濟(jì)南自動氣象觀測系統(tǒng)常見故障分析

王康

摘 要：自動氣象觀測系統(tǒng)（AWOS）是保障飛行安全和航班正常的重要助航設(shè)施，是制定機(jī)場運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的主要依據(jù)，對飛行安全起著至關(guān)重要的作用，通過分析2010年～2016年使用過程中的典型故障，結(jié)合運(yùn)行情況，詳細(xì)闡述了AWOS故障的排除方法，為空管氣象同行提供參考，以期達(dá)到維護(hù)經(jīng)驗(yàn)交流的目的。

關(guān)鍵詞：AWOS；維護(hù)維修；統(tǒng)計分析

1 緒論

氣象自動觀測系統(tǒng)是機(jī)場空管氣象設(shè)備中的重要組成部分，主要向空中交通管制員，航空氣象觀測員、航空氣象預(yù)報員等專業(yè)人士提供機(jī)場所在跑道地面的天氣狀況，主要包括風(fēng)向風(fēng)速、溫濕壓、天氣現(xiàn)象、能見度、RVR、云高等數(shù)據(jù)，這些天氣實(shí)況數(shù)據(jù)是飛機(jī)能否按時正常起降的重要依據(jù)之一，其正常工作對飛行的保障起到至關(guān)重要的作用，特別是天氣狀況復(fù)雜，能見度差，風(fēng)向風(fēng)速變化大時，更要求自動氣象觀測系統(tǒng)的各部分運(yùn)行穩(wěn)定，在出現(xiàn)故障時及時得到解決。民航山東空管分局AWOS設(shè)備包括：CL31兩套，LT31兩套，MAWS301三套，F(xiàn)D12P，F(xiàn)S11各一套，為避免電信號串?dāng)_和雷電干擾，內(nèi)外場信號通過光纖傳輸。

2 常見故障案例及分析

2.1 FD12P系統(tǒng)

截止2016年，F(xiàn)D12P出現(xiàn)兩次數(shù)據(jù)丟失，均為軟件故障導(dǎo)致，未出現(xiàn)硬件原因?qū)е碌墓收希收犀F(xiàn)象為系統(tǒng)監(jiān)控界面FD12P飄紅告警，F(xiàn)D12P終端顯示界面無數(shù)據(jù)（////）；EVENT Monitor提示FD12P DATA MISSING.故障分析及排除過程如下：

1）檢查內(nèi)外場通訊是否正常，室內(nèi)使用Vterminal軟件嘗試遠(yuǎn)程登錄連接設(shè)備，通訊正常，輸入STATUS命令查看系統(tǒng)狀態(tài)，運(yùn)行正常。

2）使用Sensor IO Monitor軟件檢查，可以GET數(shù)據(jù)到室內(nèi)顯示，通過以上步驟判斷外場傳感器及通信線路工作正常。判斷外場未自動發(fā)送數(shù)據(jù)到室內(nèi)終端設(shè)備。

3）遠(yuǎn)程輸入AMES 7 15，執(zhí)行每隔15秒自動發(fā)送MESSAGE 7到室內(nèi)終端命令，數(shù)據(jù)恢復(fù)顯示，故障排除。為避免再次出現(xiàn)該故障，聯(lián)系VAISALA工程師和查閱手冊，分析故障出現(xiàn)的原因?yàn)镕D12P的感雨器可以累計降雨量，但外場設(shè)備不會自動清零，主服務(wù)器CDU每天在世界時零點(diǎn)對FD12P自動發(fā)送一個命令將累計雨量清零，過程是打開命令模式、清零和退出命令模式，在退出命令模式的時候，由于傳輸線路較長，設(shè)備偶爾出現(xiàn)無法接受退出命令，導(dǎo)致線路被占用，修改配置文件timeserv.ini，在退出命令之后多加幾個回車，確保退出命令執(zhí)行。通過修改配置文件，并重啟CDU服務(wù)，自2011年6月起未再出現(xiàn)該故障。

