中不可或缺的一部分，其穩(wěn)定性也直接影響著民航氣象對外服務的質量。智慧氣象監(jiān)測儀在氣象設備維護工作中給機務員的工作效率帶來極大的提高，在整個自動氣象觀測系統(tǒng)中，原始的氣壓值一般由安裝在跑道邊的氣壓儀測量提供，輸入到系統(tǒng)主機后進而計算出場面氣壓QFE、修正海壓QNH等必須顯示在用戶界面的要素。本文將以芬蘭vaisala公司的自動氣象站MAWS301為例，簡述其氣壓值在用戶界面偶發(fā)丟失的分析、排查過程。

關鍵字：自動氣象觀測系統(tǒng)；氣壓傳感器；故障分析；排查

自動氣象站MAWS301和 PTB330氣壓儀概述

自動氣象站MAWS301

自動氣象站MAWS301主要由風速傳感器、風向傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器、雨量傳感器、數(shù)據(jù)采集器以及電力系統(tǒng)等構成。其中以數(shù)據(jù)采集器QML201為核心，其余各要素傳感器分別以不同的傳輸方式與其相連接。數(shù)據(jù)采集器將各傳感器原始數(shù)據(jù)接收后，通過模數(shù)轉換、算法處理等操作，再按照設置的時間間隔將各要素數(shù)據(jù)以RS-485、RS- 232、modem等傳輸方式推送到系統(tǒng)服務器，由服務器進行后續(xù)數(shù)據(jù)處理工作，并最終顯示在用戶界面。

PTB330氣壓儀

P TB330系列氣壓計使用vaisala開發(fā)的BAROCAP硅電容絕對壓力傳感器進行大氣壓測量。其內部配有一個、兩個或三個這樣的氣壓計模塊。在整個MAWS301自動站的構造中，PTB330與數(shù)據(jù)采集器相隔很近，因此氣壓計一般采用RS-232傳輸方式與數(shù)據(jù)采集器相連。采用這種傳輸方式的時候，數(shù)據(jù)采集器QML201內部需要插入一塊與之相匹配的DSU232模塊。在這樣的連接情況下，便可以使用數(shù)據(jù)采集器的維護口，對氣壓計進行透傳連接，進而對氣壓計做一些相關配置。

故障現(xiàn)象及其故障分析

故障現(xiàn)象

根據(jù)用戶描述，長期以來，在用戶顯示界面的QNH值和QFE值會偶而發(fā)生同時丟失現(xiàn)象，丟失時間幾秒到幾十秒、一分鐘不等。維護人員查看相關歷史記錄，氣壓數(shù)據(jù)確實有丟失情況。

故障分析

由于用戶界面的相關氣壓值丟失的持續(xù)時間很短，且發(fā)生丟失情況的時間毫無規(guī)律，非常偶然，所以無法在出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的時間內進行常規(guī)的檢查和操作。針對類似于這種比較特殊的故障現(xiàn)象，只能通過從數(shù)據(jù)源到終端顯示、從供電設施到傳輸線路、從軟件到硬件的整個系統(tǒng)一步步詳細分析和排查才能確定故障點。

首先需了解從數(shù)據(jù)源到終端顯示的整個傳輸線路，如圖1所示。

根據(jù)傳輸線路可以知道，風速、風向、溫度、濕度、氣壓等數(shù)據(jù)首先均由數(shù)據(jù)采集器收集，傳送到服務器，經(jīng)過服務器處理后顯示在界面。查看歷史記錄，發(fā)現(xiàn)在氣壓數(shù)據(jù)丟失的同一點次，溫濕度數(shù)據(jù)正常接收和顯示。因此按照常規(guī)故障分析經(jīng)驗，可以首先排除它們的共同節(jié)點故障。也就是說，在氣壓數(shù)據(jù)丟失的時刻，可以判定數(shù)據(jù)采集器是正常工作的，傳輸線路是穩(wěn)定的。而氣壓傳感器和數(shù)據(jù)采集器使用的是同一個15V供電端子，因此可以判定供電也是正常的。通過以上分析和排除，在數(shù)據(jù)丟失的點次，可疑的故障點有兩個：氣壓傳感器自身沒有數(shù)據(jù)輸出，或者是服務器的氣壓計算服務停止。

對于每個傳感器原始數(shù)據(jù)，服務器均有相應的一項計算服務，這些服務是單獨運行的。有可能氣壓計算服務停止導致數(shù)據(jù)丟失，但查看歷史記錄發(fā)現(xiàn)在數(shù)據(jù)丟失的時候，服務器并未收到氣壓傳感器發(fā)送來的原始數(shù)據(jù)。因此，最可疑故障點為氣壓傳感器本身。

