MCU111在民航氣象中的應用
2014-06-19 18:50:39唐麗文鐘華
現代電子技術 2014年9期
唐麗 文鐘華
摘 要： 芬蘭自動觀測系統是一種集常規氣象要素、云、天氣現象等傳感器以及相應監控和遠程顯示的集成自動化系統，廣泛應用于各大民航機場。為實現系統內的良好通信，VAISALA公司采用了MCU111通信單元，該單元支持RS 485，RS 232及modem三種信號模式，并可根據應用需求實現不同模式間的轉換，且具有工作穩定、信號傳輸質量高以及良好的安全性等特點。
關鍵詞： 自動氣象觀測系統； 氣象參數； MCU111； 系統結構
中圖分類號： TN911.7?34； TP73 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）09?0160?03
0 引 言
隨著我國民航事業的高速發展和近年來復雜天氣的不斷涌現，為保障飛行安全和航班正常，芬蘭AWOS系統被廣泛應用于國內各民用機場，承接著向航空氣象用戶和空中交通管制用戶提供實時機場跑道地面天氣狀況，輔助氣象人員準確編發報和空中交通管制員做出正確決策的重要任務。
氣象自動觀測系統主要由室外傳感器和室內分析、處理、顯示系統兩大部分組成。MCU111作為自動觀測系統的核心單元之一，是室內外設備間溝通的橋梁，負責采集外場傳感器數據、與室內CDU進行數據交換，將處理后數據傳送至工作站和用戶終端等[1?4]。MCU111故障將導致整個自動觀測系統數據丟失，系統癱瘓，對航空安全造成重大影響。因此，熟練掌握MCU111的維護維修操作尤為重要。
1 AWOS系統組成
機場氣象自動觀測系統（Automatic Weather Observation System，AWOS）是為航空器起飛、著落提供各種氣象參數的助航設備[5]，是航空氣象服務保障中必不可少的重要氣象探測設備。它由各種氣象傳感器、通信單元、中央處理單元、數字顯示面板和用戶終端組成，集成了氣象要素測量、數據采集、處理分析和數據顯示、存儲等多種功能，能夠為用戶提供實時多類氣象數據，并可向氣象數據庫和其他氣象信息服務系統提供數據源。以桂林機場為例，其典型配置如圖1所示，可對機場跑道周邊及其延長線范圍內的風向、風速、降水、溫度、露點、氣壓、天氣現象、能見度、RVR、云底高度、背景光亮度等影響飛行的重要氣象要素進行測量分析和傳送儲存[6?8]。
圖1 AWOS典型配置
2 MCU111內部結構
通信單元MCU111是設計用于實現AWOS系統室內外設備通信的集成單元，外部包含有多達16路的modem或RS 485信號插槽，以及一個Ethernet口和數個RS 232接口（COM1～COM4）。其結構如圖2所示，內含16端口RS 232/Ethernet轉換[9?10]器TS16、MCB111母板和數塊DMX501/DSI485A子模塊。其信號數據流為：
（1） Ethernet接口設備與modem/RS 485接口設備（如外場傳感器、數字顯示及燈光設置單元）間的數據通信。由TS16、MCB111、DMX501/DSI485A及信號插槽共同完成，插槽用于引接外部信號線，DMX501/DSI485A用于modem/RS 485信號的接收、發送，MCB111、TS16則分別實現modem/RS 485與RS 232及Ethernet與RS 232的信號轉換；
（2） Ethernet接口設備與RS 232接口設備（如氣象數據庫通信系統、觀測編發報系統）間的數據通信。由TS16轉換器連接相應設備實現。
圖2 MCU111內部結構
3 日常維護維修
3.1 安裝
MCU111交付使用時，首先需確定安裝是否正確：
（1） 依次將TS16、MCB111固定安裝在MCU內部、并根據機場設備配備及端口使用情況將DMX501/DSI485A子模塊插入母板相應位置；
（2） 按系統需求正確連接TS16與MCB111端口間接線，確保所有信號線、電源線連接正常；
（3） 依據端口分配將用于民航氣象數據庫系統、觀測編發報系統的TS16端口與MCU背面串行口（例如COM2、COM3）相連；
（4） 為方便后期維護，將母板SERV1或SERV2端口引接至MCU背面串行口（COM1）。