2.2 云高儀CL31

CL31共出現(xiàn)4次故障，均為硬件故障，兩次為CLB311故障，故障現(xiàn)象為室內(nèi)CL31傳感器飄紅告警，EVENT monitor提示BLOWER FAILTURE，外場觀察，風(fēng)機(jī)噪音過大，解決方法為更換CLB311，對換下的CLB311進(jìn)行清潔，該類故障均為設(shè)備風(fēng)機(jī)長時間暴露在外場環(huán)境中，積累灰塵過多引起，通過手冊規(guī)定每年兩次換季時清潔CL31風(fēng)機(jī)，降低該類故障的發(fā)生；一次CLR311故障，云高儀界面出現(xiàn)無云高數(shù)據(jù)（////）；監(jiān)控界面CL31飄紅告警，EVENT Monitor提示CL31 Receiver Failure，遠(yuǎn)程連接傳感器，查看系統(tǒng)狀態(tài)碼為200000008080，解決方法為更換CLR311；一次CLT311故障，監(jiān)控界面紅色告警，EVENT Monitor提示CEILOMETER TRANSITTER EXPIPES，發(fā)射機(jī)激光二極管老化導(dǎo)致該故障，更換CLT311。

CL31故障排查可通過EVENT MONITOR提示信息和狀態(tài)碼分析獲取故障單元模塊，同時傳感器也提供以下命令獲取更多的故障信息，命令如下：

1）連接設(shè)備，依次輸入以下命令查看設(shè)備參數(shù)信息。

CEILO >status

CEILO >get failure status

CEILO >service self.check

2）通過以上返回信息確定故障單元模塊，然后根據(jù)技術(shù)手冊進(jìn)行更換。

2.3 大氣投射儀LT31

LT31故障主要出現(xiàn)在LTL211窗口發(fā)射模塊老化上，在LT31發(fā)射端和接收端各有一個，統(tǒng)計規(guī)律大約每隔3年就需要更換一次，因此需要做好該模塊的備件購買計劃，此類故障通過查看Event Monitor提示信息（LT31 OVERALL WARNING、LT31 TRANSMITTER WARNING、LT31 TRANSMITTER WTU LIGHT SOURCE AGING WARNING）和狀態(tài)碼可判斷是發(fā)射端還是接收端的LTL211老化，在外場更換時要注意。另外出現(xiàn)一次LTL111告警信息，故障信息內(nèi)容與LTL211提示信息類似，需查看狀態(tài)碼進(jìn)一步確認(rèn)，由于LTL211更換次數(shù)多，機(jī)務(wù)員在值班時容易出現(xiàn)思維定勢，看到提示信息認(rèn)為是LTL211故障，為避免出現(xiàn)更換模塊錯誤，值班機(jī)務(wù)員雙崗確認(rèn)故障信息，并通過技術(shù)手冊查看對應(yīng)的狀態(tài)碼，確認(rèn)出現(xiàn)故障的模塊。

以上故障判斷可通過EVENT monitor提示信息和查看系統(tǒng)狀態(tài)碼確定故障模塊，下面描述的案例就相對復(fù)雜一些，2012年終端監(jiān)控界面19端LT31狀態(tài)燈飄紅告警，數(shù)據(jù)顯示界面三組RVR均無數(shù)據(jù)（////），跑道19端無MOR值（////），中間及01號有MOR值。故障處理分析過程如下：

1）檢查通信線路，室內(nèi)遠(yuǎn)程連接19端LT31維護(hù)線路，無法連接，查看室內(nèi)19端LT31光信號收發(fā)器，發(fā)現(xiàn)RX狀態(tài)燈不亮，初步判斷外場傳感器無數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)來。

