淺析自動氣象觀測系統運行風險管控策略

邢耀余

摘 要：民航自動氣象觀測系統（AWOS）是指安裝在機場跑道附近的一套測量包括跑道視程、常規氣象要素、云和天氣現象等傳感器以及相應的監控和遠程集成顯示系統，為航空器的起降提供客觀、可靠、準確的氣象數據。該系統是空管飛行保障的重要設備之一。如何預防自動氣象觀測系統設備運行正常率，是空管氣象安全保障可持續發展的重要條件。針對管理對象的不同制定相應的管理標準以及預防措施，以控制該系統的危險源，將潛在的風險通過采取有效的措施將至可接受的范圍內。是氣象自動保障崗位安全管理的首要任務。本文以西寧機場芬蘭VAISALA公司生產的MIDAS IV系統為例，對該系統運行風險管控策略進行了分析和總結。

關鍵詞：自動氣象觀測系統；風險；管控策略

0 引言

目前全國大多數主要民航機場都配備了由芬蘭VAISALA公司生產的自動氣象觀測系統（AWOS）。該系統的主要功能是將分布在機場跑道一側的各要素傳感器所采集的氣象要素傳輸至中央數據單元（CDU）進行處理，通過網絡將實時氣象數據傳送給各類用戶，這些用戶的決策提供氣象數據的支持。本文結合本單位識別出系統運行的4個重點風險，從安全運行管理、經濟投入、專業技術發展等方面分析管控策略，以期對設備維護人員提供一些參考。

1 風險識別依據

第一、氣象運行差錯標準要求因自動氣象觀測系統故障，不能提供正確的跑道視程，造成在相應天氣標準下無法實施Ⅱ類、I類運行，達到2小時（含）以上且不足3小時為氣象一般差錯，達到3小時（含）以上為氣象嚴重差錯。因此，作為空管氣象服務的重要設備之一，氣象自動觀測系統運行的穩定性直接影響空管安全運行，提高氣象自動觀測系統運行的可靠性非常必要；第二、自動氣象觀測系統自安裝調試完成有完整的運行檔案，詳細記錄系統故障類型、故障發生時間、原因、處理過程和處理時間。為分析系統各單元運行狀況提供科學依據；第三、系統結構及組成本身決定了系統的關鍵點和核心點。

2 自動氣象觀測系統運行風險

綜合分析得出系統存在4個重點風險，中央處理單元CDU和通信單元MCU111單機運行風險，其中任意一個單元故障將導致系統癱瘓。CDU和MCU111在系統中都處于核心單節點位置，同時兩設備運行已7年，均處于故障多發期。MCU111部分備件停產，風險系數高，應當采取措施降低或消除。此外，通信線路均為單路由，一旦通信線路中斷，將導致跑道某一端所有氣象數據中斷傳輸。因此，單路由通信線路風險也應采取風險管控措施。傳感器作為氣象探測最基礎的單元，其運行風險是直接導致數據采集質量，其故障風險也列為重點風險。

3 管控策略分析

3.1 CDU雙機熱備份

CDU熱備是廠方提供給用戶的一種由軟件和硬件相結合的雙機熱備方案。以原有CDU為A機即CDUA，新部署一臺CDU做為B機，即CDUB。通過“心跳”方法實現CDUA和CDUB雙機熱備份系統的聯系。所謂“心跳”指的是CDUA和CDUB之間相互按照一定的時間間隔發送通訊信號，表明各自系統當前的運行狀態。一旦CDUB收不到主機沒有“心跳”信號，表明CDUA發生故障，其管理軟件認為CDUA停止工作，并將系統資源轉移到CDUB上，CDUB將替代CDUA發揮作用，以保證網絡服務運行不間斷。CDUA和CDUB可以自動或手動切換，切換的響應時間極短，所以從用戶工作站的界面幾乎察覺不到。因此，CDU單機運行風險基本消除。

