深圳機場二跑道自動觀測系統無線傳輸方案

王麗+++戴求淼+++李大海

摘 要：根據歷年故障統計，傳輸線路故障是自動氣象觀測系統故障的主要原因之一。因此建設備份傳輸方案對于自觀系統來說尤為重要。目前，深圳機場自動觀測系統數據主要依靠光纖通信，為解決單一光纖傳輸方式的隱患，文章講述一種基于5.8G頻段無線網橋傳輸方式，以 OBMAN自動觀測系統為基礎的無線傳輸方案，實現深圳機場二跑道自動觀測系統有線傳輸和無線傳輸雙備份。

關鍵詞：無線網橋；MOXA串口服務器；OBMAN；自動氣象觀測系統

引言

自動觀測系統是深圳機場安裝的重要氣象設備，提供跑道視程（RVR）、能見度（Visibility）、修正海平面氣壓（QNH）和風向風速等重要飛行要素，為管制員指揮決策、飛行安全提供保障。自動觀測系統是需要將外場各傳感器采集的數據傳輸到室內CDU服務器進行數據處理，因此傳輸部分顯得尤為重要。目前，深圳機場自動觀測系統主要以485的形式由光端機轉化成光信號，經光纖傳輸至機房經TS16MEI/MCU111處理后進入CDU處理，雖然近期已經建設成光纖環網傳輸，但近年來隨著機場周邊各種項目施工不斷增多，一旦由于施工造成光纖鏈路中斷，所有自動觀測數據將全部丟失，且很難在短時間內恢復，直接對飛行安全造成影響。因此，在自動觀測系統中研究一種新的傳輸備份方式顯得十分重要。

無線傳輸方案能夠有效解決單一光纖傳輸方式的隱患，實現自動觀測系統數據備份。文章以深圳機場二跑道為例，講述一種采用基于5.8G頻段無線網橋傳輸方式，以 OBMAN自動觀測系統為基礎的無線傳輸方案。

1 概述

目前深圳機場二跑道氣象業務運行的是Vaisala公司的AVIMET自觀系統，設備組成為3套LT31大氣透射儀、1套獨立風站、1套FD12P前向散射儀、2套MAWS301自動站、2套CL31云高儀。由于外場傳感器數據需傳輸到室內CDU服務器，才能進行數據的處理、分發和顯示。因此，要實現外場與室內CDU進行無線通信，首要的問題是選擇一種安全可靠的無線通信模式。其次是如何將外場自動觀測數據引入無線傳輸鏈路中。再者就是原始的傳感器數據如何在無線傳輸方案中進行處理、分發和顯示。

文章講述的深圳機場二跑道自動觀測系統無線傳輸方案，是采用基于5.8G公用頻段的電信級無線網橋設備進行通信，并利用MOXA串口服務器將原始數據轉化為UDP協議格式進行傳輸，而OBMAN自觀系統負責數據的計算、處理、分發及顯示。

1.1 無線網橋

網橋（Bridge），又叫橋接器，它是一種鏈路層實現局域網互連的存儲轉發設備。網橋有在不同網段之間再生信號的功能，需要成對使用。它可以有效聯接兩個LAN（局域網），使本地通信限制在本網段內，并轉發相應的信號至另一網段。

無線網橋，顧名思義就是無線網絡的橋接，它利用無線傳輸方式實現多個網絡之間搭建起通信的橋梁。文章采用的無線網橋是博創安泰的6450D，它工作在5.8GHz公用頻段，采用點對點（PTP）的傳輸模式，在塔臺設置一個中繼點，從而實現外場氣象自動觀測數據與室內處理系統的數據無線傳輸。

1.2 MOXA串口服務器

MOXA串口服務器，簡單的說就是一種網絡通訊接口轉換設備，它能將RS-232、RS485、RS422串口轉換成TCP/IP網絡接口，實現RS-232、RS485、RS422串口與TCP/IP網絡接口的數據雙向透明傳輸。使得串口設備能夠立即具備TCP/IP網絡接口功能，連接網絡進行數據通信，擴展串口設備的通信距離。文章中采用的MOXA串口服務器安裝在外場傳感器上，主要是將外場傳感器數據（RS485信號）轉化成網絡信號，利用UDP協議進行數據傳輸。

1.3 OBMAN自觀系統

OBMAN自觀系統符合《民用航空自動氣象觀測系統技術規范》（AP-117-TM-2012-03）和《民用航空氣象地面觀測規范》（AP-117-TM-02R1）。和Vaisala公司的AVIMET自觀系統類似，能夠測量、檢驗、顯示、保存并傳送氣象數據，為機場空管人員、觀測員、預報員和其他人員提供實時的地面氣象測量數據和編發報等功能。文章講述的無線傳輸方案中，OBMAN自觀系統主要是負責數據的計算、處理、分發及顯示。

2 無線傳輸方案設計

深圳機場二跑道自動氣象觀測系統在保持原有的光纖傳輸拓撲結構不變的情況下，新增二跑道16端、中間端和34端的無線傳輸方式。主要設計思路是：采用基于5.8G網橋的方式，實現外場傳感器數據與業務樓樓頂進行無線互聯，而 OBMAN自觀系統則負責進行數據處理、顯示和輸出。

由于機場二跑道和業務樓相隔距離遠，且中間有塔臺（高度為98米）、儲水罐等高大障礙物阻擋，因此外場無線網橋與業務樓樓頂無法直接進行無線通信，需在塔臺上加裝無線網橋設備，實現數據中轉，具體無線通信設備布設位置如表1所示。