2）外場設(shè)備外觀檢查，線路無燒灼異味，設(shè)備供電正常。

3）通過維護(hù)口接入維護(hù)終端，輸入STATUS命令，查看系統(tǒng)信息，背景光亮度儀LM21顯示未安裝（實(shí)際已安裝LM21），判斷由于無LM21值導(dǎo)致跑道三組RVR均無數(shù)據(jù)，此時狀態(tài)代碼為E8080800000000000000（E：Error；8：System error；8：Auto.calibration switched off；8：Alignment procedure failed or alignment hardware error），狀態(tài)碼信息內(nèi)容為自動校準(zhǔn)關(guān)閉、機(jī)械校準(zhǔn)過程失敗或機(jī)械校準(zhǔn)硬件故障。首先檢查LM21，由于LM21提示未安裝，在終端輸入MENU命令，選擇A（Configuration），查看設(shè)備配置參數(shù)信息，顯示LM21的狀態(tài)設(shè)置為OFF，DATA PORT的輸出為RS.232，修改LM21設(shè)置為ON，DATA PORT為RS.485，室內(nèi)終端能夠進(jìn)入維護(hù)模式，同時能夠查看傳感器測量數(shù)據(jù)，但室內(nèi)終端界面仍顯示////，判斷LM21數(shù)據(jù)未被CDU處理，對比跑道01端RVR內(nèi)場維護(hù)終端顯示數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)跑道19端RVR數(shù)據(jù)無LT標(biāo)識頭，進(jìn)入CONFIGURATION下將LT ID號設(shè)為1，室內(nèi)終端三組RVR數(shù)據(jù)恢復(fù)顯示，說明通過修改Identifier值，CDU識別了傳入的數(shù)據(jù)串，此時19端的狀態(tài)碼為E6000800000000000000，信息內(nèi)容為Alignment procedure failed or alignment hardware error，根據(jù)校準(zhǔn)步驟，重新校準(zhǔn)LT31，再次查看狀態(tài)碼，設(shè)備恢復(fù)正常，故障排除。

通過以上案例分析，未知原因?qū)е碌耐鈭鲈O(shè)備配置參數(shù)變化給機(jī)務(wù)員排查故障增加了難度，但只要把握故障關(guān)鍵點(diǎn)，逐步理順?biāo)悸罚由霞?xì)致觀察分析，問題就迎刃而解。

2.4 MAWS301

2.4.1 風(fēng)數(shù)據(jù)丟失

風(fēng)傳感器分別安裝在跑道的01端、MID端和19端，型號為WS425，自2011年正式運(yùn)行截止2016年，風(fēng)數(shù)據(jù)丟失故障共出現(xiàn)4次，故障現(xiàn)象均為室內(nèi)終端無風(fēng)數(shù)據(jù)顯示，監(jiān)控界面風(fēng)傳感器飄紅告警，EVENT Monitor提示 WIND DATA MISSING，外場連接維護(hù)口無數(shù)據(jù)輸出，判斷為WS425故障，解決方法為更換風(fēng)傳感器。由于風(fēng)傳感器故障頻率偏高，每年都要送修風(fēng)傳感器，增加了維護(hù)成本，促使我們分析更深層的原因，將可能的情況集中討論，重點(diǎn)從以下兩個方面采取措施，降低故障率，一是WS425風(fēng)傳感器可能對供電電壓穩(wěn)定性要求較高，通過了解其他機(jī)場使用情況（同型號），其維護(hù)情況和我們類似，但外場設(shè)備方面配備了UPS，故障率低；二是升級風(fēng)傳感器到WMT702。2013年外場設(shè)備加裝UPS，同時購買WMT702做對比觀察，截止目前，未再出現(xiàn)風(fēng)數(shù)據(jù)丟失故障。

