三門峽新一代天氣雷達大修及技術升級淺談

郭躍輝

摘 要：三門峽新一代天氣雷達經過多年連續運行，其可靠性、可維修性和使用性逐漸下降，特別是天線機械結構部分和匯流環磨損嚴重，故障維修難度大、成本高，維修周期長，進而影響了雷達的整體運行效能。為了更好地滿足氣象業務應用和發展需求，亟需按照相關技術規范和要求進行大修及技術升級。

關鍵詞：新一代天氣雷達;大修;升級改造

中圖分類號：TN959.4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）07-0056-02

0 引言

三門峽CINRAD/SB新一代天氣雷達（以下簡稱三門峽雷達）于2005年7月完成了現場安裝調試。2005年11月20日，通過了中國氣象局氣象探測中心組織的現場測試。到目前為止，三門峽新一代天氣雷達已運行12年多。自投入業務應用以來，三門峽雷達極大的提升了三門峽及周邊地區的災害性天氣預警預報能力，在地方社會經濟發展、重點工程建設、公眾服務、防災減災中發揮了重要作用，在保障社會經濟建設和人民生命財產中取得了巨大的經濟效益和社會效益。三門峽雷達已成為監測災害性天氣、提高預警預報能力，防災減災，服務社會和重點工程建設的重要支撐。經過多年連續運行，三門峽雷達的可靠性、可維修性和使用性逐漸下降，特別是天線機械結構部分和匯流環磨損嚴重，故障維修難度大、成本高，維修周期長，進而影響了雷達的整體運行效能。同時，三門峽雷達伺服系統運行不穩定，故障率高，近幾年頻繁更換匯流環，方位電機及伺服控制器。為延長三門峽雷達使用壽命，全面恢復并提高雷達系統整體技術性能，使其達到中國氣象局2010年修訂印發的《新一代天氣雷達系統功能規格需求書》（氣辦發〔2010〕43號）技術狀態和指標要求，更好地滿足氣象業務應用和發展需求，亟需按照相關技術規范和要求進行大修及技術升級。

1 前期工作情況

河南省氣象局觀測與網絡處組織，依據《綜合觀測司計劃財務司關于印發遼寧沈陽等44部新一代天氣雷達大修及技術升級實施方案的通知》（氣測函〔2016〕12號），對三門峽新一代天氣雷達進行了大修及技術升級檢測評估。意見如下：

（1）雷達系統部分器件和線纜老化，部分組件性能變差，需更換相關器件和電纜。

（2）發射機輸出極限改善因子雜散干擾嚴重，發射機饋線部分高功率負載打火，需更換相關器件。

（3）接收機噪聲系數超出技術要求，系統相位噪聲和地雜物抑制超限，系統增益和噪聲電平變化較大等，需大修時更換接收系統相關器件。

（4）伺服系統運行不穩定，故障率高。方位和俯仰減速箱、匯流環及方位大軸承等磨損嚴重，急需更換相關器件及技術升級。

（5）系統相位噪聲、地雜物抑制參數超標，需大修更換相關器件。

（6）終端系統無法滿足系統運行要求，急需更換計算機系統。

建議三門峽市氣象局盡快按照檢測評估意見，根據《CINRAD/SB新一代天氣雷達大修及技術升級投資標準》，擬定三門峽雷達大修及技術升級需維護、更換的組（部）件明細表，并編制上報三門峽CINRAD/SB新一代天氣雷達大修及技術升級實施方案，啟動雷達系統大修及技術升級工程。

2 大修實施階段

依據《新一代天氣雷達大修及技術升級規范》、《新一代天氣雷達系統功能規格需求書》（氣辦發〔2010〕43號）、《綜合觀測司計劃財務司關于印發遼寧沈陽等44部新一代天氣雷達大修及技術升級實施方案的通知》等文件，對三門峽雷達配電系統采取整體更換，信號處理和監控系統、接收系統采取部分組件更換，發射系統在原基礎上大修，伺服控制、天線/天線座在原基礎上技術升級，饋線系統予以升級改造，天線罩予以維修維護，通信系統增加徑向數據流傳輸功能。同時，對雷達運行所必要的配套設施進行維護維修。本項目實施將嚴格遵照國家有關業務規范和要求進行項目建設，雷達性能將達到同型最新批次雷達出廠時的技術性能和技術指標要求，以更好地發揮雷達監測、預警功能。