故障排除措施

按照正常排故思路，應該直接更換氣壓傳感器的備件進行觀察，但上文中提到跑道三端的氣壓計均有類似的數(shù)據(jù)偶發(fā)丟失情況。三個氣壓計均故障的概率很小，由此也可以推斷出故障點為氣壓傳感器的某個共同性質。使用維護終端連接數(shù)據(jù)采集器，可以在界面中看到數(shù)據(jù)以報文形式自動推送。每三秒鐘推送一次風數(shù)據(jù)，而溫度、濕度、氣壓、雨量、狀態(tài)信息等均為一分鐘推送一次。在第1章節(jié)中介紹過，這些數(shù)據(jù)是通過不同傳輸方式、不同物理通道與數(shù)據(jù)采集器連接的。他們的傳輸是獨立的，互相之間沒有影響。如果氣壓傳感器自身故障，則數(shù)據(jù)采集器中便會沒有氣壓數(shù)據(jù)的顯示，而不影響其他數(shù)據(jù)，這也符合故障現(xiàn)象。

在連續(xù)輸出數(shù)據(jù)的界面，輸入如下命令，進入氣壓傳感器：

open

open DSU232_0_1

同樣，在氣壓計正常輸出數(shù)據(jù)的情況下，也會看到氣壓數(shù)據(jù)以報文形式每隔一分鐘輸出一次。只是報文格式與數(shù)據(jù)采集器中的不同，這里的更為詳細，包括三個氣壓模塊的值、平均值、氣壓變化趨勢等。這里的輸出格式是可以配置的，對應命令為form，格式是有一定限制的，由固定的字符和一些空格組成，配置不正確的話會導致氣壓傳感器無法輸出。由此可以發(fā)現(xiàn)，氣壓傳感器會因為配置的問題無法輸出數(shù)據(jù)。通過查閱資料和在備件上面做實驗，氣壓傳感器的常規(guī)配置有：

addr 修改氣壓計的ID

form 設置輸出格式

intv 設置輸出間隔

seri 設置端口速率

smode 轉換傳輸模式

這些命令都可能導致氣壓計不輸出數(shù)據(jù)，但是相關配置基本是出廠的默認配置，也沒有人去修改。在用戶界面氣壓能夠有效且長期正常顯示，只是偶爾丟失，說明這些配置是穩(wěn)定可靠的。

可以確定，在數(shù)據(jù)丟失的時刻，數(shù)據(jù)采集器沒有向服務器推送氣壓數(shù)據(jù)。上文講過，數(shù)據(jù)采集器一分鐘推送一次氣壓數(shù)據(jù)。而數(shù)據(jù)采集器接收來自氣壓計的數(shù)據(jù)頻次取決于氣壓計輸出間隔的配置。通過查閱資料，了解到數(shù)據(jù)采集器的采集機制，比如氣壓一分鐘輸出的數(shù)據(jù)是數(shù)采器在這一分鐘內接收到的來自氣壓計的最后一次有效數(shù)據(jù)。也就是說，一分鐘內數(shù)采器收到兩次氣壓數(shù)據(jù)，如果第二次有效，則顯示第二次；一分鐘內收到六次，第六次有效，則顯示第六次。通過這一原理，查看氣壓計的輸出間隔，發(fā)現(xiàn)被設置為一分鐘。這樣一來，數(shù)采器每分鐘只能收到一次氣壓數(shù)據(jù)。如果一切正常，這樣配置是沒問題的，但氣壓傳感器作為戶外的持續(xù)供電工作設備，要求每分鐘都必須正常有效輸出數(shù)據(jù)，就會產(chǎn)生隱患。比如某一時刻氣壓孔被小蟲子堵一下，又或者內部運算在某一分鐘出錯等原因，均會導致偶然的氣壓數(shù)據(jù)丟失。而如果將氣壓計的輸出間隔設置小一些，10秒或15秒，數(shù)采器在一分鐘內能夠接收6或者4次氣壓數(shù)據(jù)，這樣對氣壓計的容錯率就高了很多，能夠基本保證數(shù)采器每分鐘都能收到有效氣壓數(shù)據(jù)。

>intv 10 s

Output intrv. ： 10 s

>r

最終，使用intv命令將氣壓計的輸出間隔設為10秒。后續(xù)觀察中，用戶未反映再有氣壓丟失情況，查看歷史記錄，也無原始數(shù)據(jù)丟失情況。