該無線傳輸系統中，總共設計了4對網橋，在塔臺配置了4臺電信級網橋，其中有3臺與16端、中間端、34端的發射網橋進行點對點的通信，分別接收來自二跑道3個不同端的傳感器數據，剩下的1臺，通過交換機收集來自3個不同端的所有外場傳感器數據，并通過無線通信傳輸到業務樓。機房數據處理和顯示方面，安裝有1臺服務器、一臺交換機。無線網橋將由MOXA串口服務器轉換后的原始數據傳輸至交換機，服務器上安裝邁特力德（OBMAN）自主研發的自觀系統數據處理軟件，就可以進行邁特力德自觀數據的處理、顯示、輸出。具體拓撲圖見圖1。

2.1 無線傳輸原理

以深圳機場二跑道的16端為例，無線傳輸系統原理如下： MOXA串口服務器1（IP：192.168.1.70）將16端的云高儀CL31、大透LT31、自動站MAWS301和前散射儀FD12P四套傳感器的原始數據轉換為網絡信號，發送給16端發射網橋（IP：192.168.1.66），經無線方式傳輸至塔臺接收網橋（IP：192.168.1.67），再經塔臺發射網橋（IP：192.168.1.68）中繼發射至業務樓五樓的接收網橋（IP：192.168.1.69），再由五樓拉網線傳輸至三樓機房OBMAN交換機。最后進入邁特力德（OBMAN）自觀系統服務器進行數據處理，并分發到觀測、預報和塔臺等工作站進行界面顯示。

2.2 無線網橋和通信箱的安裝

16端網橋和通信機箱安裝在前散FD12P桿上，正對塔臺方向。在通信機箱內安裝MOXA串口服務器1（IP：192.168.1.70），將大氣透射儀、自動氣象站、云高儀和前散射儀的四路數據轉換為網絡信號，傳輸至16端發射網橋（IP：192.168.1.66），經過16端網橋傳輸數據至塔臺。而16端大氣透射儀、自動氣象站和云高儀三套傳感器的數據（RS485信號）則通過下滑臺機柜內的克隆端子并線，傳輸至前散射儀的TERMBOX，四路信號一起進入通信機箱。

中間端的發射網橋和通信機箱安裝在獨立風桿上，正對塔臺方向。通信機箱內安裝MOXA串口服務器2（IP：192.168.1.73），將大氣透射儀和獨立風桿的兩路數據轉換為網絡信號，傳輸至中間端發射網橋（IP：192.168.1.71），由網橋傳輸數據至塔臺。而中間端大氣透射儀傳感器的數據（RS485信號）則通過克隆端子并線，連接獨立風桿的TERMBOX，兩路信號一起進入通信機箱。

34端網橋和通信機箱安裝在自動氣象站MAWS301上，正對塔臺方向。在通信機箱內安裝MOXA串口服務器3（IP：192.168.1.76），將大氣透射儀、自動氣象站和云高儀的三路數據轉換為網絡信號，傳輸至34端發射網橋（192.168.1.74），經過34端網橋傳輸數據至塔臺。而34端大氣透射儀和云高儀兩套傳感器的數據（RS485信號）則通過下滑臺機柜內的克隆端子并線，傳輸至自動氣象站的TERMBOX，三路信號一起進入通信機箱。

塔臺3個接收網橋安裝于塔臺觀測平臺，分別接收從16端、中間端、34端三個發射網橋傳輸過來的數據，接收網橋安裝的位置需要對準相應端的發射網橋方向。3個接收網橋的POE網線經穿線孔進入觀察室內，將外場3端的數據接入交換機。塔臺發射網橋（IP：192.168.1.68）安裝于激光監視攝像頭安裝桿上，連接交換機，負責和業務樓進行無線互聯。

業務樓接收網橋安裝位置選擇在業務樓樓頂正對塔臺位置。業務樓接收網橋（IP：192.168.1.69）接收塔臺發射網橋傳輸過來的數據，并經POE網線進入三樓機房室內連接網管交換機（IP：192.168.0.234），最后由邁特力德自觀系統的服務器CDUC（IP：192.168.1.60）進行數據處理，并在觀測、預報和塔臺等工作站顯示邁特力德自觀界面數據。

2.3 OBMAN自觀系統界面顯示

無線傳輸鏈路將外場氣象傳感器數據傳輸至室內OBMAN自觀系統，該采用C/S客戶機和服務器架構，一方面服務器負責處理外場傳感器測量的原始數據，另一方面客戶端計算機安裝顯示、觀測、預報、機務、年月總簿等功能模塊。目前深圳機場在觀測、預報、塔臺以及機務席位都安裝了相應的工作站，實現AVIMET自觀系統和OBMAN自觀系統顯示界面雙備份。根據不同工作站的需求，OBMNA自觀系統設計不同的顯示界面，功能全面，界面友好。

3 結束語

深圳機場二跑道自動觀測系統在保持原有光纖傳輸拓撲不變的情況下，引入無線傳輸方案，采用高性價比的電信級WiFi網橋設備，點對點通信，方便靈活，基于5.8G公共頻段實現無線通信，無需申請，零運行成本。應用OBMAN自觀系統處理數據，實時準確，經過數據對比分析，修正海壓QNH、10分鐘能見度VIS、10分鐘跑道視程RVR與VAISALA自觀系統數據基本吻合，顯示界面友好，功能全面。同時，OBMAN自觀系統與VAISALA自觀系統相互獨立，能夠有效為深圳機場二跑道提供自動觀測系統的傳輸和數據的備份，為日后設備運行消除隱患。

參考文獻

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