3.2 外部信號線連接
MCU外部信號線的連接主要包括：
（1） 16路插槽接線。按機場設備配備情況分別在相應插槽內卡入各外場傳感器modem線、燈光級數信號線、DD50、WD50數字顯示信號線等。
（2） 串行通信口（COM口）接線。COM1用于連接串行維護線，以便對MCB111端口配置進行維護更改；COM2連接民航氣象數據庫系統，向數據庫提供實時AWOS自觀數據輸出；COM3與觀測編發報系統相連，用于為編發報軟件提供所需氣象參數；其余COM口可用于系統擴展。
（3） Ethernet口接線。連接網絡交換機，實現MCU、CDU及其他工作站間網絡數據交換，或連接網絡維護線完成對TS16的配置修改。
3.3 設備參數配置
當設備新啟用或系統進行增、刪、改變化后，為避免系統錯誤必須對MCU進行重新配置。根據MCU內部結構，其配置過程包括TS16與MCB111的配置。
3.3.1 TS16配置
利用路由器的DHCP功能為TS16獲取指定設備IP（192.168.x.xxx）。連接網絡維護線，通過維護主機瀏覽器訪問http：//192.168.x.xxx，輸入用戶名/密碼xxxx/xxxx進入TS16配置界面，如圖3所示。點擊左側菜單Admin??copy configuration，選擇HTTP或TFTP方式將主機上*.cfg（TS16配置文件）導入TS16，“submit”后出現“configuration stored successfully”，配置文件上傳成功。點擊Configure??Ports檢查各端口參數配置是否正確，如有錯誤，點擊端口名對參數進行修改，如圖4所示。
圖3 TS16配置界面
3.3.2 MCB111配置
使用串行維護線將COM 1口與維護主機連接，打開超級終端，設置端口通信參數為9600，8N1。設備連接后輸入命令open進入MCB111端口配置模式，getset可獲取現有參數配置，如圖5所示。使用setcom 命令對端口所采用標準、數據位、停止位、奇偶校驗和通信模式等進行設置，如圖6所示。值得注意的是，在對所有端口配置完成后，需輸入RESET命令，使更改生效。
圖4 端口參數檢查
圖5 MCB111原有配置
圖6 setcom命令配置界面
3.4 Setcom命令使用規則
Setcom命令使用規則見表1。其中，ComNo為端口號。
4 結 論
AWOS系統是一套高度集成化的自動化系統，MCU111通信單元在系統中的應用，能使系統室內、外數據傳輸和不同通信方式間數據轉換得以更快速穩定實現，是整個自觀系統的核心。實踐證明，加強設備日常巡視、熟練掌握系統結構和內外接線、及時更新、備份配置文件，有助于有條理的故障排查，提高工作效率，從而更好地保障設備安全、服務民航事業。
表1 setcom命令使用規則
[命令＼&值（value）＼&命令描述＼&SETCOM ComNo
CCITT value＼&V.21，V.22，
or V.23＼&為modem模塊設置
通信模式＼&SETCOM ComNo ORIGINATE value＼&1 or 0＼&為modem模塊選擇
通信頻帶＼&SETCOM ComNo DATABITS value＼&7 or 8＼&設置通信模式中的
數據位＼&SETCOM ComNo STOPBITS value＼&1 or 2＼&設置通信模式中的
停止位位數＼&SETCOM ComNo
PARITY value＼&odd， even， or none＼&設置通信模式
奇偶校驗位＼&SETCOM ComNo RSMODE value＼&RX or TX＼&設置module子
模塊的收、發模式＼&]
參考文獻
[1] 李震.芬蘭氣象自動觀測系統的技術保障及故障分析[J].氣象水文海洋儀器，2007（4）：55?56.
[2] 阮杰.MCU111通信架構技術改造的可行性分析[J].陜西氣象，2011（4）：43.
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[7] 張靄琛.現代氣象觀測[M].北京：北京大學出版社，2000.