3.2 通信單元冷備份

原有的通信單元MCU111，包含串口服務器及調制解調器。由于MCU部分模塊已經停產，因此采用新的替換產品為MDF101單元，包含機架、串口服務器和調制解調器若干（與傳感器的調制解調器模塊一一對應）。實施時連接并配置串口服務器到調制解調器，當MCU111故障時，僅需完成MDF101單元光端機及交換機之間線纜連接即可實現與MCU111相同的功能。冷備啟動過程約為5分鐘，而MCU111故障平均修復時間大于60分鐘。通過上述方法可以將通信單元MCU111單機運行風險降至可接受范圍。

3.3 備份傳輸路由

通信備份技術較多，有線雙路、無線雙路、有線和無線組合的方式。有線中又分為光纜和通信電纜；無線分為微波、WIFI、無限網橋等多種方式。本地原有通信線路為光纜，本文選擇5.8G無線網橋的備份方案對傳輸路由進行備份。其頻率為公用開放頻率、無需頻段使用審批、建設成本低、運行成本低、維護簡單、技術成熟、運行穩定可靠。外場氣象設備根據安裝位置可分為三部分：接地地帶設備端、中間地帶設備端、停止端。三端各配置一臺TS16串口服務器，負責把每端的設備數據統一接收管理。三臺TS16串口服務器各配置一臺電信級網橋，負責把三端的氣象數據轉發給CDU服務器的無線網橋。內場CDU服務器配置一臺電信級網橋，負責接收外場三端的網橋數據，并轉發給CDU服務器， CDU服務器部署專業軟件即可實現與原系統一樣的服務功能。從而實現傳輸路由以原有光纜通信傳輸為主，備份無線通信傳輸為輔。通過上述策略基本消除自動氣象觀測系統傳輸單路由運行風險。

3.4 備件策略控制傳感器故障風險

傳感器風險是影響氣象數據采集質量最直接的因素，控制傳感器風險方法可分為傳感器整機備份和傳感器備件。通常由于整機備份投資大，建設周期長等原因，不利于措施實施。因此選取傳感器風險管控以儲備備件方式，將風險可接受的范圍內，備件儲備可以有效提高設備維修效率，縮短停機時間。同時備件選購不當會造成資金擠占、閑置浪費，成為企業負擔。因此，合理儲備備件是備件管控風險策略中的核心問題。根據工作經驗總結，控制過程中備件選擇可以從以下幾個方面考慮，首先，考慮對飛行影響重要的氣象要素如能見度、風速風向、氣壓和云。以上述要素探測傳感器為重點；其次，根據當地使用情況，傳感器的部分模塊容易出現故障。如風沙天氣較多的地區，光學模塊故障頻繁。雷雨天氣較多的地區，供電單元和通信單元模塊容易故障等等。因此、根據使用記錄統計出高頻故障備件，作為購買備件類型和數量的參考依據。另外，根據行業內自動氣象觀測系統設備運行報表，統計行業內該系統模塊故障頻率。分析其原因，參考分析結果中易損備件類型。總之，傳感器故障風險是客觀存在的，在安全保障過程中不可避免的。但傳感器故障風險控制在特定環境下有其規律性，因此，通過備件策略，將上述風險控制到可接受的范圍內。

4 小結

本文以本單位識別出自動氣象觀測系統的4個重要風險，考慮安全運行要求、經濟投入、專業領域相關技術發展等因素，淺析以備份為主的管控措施策略，有效降低或消除風險，將其控制在可接受的范圍內。同時針對以備件方式控制傳感器故障風險的策略中，為了達到控制風險，同時控制經濟投入、合理確定備件儲備，根據本人經驗，總結出三條參考依據。在實際工作中，科學的日常維護和管理是控制自動氣象觀測系統運行中所有風險的最為基礎的措施，本文不再詳述。降低或消除設備運行風險，提高航空氣象服務安全保障能力，同類風險管控策略受所在企業經濟、管理理念等方面因素的限制。因此，風險管控具體策略因地制宜，靈活采取恰當的方法。

參考文獻

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