ADWR雷達數據存儲不連續問題的診斷與分析

孫開榮，李 屾

ADWR 雷達是用于對臺風、暴雨、冰雹和龍卷等災害性天氣實施有效的監測和預警的新一代天氣雷達。本文依據ADWR 雷達數據存儲工作原理及關鍵點參數測量方法，提出了數據存儲不連續問題的診斷與分析流程及排除方法，并通過一次合肥新橋機場ADWR 雷達數據存儲不連續問題的診斷與分析的案例分析，對該方法進行了驗證，可以為其他類似天氣雷達數據存儲問題提供借鑒。

1 ADWR 雷達數據采集存儲工作原理

ADWR 雷達由天線饋線分系統、發射分系統、接收分系統、信號處理/監控分系統、伺服分系統、終端分系統以及電源分系統7 個部分組成。發射機為輻射源的饋線提供射頻脈沖功率，發射分系統采用全相參放大鏈式，用直射式多腔高功率速調管進行充分放大，充分利用速調管大功率、高增益性能。在工作過程中同時可以監測有關重要參數、高壓工作的累計時間以及工作狀態指示和故障狀態指示。接收分系統主要對射頻回波信號進行放大、下變頻處理，得到60MHz 中頻回波信號送至數字中頻接收機；同時接收機還產生雷達系統所需的各種頻率本振信號、時鐘信號等、發射激勵信號、標定信號等。ADWR 雷達伺服分系統能夠接收伺服分機本地控制鍵盤發出的操作指令或雷達控制維護終端經信號處理/監控分系統送來的控制指令，經過相應軟件的運算和處理，產生驅動信號去控制天線作多種方式的掃描運動，以滿足氣象探測的需要，同時接收天線位置(方位角和仰角)信息，并經過量化后送往信號處理/監控分系統。

信號處理/監控分系統對接收機輸出的兩路中頻信號進行采樣、抽取，然后通過光纖將兩路16位正交的I、Q 信號輸出至信號處理器中，信號處理對兩路I、Q 信號作DVIP 處理，得到反射率的估值，即雷達回波強度Z；對I、Q 信號進行脈沖對處理或快速傅里葉變換處理方法計算平均多普勒速度V 和速度譜寬W；對I、Q 信號進行地雜波等處理，得到濾波后的Z、V、W 三要素并通過網絡輸出至終端分系統。主監控主要負責與其它各分系統進行通訊以實現對雷達整機的實時監視與同步控制。信號處理自檢數據庫主要用于檢測系統內部的信號是否正確。當雷達出現故障時，如果檢測到的自檢數據庫的數據與寫入的數據相同，則認為本板或是本系統的工作是正常的，故障不在該分系統。如果檢測到的數據與自檢數據庫中的數據不同，說明該分系統出現故障，應該更換數字信號處理板。

信號處理系統是否進入自檢狀態，由控制維護軟件控制，控制維護軟件發出自檢指令即進入自檢狀態，通過控制維護軟件對信號處理器工作方式進行設置。當雷達進行VOL 掃描時，控制維護軟件在VOL 掃描結束后自動進行數據存儲，VOL 掃描時間大約為6 分鐘，即進行VOL 掃描時，每6 分鐘存儲一份原始數據，每份原始數據壓縮前約為30MB。終端分系統對ADWR 雷達探測到的原始數據進行采集，形成原始數據文件，同時實時顯示回波圖像，提供給各終端用戶分析使用和對系統的工作狀態進行監測。數據采集能實時地從雷達信號處理/監控系統采集三要素（Z、V、W）、相應的仰角、方位以及其它相關參數。

2 故障現象及消除方法

2.1 故障表現形式

1）服務器數據存儲不連續問題，表現形式為數據處理服務器在長時間運行后，會出現數據不存儲現象，檢查發現數據處理軟件（ADWRPG）與數據服務軟件（ADWRDS）自動退出。

2）存儲數據在某一個方位上有數據缺失現象，無法形成完整的氣象回波數據，對用戶對產品的使用產生影響。

2.2 故障原因概述

1）服務器數據存儲不連續問題：ADWRPG 和ADWRDS 軟件的主要功能是保存原始數據、制作氣象產品和圖片同時對這些數據進行分類存儲、入庫，軟件不存儲數據或自動退出可能由以下原因引起：