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[9] 呂松茂，韓震宇，李曉東.用pcomm處理Windows環境下的串口通信[J].計算機工程，2001，27（6）：176?179.
[10] 龔尚福，宋會亮.串口?網絡協議轉換器設計與實現[J].西安科技大學學報，2009（4）：483?485.
圖3 TS16配置界面
3.3.2 MCB111配置
使用串行維護線將COM 1口與維護主機連接，打開超級終端，設置端口通信參數為9600，8N1。設備連接后輸入命令open進入MCB111端口配置模式，getset可獲取現有參數配置，如圖5所示。使用setcom 命令對端口所采用標準、數據位、停止位、奇偶校驗和通信模式等進行設置，如圖6所示。值得注意的是，在對所有端口配置完成后，需輸入RESET命令，使更改生效。
圖4 端口參數檢查
圖5 MCB111原有配置
圖6 setcom命令配置界面
3.4 Setcom命令使用規則
Setcom命令使用規則見表1。其中，ComNo為端口號。
4 結 論
AWOS系統是一套高度集成化的自動化系統，MCU111通信單元在系統中的應用，能使系統室內、外數據傳輸和不同通信方式間數據轉換得以更快速穩定實現，是整個自觀系統的核心。實踐證明，加強設備日常巡視、熟練掌握系統結構和內外接線、及時更新、備份配置文件，有助于有條理的故障排查，提高工作效率，從而更好地保障設備安全、服務民航事業。
表1 setcom命令使用規則
[命令＼&值（value）＼&命令描述＼&SETCOM ComNo
CCITT value＼&V.21，V.22，
or V.23＼&為modem模塊設置
通信模式＼&SETCOM ComNo ORIGINATE value＼&1 or 0＼&為modem模塊選擇
通信頻帶＼&SETCOM ComNo DATABITS value＼&7 or 8＼&設置通信模式中的
數據位＼&SETCOM ComNo STOPBITS value＼&1 or 2＼&設置通信模式中的
停止位位數＼&SETCOM ComNo
PARITY value＼&odd， even， or none＼&設置通信模式
奇偶校驗位＼&SETCOM ComNo RSMODE value＼&RX or TX＼&設置module子
模塊的收、發模式＼&]
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圖3 TS16配置界面
3.3.2 MCB111配置
使用串行維護線將COM 1口與維護主機連接，打開超級終端，設置端口通信參數為9600，8N1。設備連接后輸入命令open進入MCB111端口配置模式，getset可獲取現有參數配置，如圖5所示。使用setcom 命令對端口所采用標準、數據位、停止位、奇偶校驗和通信模式等進行設置，如圖6所示。值得注意的是，在對所有端口配置完成后，需輸入RESET命令，使更改生效。
圖4 端口參數檢查
圖5 MCB111原有配置
圖6 setcom命令配置界面
3.4 Setcom命令使用規則
Setcom命令使用規則見表1。其中，ComNo為端口號。
4 結 論
AWOS系統是一套高度集成化的自動化系統，MCU111通信單元在系統中的應用，能使系統室內、外數據傳輸和不同通信方式間數據轉換得以更快速穩定實現，是整個自觀系統的核心。實踐證明，加強設備日常巡視、熟練掌握系統結構和內外接線、及時更新、備份配置文件，有助于有條理的故障排查，提高工作效率，從而更好地保障設備安全、服務民航事業。
表1 setcom命令使用規則
[命令＼&值（value）＼&命令描述＼&SETCOM ComNo
CCITT value＼&V.21，V.22，
or V.23＼&為modem模塊設置
通信模式＼&SETCOM ComNo ORIGINATE value＼&1 or 0＼&為modem模塊選擇
通信頻帶＼&SETCOM ComNo DATABITS value＼&7 or 8＼&設置通信模式中的
數據位＼&SETCOM ComNo STOPBITS value＼&1 or 2＼&設置通信模式中的
停止位位數＼&SETCOM ComNo
PARITY value＼&odd， even， or none＼&設置通信模式
奇偶校驗位＼&SETCOM ComNo RSMODE value＼&RX or TX＼&設置module子
模塊的收、發模式＼&]
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