氣象自動觀測系統CL31發射機的故障分析及排查

端木虹　趙剛

【摘要】 隨著中國民用航空氣象事業的飛速發展，對航空飛行安全的氣象保障能力也提出了越來越高的要求。氣象探測技術和手段的提高是預報準確率和氣象服務質量提高的基礎保障。氣象自動觀測系統是民航氣象基本業務和氣象服務保障的主要探測設備之一，其探測能力和自動化水平的提高也使之成為了保障航空飛行安全必不可少的主要手段。因此空管氣象安全保障對氣象自動觀測系統的正常運行也提出了更高的要求。本文主要以MIDAS IV氣象自動觀測系統的云高儀CL31為例，簡述其發射機出現故障后的分析、定位及排查。

【關鍵詞】 氣象自動觀測系統 CL31發射機 故障分析

一、引言

氣象自動觀測系統主要用于探測風速風向、能見度、溫度、濕度、氣壓、云高等氣象要素，CL31是氣象自動觀測系統的一個重要的組成部分，主要用于探測獲取云高或垂直能見度數據。CLT311發射機是該傳感器的關鍵部位。本文將以芬蘭VAISALA公司的MIDAS IV氣象自動觀測系統的CL31為例，簡述其發射機出現故障后的簡單分析、定位及排查。

二、CL31概述及測量單元的基本組成

CL31主要是通過發射機將高速光脈沖（100ns）射向天空，通過接收機監測微粒產生的后射散光，來確定反射層的高度。因此發射機故障，會對云高或者垂直能見度數據的采集造成影響。其測量單元主要包括外圍機殼、CLW311窗口、CLH311內部加熱器、CLR311接收機、CLO311光學部件、CLE311云高儀引擎主板、CLM311激光檢測屏、CLT311發射機、備用電池及CLP交流電源。

CL31測量單元的組成（見圖1）。

三、故障分析及排查

3.1 故障現象

CL31經常出現窗口污染告警，但清潔后告警消失。之后初次發現EVENT MONITOR中出現CL31的發射機告警，告警信息為“TRANSMITTER EXPIRES”，即發射機有效期滿。監控CL31傳感器告警燈由綠色變為紅色。

3.2 故障分析

由于設備安裝使用不到一年，且告警期間采集數據正確，因此初步判斷窗口污染嚴重時，CL31進行了窗口污染檢測，根據污染程度的不同，發射機會自動調節發射功率，保證所采集數據的正確。清潔過窗口后，經過一段時間的監控，發現告警信息并未消除，由此認為可能由于西北風沙大，窗口污染頻繁，導致窗口污染檢測點發生漂移引起發射機告警，因此需要對CL31窗口污染檢測進行校準。

3.2.1 校準

（1）進行窗口清潔；（2）使用維護線連接J4端口，打開維護終端，使用超級終端進行連接，傳輸配置為9600，8，N，1。連接后使用open命令，建立通訊，鍵入advanced命令，進入到高級命令模式；（3）鍵入set factory win_clean命令后，自動執行校準，顯示OK，校準完成。校準后繼續監控，發現告警信息仍未消除，此時考慮可能是發射機出現故障，但需要進一步檢測。

3.2.2 檢測排查

（6）此處推薦通過status命令也可查看發射機當前發射功率信息。

還可以通過version命令，提前記錄下傳感器的版本信息，傳感器正常時的一些參數或者出廠的標準參數，便于出現故障時，進行參數對比，有助于故障的分析定位。

3.2.3 發射機更換

（1）打開測量單元的門，在CLE311云高儀引擎主板 （見圖1）上有個“CLT ok”LED燈是滅的，表示發射機故障；（2）關掉所有的電源開關，包括電池開關；（3）依次斷開CT3839電源線纜和連接CLE311云高儀引擎主板的發射機帶狀線纜；（4）向右旋轉松開黑色圓環（圖1發射機上方有個黑色圓環），如果需要，可以用2.5mm的艾倫內六角扳手作為撬杠。將發射機取出；（5）換上新發射機，并擰緊黑色圓環。安裝發射機時需保證貼有標簽的一面朝向測量單元的門；（6）依次連接到CLE311云高儀引擎主板的帶狀線纜和CT3839電源線纜；（7）打開所有電源開關，監控“Laser on”LED燈開始以2秒為間隔閃爍，同時CLE311云高儀引擎主板上的6個診斷LED燈全部點亮。（8）更換完成后進行CL31的校準，用status命令查看傳感器狀態，確定恢復正常，無其他故障告警信息。

注：以上所翻譯更換步驟如有誤差，請參看CL31用戶手冊的Chapter 8 Repair章的Replacing Ceilometer Laser Transmitter CLT311小節。

四、建議及總結

4.1 建議

（1）發現告警，沉著冷靜，理清思路，勇于打破習慣思維，首先查看解讀狀態信息，初步判斷故障部位，少走彎路；（2）學習掌握部分高級命令，利于故障原因的深入細致分析和故障部位的準確定位；（3）養成提前留存備份系統正常運行時的各類信息資料的習慣，善于靈活應用對比方法，參考系統正常運行時的信息，及時判斷排查故障。

4.2 總結

本文僅以氣象自動觀測系統中的CL31云高儀為例簡述了CL31發射機故障的分析、定位及排查，希望能對氣象自動觀測系統的維護人員有些許幫助，從而更高效發揮氣象自觀系統在航空飛行安全中的氣象保障作用。

參 考 文 獻

[1] 周建華，張中鋒，莊衛方. 航空氣象業務. 北京：氣象出版社，2011

[2] MIDAS-IV Automated Weather Observing System Vaisala Ceilometer CL31 USERS GUIDE. VAISALA，2004.