氣象自動觀測系統通訊線路重大故障解決方案的研究

張占文

【摘要】 ? ?氣象自動觀測系統（簡稱AWOS）是用來測量、處理、顯示、存儲及發布氣象數據信息，為飛行、空管、氣象預報人員等提供能見度、壓力、溫度等實時數據，系統正常與否直接影響飛行安全。洛陽北郊機場AWOS系統采用有線通信方式傳輸數據，本文針對因通訊線路故障導致AWOS系統癱瘓的問題進行研討，提出傳輸數據流由無線代替有線傳輸的改造方案，很好地解決了排除此類故障的方法。

【關鍵詞】 ? ?AWOS ? ?故障 ? ?改造 ? ?無線傳輸

引言

氣象自動觀測系統是保障飛行安全的重要氣象設備，能自動測量氣壓、氣溫、相對濕度（或露點）、風向、風速和雨量等常規氣象要素，還能測量跑道視程、云和天氣現象，并將測量數據通過通訊線路傳到塔臺、預報、調度等需求用戶，為飛行安全提供必需的氣象資料。尤其在大風、低能見度等危險天氣，此系統的正常與否直接影響飛行安全。洛陽機場使用的是芬蘭VAISALA公司生產的MIDAS IV AWOS，在運行過程中，出現很多疑難故障，通訊線路故障是其中之一。外場傳感器采集的數據不能通過通訊電纜及光纖傳輸到服務器及用戶終端，導致整個系統運行癱瘓，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，而采取其它替代方式傳輸數據的問題進行探討與研究，制定解決方案，并成功實施，使通訊線路暢通，確保系統不間斷運行，準確獲得實時氣象數據。

一、氣象自動觀測系統

1.1工作原理

洛陽北郊機場AWOS系統由外場設備和室內設備組成。外場設備是位于08號和26號跑道附近特定測量點的各種氣象傳感器及自動氣象站、長距離的通訊線路組成;室內設備是由通信單元MCU111、中央處理單元CDU、光纖收發器、8個用戶終端等組成。系統將外場傳感器采集的風、溫、壓、雨、云等實時數據經通信線路傳到氣象樓機房內的通信機MCU111上，再由中央處理單元CDU計算、處理，處理過的數據經通訊線路傳送到用戶終端，供用戶隨時查看實時氣象數據。數據采集與分發依賴于通訊線路是否正常工作，室外采集數據是通過電纜傳到CDU服務器，服務器分發數據是通過光纖傳到各個用戶終端，由于用戶終端比較多，傳輸節點比較復雜，排故比較困難。（圖1為外場設備簡要框圖、圖2為室內設備簡要框圖）

1.2通訊線路

1.2.1故障原因

洛陽北郊機場從2006年安裝氣象自動觀測系統以來，每年都有因通訊線路方面原因產生故障，導致原因大都是因為光纖收發器故障、modem板故障、MCU111端口故障、交換機故障、施工挖斷光纖故障等原因。其中最難修復是2020年7月通訊線路故障，26號的FD12P、AWSS301采集的數據一直傳不到服務器上，前后對軟、硬件排查故障幾天，確定是通信線路故障，過程復雜，難度很大。先后分段排查了室外電源、傳感器、自動站，室內的MCU111、服務器軟件是否正常，最后用數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行測量，有一根線路測量數值顯示接近0Ω，說明該線路有暢通;有一根測量數值很大，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，經過十四年機場擴建，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，熔接點多，很難判斷是那段線路故障，而重新鋪設光纖線路成本高、時間長，會給飛行安全帶來更嚴重的影響，經分析探討、研究，決定采用無線代替有線傳輸數據的方案，但需要將現有線設備進行改造。

1.2.2 無線傳輸優點

有線傳輸的建立需要挖掘電纜溝鋪設電纜，建設成本比較高，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點：（1）綜合成本低，性能更穩定，無須挖溝埋管，特別適合室外距離較遠及已裝修好設備的場合，不受環境和工作內容的限制;（2）安裝周期短、維護方便、擴容能力強;（3）組網靈活，即插即用，可擴展性好，易實現數據的遠程傳輸。（4）設備維護比較容易，只需維護數據傳輸模塊，出現故障時能快速找出原因，恢復線路正常運行;（5）無線傳輸是直線傳輸，洛陽北郊機場AWOS系統所處環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據。

1.2.3 故障排除方案

經研討，將系統運行分為三部分：前端監測采集、無線數據傳輸、服務中心數據接收處理。無線組網方案：FD12P（RS-485）、AWSS301（RS-232）采集的數據---外場串口服務器---外場網橋---機房網橋---機房串口服務器---MCU111---CDU服務器---用戶終端，即：采集數據通過外場的串口服務器有線傳輸到網橋，網橋通過無線傳輸到機房網橋，機房網橋通過有線再傳輸到機房串口服務器。實現了無線傳輸，很好地解決了有線故障不能排除，造成系統癱瘓棘手問題。

1.2.4 ?實施措施

（1）將26自動站AWS201和FD12P后端加裝串口服務器NPORT6450-T和網橋，在機房的MCU111通訊服務器前端加裝串口服務器NPORT5610和網橋;（2）配置網橋：在瀏覽器地址欄輸入相應IP地址，登錄網橋，配置外場網橋IP：config-192.168.1.120及氣象樓網橋IP：config-192.168.1.121;（3）配置串口服務器：在瀏覽器地址欄輸入相應IP地址，登陸串口服務器，配置外場服務器IP：NPORT6450 （NP60-26.dec_192.168.1.201，內場服務器IP：NPORT5610（NP5610-16） 192.168.1.202;（4）配置好后，在外場和機房同時調整網橋的位置，查看網橋傳輸CCQ和鏈路質量/信號強度達到最大值，直到接收信號最強（如圖三）。（5）外場采集的數據通過串口服務器，送到外場網橋，外場網橋通過無線傳輸將數據送到機房網橋，機房網橋通過有線送到機房串口服務器，再到MCU111通信機，最后由氣象自動觀測系統的CDU服務器處理，處理過的數據經通訊線路分發到各個用戶終端。洛陽機場在調試無線信號時，出現無論怎么調整場外和場內兩個網橋的位置依然沒信號，最后判斷是外場網橋故障，替代后，稍微調整網橋位置，信號正常。

二、結束語

自觀通訊線路正常與否是決定數據是否傳輸關鍵，一旦故障，會導致整個系統癱瘓。所以在維護中要注意：（1）定期巡視設備，并做好傳感器的清潔，使其信號穩定;（2）經常巡檢通訊線路，沿途檢查有線通信鏈路的維護情況，尤其是各線路連接處情況，有沒線路老化、接觸不良;機房內MCU111工作狀態也是判斷通訊線路故障與否的關鍵;（3）做好防雷工作，雷雨天氣，通訊線路可能感應強雷的電磁感應導致通訊線路破壞;（4）無線網橋維護時，一定要注意在兩個網橋信號傳遞區域不能有高大的遮擋物，會導致信號不連續或者無信號。（5）技術人員要熟練掌握維護通訊設備的方法，針對突發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觀測系統數據傳輸正常。

參 ?考 ?文 ?獻

[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