2.4.2 MAWS301提示主電源關(guān)閉

2016年EVENT Monitor顯示MID端“AWS WIND DATA MISSING，EQUIPMENT ENCLOSURE TEMPERATURE IS MORE THAN 55 IN AWS STATION，MAINS POWER FAILURE IN AWS STATION，EQUIPMENT ENCLOSURE DOOR IS OPEN IN AWS STATION”，風(fēng)數(shù)據(jù)丟失一個瞬時值，數(shù)據(jù)傳輸正常，未影響業(yè)務(wù)運(yùn)行。但存在安全運(yùn)行隱患，處置過程如下：

1）根據(jù)信息提示，外場檢查中間自動站機(jī)箱，機(jī)箱密封正常，狀態(tài)燈閃爍正常，機(jī)箱內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)元器件燒毀等異常情況。

2）卸開中間自動站QML201固定螺絲，用萬用表檢查36V和15V電源輸出，輸出電壓正常，QBR101C的狀態(tài)燈閃爍正常，信息提示主電源關(guān)閉，需測量QML201的POWER電壓，正常工作電壓區(qū)間為8V.16V，測量值為35.84V，對比測量01端該電壓值為13.84V，確定該端口電壓異常。由于測量值電壓接近36V，設(shè)備36V電壓用于風(fēng)傳感器加熱和雨量筒加熱，初步判斷36V電壓由如下圖紅色框標(biāo)識的Terminal Strip接線端子引入，該接線端子連接著風(fēng)傳感器的POWER線。

3）斷開機(jī)箱到風(fēng)傳感器的POWER線，同時斷開36V電源轉(zhuǎn)換器的輸出，測量QML201上的POWER電壓，測量值為1386V，與01端測量的電壓值接近，然后重新連接上36V的電源轉(zhuǎn)換器的輸出，繼續(xù)測量QML201的POWER電壓，測量值為13.86V，然后再連接上機(jī)箱到風(fēng)傳感器的POWER線，再次測量QML201的POWER電壓，此時測量值升為35.84V，至此可判斷由機(jī)箱到風(fēng)傳感器線路或傳感器接頭處存在短路現(xiàn)象，導(dǎo)致回流引入了36V風(fēng)傳感器加熱電壓到QML201的POWER口，放風(fēng)桿檢查。

4）放倒風(fēng)桿后，外觀檢查發(fā)現(xiàn)接近風(fēng)傳感器接頭的電源線有燒焦痕跡，線路也存在老化引起的裂紋，判斷電源線因老化裂紋進(jìn)潮氣導(dǎo)致短路（當(dāng)日天氣為大霧，濕度值100%），引起線路發(fā)熱燒焦，造成本應(yīng)提供給風(fēng)傳感器加熱的36V的電壓因短路并聯(lián)回傳到機(jī)箱內(nèi)QML201的POWER端，而此時風(fēng)傳感器也正常工作，通過查詢手冊，發(fā)現(xiàn)風(fēng)傳感器工作電壓9V.36V，所以即使電源電壓升為36V，也不會影響其工作。

5）把破損處的電源線剪斷，重新焊接5根線路，使用萬用表測量線路是否依然存在短路現(xiàn)象，恢復(fù)原來走線，重啟設(shè)備，主電源關(guān)閉告警信息消失，故障排除，設(shè)備恢復(fù)正常。重新更換已老化的傳輸線，同時做好外場其它設(shè)備傳輸線老化檢查及更換，降低同類故障發(fā)生風(fēng)險。

3 小結(jié)

總體來說，自動觀測系統(tǒng)是一套高度自動化的系統(tǒng)，每一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都能在監(jiān)控界面、EVENT Monitor、系統(tǒng)狀態(tài)碼中直接或間接體現(xiàn)出來，提高了機(jī)務(wù)員故障排除效率。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，首先要結(jié)合告警狀態(tài)信息分析原因，有步驟，有條理的排查故障，同時做好記錄，處理完畢后做好歸類總結(jié)，積累故障分析的經(jīng)驗(yàn)，從而保證設(shè)備更好的工作。以上所述案例為空管同行出現(xiàn)類似故障提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]VAISALA公司自動觀測系統(tǒng)技術(shù)手冊.