2.1 雷達主機部分

鑒于三門峽雷達部分分機、模塊已停產且無庫存，實施大修及技術升級時，配電系統及監控系統采取整體更換，發射系統在原基礎上大修，伺服控制、天線/天線座在原基礎上技術升級，饋線系統予以升級改造，天線罩予以維修維護，通信系統增加徑向數據流傳輸功能。2013年10月，三門峽雷達已實施接收系統數字中頻升級，根據中國氣象局意見，此次不再進行接收系統數字中頻技術升級，但接收系統測試通道和主通道模擬部分模塊、以及電纜要隨機柜更換。大修及技術升級后的雷達性能達到同型號最新批次雷達出廠時的技術性能和技術指標要求，具備徑向數據流傳輸功能，并為后續雙線偏振升級預留接口，如表1、表2所示。

2.2 配套設施維護維修

UPS和蓄電池：更換新的北京頂尖公司UPS和蓄電池。

發電機：更換新的熊貓100kV的發電機。

3 考機及現場驗收測試

雷達大修及技術升級完成后，進行為期3個月的考機運行。在考機期滿且其間雷達未出現重大故障的情況下，由承修方向中國氣象局氣象探測中心提出驗收測試申請。雷達大修及技術升級完成后及時向中國氣象局氣象探測中心申請驗收測試。由中國氣象局氣象探測中心按照《新一代天氣雷達系統現場驗收測試大綱》（氣測函〔2011〕160號）和雷達大修及技術升級合同約定內容，組織現場驗收測試并向中國氣象局職能管理部門提交驗收測試報告。驗收測試通過后，雷達恢復業務運行。如驗收測試未獲得通過，應責令承修方限期整改，視整改情況重新進行驗收測試。

4 項目組織管理和技術培訓

三門峽市氣象局作為本項目的承擔單位，負責項目組織實施，經過多年運行，已經形成了較為成熟的業務流程，為該項目的順利實施奠定了基礎。河南省氣象信息網絡與技術保障中心負責技術支持，并全程參與項目建設。該中心維修保障技術力量雄厚，技術骨干具有多年主持業務項目開發并參與全國多部新一代天氣雷達現場測試、維修等工作。河南省氣象局觀測與網絡處負責項目的具體管理工作。全程參與項目建設工作，嚴格按照有關規定，組織進行設備招標等工作。并對項目建設質量進行全程監督和管理。中國氣象局氣象探測中心負責技術指導和驗收測試。

雷達大修及技術升級現場安裝完成后，承修方在現場對雷達站業務人員進行為期兩周的技術培訓，主要完成以下培訓內容：

（1）熟悉雷達系統工作原理;（2）識別雷達總體和各系統、插件和配套設備的安裝布局位置;（3）掌握雷達總體和分系統基本工作原理;（4）掌握雷達的結構和性能特點[1];（5）在業務使用中，能熟練掌握雷達的操作技能;（6）能完成雷達的常見故障的判斷與維修;（7）掌握雷達的日常維護知識[2]。5 結語

通過實施大修及技術升級，統一雷達技術狀態，提高雷達系統易維護性和觀測資料一致性，增強雷達穩定可靠的運行能力，進一步滿足雷達資料組網拼圖和預報應用需求。能夠提高三門峽及周邊地區的災害性天氣監測預警能力，提升氣象防災減災水平，進而為區域內糧食增產、經濟社會發展、人民福祉安康奠定技術基礎，實現良好的社會效益。

參考文獻

[1] 潘新民，柴秀梅，申安喜，等.新一代天氣雷達（CINRAD/SB）技術特點和維護、維修方法[M].北京：氣象出版社，2009.

[2] 本書編寫組.CINRAD/SA雷達實用維修手冊[M].北京：中國計量出版社，2008.