氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)CL31發(fā)射機(jī)的故障分析及排查

端木虹　趙剛

【摘要】 隨著中國(guó)民用航空氣象事業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)航空飛行安全的氣象保障能力也提出了越來(lái)越高的要求。氣象探測(cè)技術(shù)和手段的提高是預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和氣象服務(wù)質(zhì)量提高的基礎(chǔ)保障。氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)是民航氣象基本業(yè)務(wù)和氣象服務(wù)保障的主要探測(cè)設(shè)備之一，其探測(cè)能力和自動(dòng)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(duì)氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行也提出了更高的要求。本文主要以MIDAS IV氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的云高儀CL31為例，簡(jiǎn)述其發(fā)射機(jī)出現(xiàn)故障后的分析、定位及排查。

【關(guān)鍵詞】 氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng) CL31發(fā)射機(jī) 故障分析

一、引言

氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)主要用于探測(cè)風(fēng)速風(fēng)向、能見度、溫度、濕度、氣壓、云高等氣象要素，CL31是氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)重要的組成部分，主要用于探測(cè)獲取云高或垂直能見度數(shù)據(jù)。CLT311發(fā)射機(jī)是該傳感器的關(guān)鍵部位。本文將以芬蘭VAISALA公司的MIDAS IV氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的CL31為例，簡(jiǎn)述其發(fā)射機(jī)出現(xiàn)故障后的簡(jiǎn)單分析、定位及排查。

二、CL31概述及測(cè)量單元的基本組成

CL31主要是通過(guò)發(fā)射機(jī)將高速光脈沖（100ns）射向天空，通過(guò)接收機(jī)監(jiān)測(cè)微粒產(chǎn)生的后射散光，來(lái)確定反射層的高度。因此發(fā)射機(jī)故障，會(huì)對(duì)云高或者垂直能見度數(shù)據(jù)的采集造成影響。其測(cè)量單元主要包括外圍機(jī)殼、CLW311窗口、CLH311內(nèi)部加熱器、CLR311接收機(jī)、CLO311光學(xué)部件、CLE311云高儀引擎主板、CLM311激光檢測(cè)屏、CLT311發(fā)射機(jī)、備用電池及CLP交流電源。

CL31測(cè)量單元的組成（見圖1）。

三、故障分析及排查

3.1 故障現(xiàn)象

CL31經(jīng)常出現(xiàn)窗口污染告警，但清潔后告警消失。之后初次發(fā)現(xiàn)EVENT MONITOR中出現(xiàn)CL31的發(fā)射機(jī)告警，告警信息為“TRANSMITTER EXPIRES”，即發(fā)射機(jī)有效期滿。監(jiān)控CL31傳感器告警燈由綠色變?yōu)榧t色。

3.2 故障分析

由于設(shè)備安裝使用不到一年，且告警期間采集數(shù)據(jù)正確，因此初步判斷窗口污染嚴(yán)重時(shí)，CL31進(jìn)行了窗口污染檢測(cè)，根據(jù)污染程度的不同，發(fā)射機(jī)會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)射功率，保證所采集數(shù)據(jù)的正確。清潔過(guò)窗口后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)告警信息并未消除，由此認(rèn)為可能由于西北風(fēng)沙大，窗口污染頻繁，導(dǎo)致窗口污染檢測(cè)點(diǎn)發(fā)生漂移引起發(fā)射機(jī)告警，因此需要對(duì)CL31窗口污染檢測(cè)進(jìn)行校準(zhǔn)。

3.2.1 校準(zhǔn)

（1）進(jìn)行窗口清潔；（2）使用維護(hù)線連接J4端口，打開維護(hù)終端，使用超級(jí)終端進(jìn)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(jìn)入到高級(jí)命令模式；（3）鍵入set factory win_clean命令后，自動(dòng)執(zhí)行校準(zhǔn)，顯示OK，校準(zhǔn)完成。校準(zhǔn)后繼續(xù)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)告警信息仍未消除，此時(shí)考慮可能是發(fā)射機(jī)出現(xiàn)故障，但需要進(jìn)一步檢測(cè)。

3.2.2 檢測(cè)排查

（6）此處推薦通過(guò)status命令也可查看發(fā)射機(jī)當(dāng)前發(fā)射功率信息。

還可以通過(guò)version命令，提前記錄下傳感器的版本信息，傳感器正常時(shí)的一些參數(shù)或者出廠的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，便于出現(xiàn)故障時(shí)，進(jìn)行參數(shù)對(duì)比，有助于故障的分析定位。

3.2.3 發(fā)射機(jī)更換

（1）打開測(cè)量單元的門，在CLE311云高儀引擎主板 （見圖1）上有個(gè)“CLT ok”LED燈是滅的，表示發(fā)射機(jī)故障；（2）關(guān)掉所有的電源開關(guān)，包括電池開關(guān)；（3）依次斷開CT3839電源線纜和連接CLE311云高儀引擎主板的發(fā)射機(jī)帶狀線纜；（4）向右旋轉(zhuǎn)松開黑色圓環(huán)（圖1發(fā)射機(jī)上方有個(gè)黑色圓環(huán)），如果需要，可以用2.5mm的艾倫內(nèi)六角扳手作為撬杠。將發(fā)射機(jī)取出；（5）換上新發(fā)射機(jī)，并擰緊黑色圓環(huán)。安裝發(fā)射機(jī)時(shí)需保證貼有標(biāo)簽的一面朝向測(cè)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(guān)，監(jiān)控“Laser on”LED燈開始以2秒為間隔閃爍，同時(shí)CLE311云高儀引擎主板上的6個(gè)診斷LED燈全部點(diǎn)亮。（8）更換完成后進(jìn)行CL31的校準(zhǔn)，用status命令查看傳感器狀態(tài)，確定恢復(fù)正常，無(wú)其他故障告警信息。

注：以上所翻譯更換步驟如有誤差，請(qǐng)參看CL31用戶手冊(cè)的Chapter 8 Repair章的Replacing Ceilometer Laser Transmitter CLT311小節(jié)。

四、建議及總結(jié)

4.1 建議

（1）發(fā)現(xiàn)告警，沉著冷靜，理清思路，勇于打破習(xí)慣思維，首先查看解讀狀態(tài)信息，初步判斷故障部位，少走彎路；（2）學(xué)習(xí)掌握部分高級(jí)命令，利于故障原因的深入細(xì)致分析和故障部位的準(zhǔn)確定位；（3）養(yǎng)成提前留存?zhèn)浞菹到y(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的各類信息資料的習(xí)慣，善于靈活應(yīng)用對(duì)比方法，參考系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的信息，及時(shí)判斷排查故障。

4.2 總結(jié)

本文僅以氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)中的CL31云高儀為例簡(jiǎn)述了CL31發(fā)射機(jī)故障的分析、定位及排查，希望能對(duì)氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的維護(hù)人員有些許幫助，從而更高效發(fā)揮氣象自觀系統(tǒng)在航空飛行安全中的氣象保障作用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 周建華，張中鋒，莊衛(wèi)方. 航空氣象業(yè)務(wù). 北京：氣象出版社，2011

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