（1）服務器感染病毒，病毒軟件導致終端軟件程序被損壞并異常退出；

（2）雷達頭數據異常，造成軟件參數錯誤退出；

（3）氣象產品制作過程中出現問題造成軟件錯誤退出；

（4）遠程桌面連接引起一些不可預見的問題，造成軟件退出。

2）存儲數據在某一個方位上有數據缺失現象：終端軟件在存儲數據過程中出現漏數據的現象，可能原因如下：

（1）轉臺內旋轉變壓器故障，引起的伺服角碼錯誤；

（2）信號處理送至終端的方位角度數據有時出現錯誤；

（3）終端軟件在數據存儲時出錯造成數據缺失。

2.3 處理過程及措施

對于服務器數據存儲不連續問題采取如下處理過程及措施：

1）重新安裝服務器、工作站和用戶終端的操作系統，對硬盤進行格式化并重新安裝終端軟件，考機運行后軟件問題依然存在。

2）禁止使用遠程桌面連接，考機運行后軟件問題依然無法排除。

3）現場監視ADWRDS 軟件，發現VAD 產品有時會造成軟件進程中斷，從而引起軟件退出，數據存儲中斷。將引起VAD 產品出錯的原始數據進行分析后發現，是由于VAD 產品動態庫中某一參數錯誤引起進程中斷。對VAD 產品動態庫進行修正后，采用兩臺服務器同時考機進行驗證，其中一臺制作VAD產品，另外一臺不制作VAD 產品。然后進行連續運行考機驗證。

4）在連續運行約1 周之后，兩臺服務器再次出現ADWRPG 軟件退出的現象，ADWRCM 運行正常。經過分析認為是ADWRPG 軟件在與ADWRCM 軟件通訊時出現異常，造成ADWRPG 軟件非正常退出，經過故障排除攻堅小組進行詳細討論之后，建議對當前軟件工作模式進行改進。在數據處理服務器中安裝數據存儲軟件（ADWRSE）、ADWRPG 軟件和ADWRDS 軟件，采用多進程工作方式，能夠提高應用軟件運行效率和運行穩定性。具體軟件分項功能如下：

（1）ADWRSE 軟件功能是進行原始數據存儲；（2）ADWRPG 軟件功能是根據ADWRSE 軟件存儲的原始數據制作氣象數據產品；

（3）ADWRDS 軟件功能是將原始數據和氣象數據產品制作成圖片數據并將所有數據分類、壓縮入庫。

5）將改進后的服務器軟件安裝在其中一臺工作站中進行考機驗證，持續運行未重復出現數據存儲中斷現象。

6）將兩臺數據處理服務器更新為新的軟件工作模式，通過實際運行觀察，數據存儲中斷問題得到根本解決。

針對存儲數據在某一個方位上有數據缺失現象采取如下處理過程及措施：

1）主動更換方位旋轉變壓器，經過長時間考機，故障現象仍然偶爾出現。

2）通過終端軟件在線獲取信號處理輸出角度數據，發現存在角度輸出不連續現象，有角度跳變，從而影響數據質量，在數據中出現“缺口”。

3）通過信號處理器在線獲取伺服輸出角度數據，發現數據存在干擾現象，引起信號處理輸出角度出現錯誤值。發現這個現象之后及時將當前角度數據傳輸方式由TTL 電平改為RS232 串口，提高抗干擾能力，并進行了現場改進。改進后，通過信號處理器在線獲取伺服輸出角度數據，無干擾現象，再次考機驗證，故障現象出現概率明顯降低，但是偶爾仍然存在。

4）對伺服控制程序進行改進，優化角度取數時鐘，增加角度數據輸出判斷算法；在終端軟件中增加角度判斷算法，去除由干擾引起的錯誤角度數據。通過以上處理方法，數據有“缺口”問題得到解決。

3 小結及經驗

我們可以得到服務器數據存儲不連續問題是由多種綜合原因造成的，VAD 產品動態庫存在不完善的地方，軟件工作模式不合理，操作系統遠程桌面連接存在自身的漏洞。通過修正動態庫，采用新的軟件工作模式運行同時關閉遠程桌面連接，通過長時間的拷機未再次發生問題。存儲數據在某一個固定的方位上有數據缺失的現象，是由于伺服控制程序和傳輸方式存在不完善的地方，改進后問題得到解決。由于上述問題定位故障點困難，所以本例的雷達數據存儲不連續問題故障對于其他的雷達數據存儲故障有很大參考價值。