韶關CINRAD/SA天氣雷達一次虛警故障的排除

巫 喬，鐘小明，董根銘，朱永兵

(廣東省韶關市氣象局，廣東 韶關 512026)

1 引言

新一代天氣雷達投入業務運行以來，在雷達故障分析和故障維護技術方面已經積累了一些經驗，其中干擾信號使控保系統引起虛假故障的情況占了一定比例，李泳澤、吳少峰、鄺家豪等人分別對各自臺站CINRAD/SA 天氣雷達出現的雜波干擾引起虛警故障的情況進行了成因分析［1－3］。CINRAD/SA 天氣雷達系統結構和信號流程復雜，隨著天氣雷達使用時間的增長，元器件的老化，由干擾信號引起的故障將不可避免的增多。該文對韶關CINRAD/SA 天氣雷達由干擾信號引起的報警進行了成因分析，為以后處理此類故障提供參考。

2014年1月20 —28日雷達報警頻繁，達到20余次，在雷達軟件RDASC 系統的報警文件中出現如下的故障報警信息:PEDESTAL INTERLOCK OPEN(天線座互鎖打開)，STANDBY FORCED BY INOP ALARM(不可工作報警強制系統待機)。此次報警嚴重影響了雷達資料正常采集和傳輸，站內維護人員經過多次維護，終于在28日晚上解除報警現象，最終在汛前巡檢時根本解決報警問題，使雷達恢復正常運行。

2 故障判斷

2.1 虛警判斷

當“天線座互鎖打開報警”發生以后，天線強制停轉，需要值班人員重新啟動RDASC 控制程序，雷達才能重新恢復正常運行，但幾個或者十幾個小時后，雷達會再次報警“天線座互鎖打開”，再次造成雷達系統強制待機，再次重啟RDASC 控制程序后雷達又能恢復正常運行，如此反復。因此，站內維護人員首先判定此報警為虛警，報警由干擾信號引起。

2.2 報警信號傳輸通道

根據報警信息，找出報警信號傳輸通道來確定可能出現問題的節點。“天線座互鎖打開”的報警信號傳輸通道是:安全開關→上光端機(天線所有信號、狀態信息傳輸都通過光纖傳輸)→上光纖板→光纖→下光纖板→DAU 底板(轉換光纖傳輸過來的信號)→DCU(數模信號轉換，傳給RDA 計算機處理)。

3 故障維護過程

①天線座互鎖打開報警為起保護作用的安全報警，防止有人員在天線罩內而天線處于運轉狀態的情況，起始報警信號位于天線座內的安全開關處。維護人員初步判斷報警是由于天線座內安全開關連線或接觸不良引起的，經過兩次簡單緊固安全開關幾條連接線的線頭，但是報警沒有消除。

②在第1 次維護無效果后，維護人員又著手從信號傳輸鏈路上檢查，根據敏視達公司提供的資料，出現天線座互鎖打開報警的關鍵器件是上光纖板的D24、D32 和U31。由于本站備件庫里有上光纖板，故維護人員首先更換上光纖板，但是虛警仍然沒有消除。

③在第2 次維護過程之后，基本排除上光纖板沒有問題。維護人員著手檢查下光纖板(站內無下光纖板備件)，站內人員打開下光纖板電路圖，找到和天線座互鎖相關的電路圖部分(圖1)。

圖1 下光纖板天線座互鎖信號傳輸略圖

為了消除虛警信號，維護人員在U13 的2 腳信號接濾波電容104，虛警仍然存在。維護人員又將下光纖板上P2 的A01 腳的PEDESTAL INTERLOCK 信號接上濾波電容104，但是雷達運行經過一段時間后虛警仍然存在。故站內維護人員判斷虛警不是由下光纖板產生，將兩個濾波電容取下。

④經過前面的維護過程后，虛警仍然存在，而數字采集單元大底板維護相對困難，并且此部件出問題可能性較小，故將檢查對象轉為數字控制單元，找出相關的電路圖部分(圖2)。

將圖2 所示的座鎖定信號M 點接地，經過一段時間觀察后，“天線座互鎖打開”報警消失，但是虛警故障并沒有從根本上解除，只是將此報警短接了，讓報警信號永遠處于低電平，所以需要更深層次的維護來解除報警。

圖2 數字控制單元天線座互鎖信號傳輸略圖

⑤經過第4 次維護后，“天線座互鎖打開”報警消失了，在短時間內保證了雷達系統正常運行，但報警問題沒有根本解決。在2014年的汛前巡檢中，臺站維護人員向巡檢工作人員描述了此次維護過程，巡檢人員認為臺站人員的維護過程是正確的，但是忽略了一個問題，那就是光纖鏈路傳輸會放大信號，雜波信號可能會在傳輸過程中被放大了，所以在下光纖板上接濾波電容，電容并不一定能濾除已經放大了的雜波，雜波的存在引起了報警。雖然站內有上光纖板備件，更換后報警仍然存在，但是引起報警的雜波信號并不一定是由上光纖板自己產生，周圍的電子器件和電路也可能會產生雜波，巡檢人員認為要根本解決此報警，還是應該從上光纖板著手。在巡檢人員的提議下，將上光纖板的74LS244 芯片的17 腳接上濾波電容104，以濾除可能產生的雜波干擾信號，然后將在第4 次維護過程中短接的報警斷開，雷達經過一段時間的運行，報警沒有再發生，至此從根本上解決了問題(圖3)。

圖3 上光纖板天線座互鎖信號傳輸略圖

本次故障的原因是:在上光纖板周圍的電子元器件或者電路中的寄生振蕩器，偶爾產生干擾信號(雜波)，傳輸到計算機后被判斷為真實報警信號，引起報警。

4 結束語

目前，在CINRAD/SA 天氣雷達的保障工作中，大多數維護工作都定在“模塊”一級，憑借CINRAD/SA 天氣雷達故障的自檢系統，再結合故障現象和實際經驗，臺站對“模塊”一級的故障判斷和定位并不困難。但是，通過韶關站這次的維護過程可以看出，并不是所有的故障維護都可以通過更換“模塊”來解決的，維護人員應該更深層次進入“芯片/元件”一級的維護，逐步完善認識各單元詳細的原理框圖和積累維護經驗，以提高雷達保障能力。

［1］李泳澤，黃衛東，等. 天氣雷達天伺系統的虛警故障分析［J］. 廣東氣象，2012，34(6):61－63.

［2］吳少峰，李源鴻，郭澤勇. CINRAD/SA 雷達分系統常見故障的分析處理［J］. 氣象水文海洋儀器，2009，(3).

［3］鄺家豪，胡東明. 湛江新一代天氣雷達天線一次傳輸干擾故障的排除［J］. 廣東氣象，2011，33(1):2－71.