淺析自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)管控策略

邢耀余

摘 要：民航自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)（AWOS）是指安裝在機(jī)場(chǎng)跑道附近的一套測(cè)量包括跑道視程、常規(guī)氣象要素、云和天氣現(xiàn)象等傳感器以及相應(yīng)的監(jiān)控和遠(yuǎn)程集成顯示系統(tǒng)，為航空器的起降提供客觀、可靠、準(zhǔn)確的氣象數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)是空管飛行保障的重要設(shè)備之一。如何預(yù)防自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行正常率，是空管氣象安全保障可持續(xù)發(fā)展的重要條件。針對(duì)管理對(duì)象的不同制定相應(yīng)的管理標(biāo)準(zhǔn)以及預(yù)防措施，以控制該系統(tǒng)的危險(xiǎn)源，將潛在的風(fēng)險(xiǎn)通過采取有效的措施將至可接受的范圍內(nèi)。是氣象自動(dòng)保障崗位安全管理的首要任務(wù)。本文以西寧機(jī)場(chǎng)芬蘭VAISALA公司生產(chǎn)的MIDAS IV系統(tǒng)為例，對(duì)該系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)管控策略進(jìn)行了分析和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)；風(fēng)險(xiǎn)；管控策略

0 引言

目前全國(guó)大多數(shù)主要民航機(jī)場(chǎng)都配備了由芬蘭VAISALA公司生產(chǎn)的自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)（AWOS）。該系統(tǒng)的主要功能是將分布在機(jī)場(chǎng)跑道一側(cè)的各要素傳感器所采集的氣象要素傳輸至中央數(shù)據(jù)單元（CDU）進(jìn)行處理，通過網(wǎng)絡(luò)將實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)傳送給各類用戶，這些用戶的決策提供氣象數(shù)據(jù)的支持。本文結(jié)合本單位識(shí)別出系統(tǒng)運(yùn)行的4個(gè)重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)，從安全運(yùn)行管理、經(jīng)濟(jì)投入、專業(yè)技術(shù)發(fā)展等方面分析管控策略，以期對(duì)設(shè)備維護(hù)人員提供一些參考。

1 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別依據(jù)

第一、氣象運(yùn)行差錯(cuò)標(biāo)準(zhǔn)要求因自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)故障，不能提供正確的跑道視程，造成在相應(yīng)天氣標(biāo)準(zhǔn)下無法實(shí)施Ⅱ類、I類運(yùn)行，達(dá)到2小時(shí)（含）以上且不足3小時(shí)為氣象一般差錯(cuò)，達(dá)到3小時(shí)（含）以上為氣象嚴(yán)重差錯(cuò)。因此，作為空管氣象服務(wù)的重要設(shè)備之一，氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性直接影響空管安全運(yùn)行，提高氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性非常必要；第二、自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)自安裝調(diào)試完成有完整的運(yùn)行檔案，詳細(xì)記錄系統(tǒng)故障類型、故障發(fā)生時(shí)間、原因、處理過程和處理時(shí)間。為分析系統(tǒng)各單元運(yùn)行狀況提供科學(xué)依據(jù)；第三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及組成本身決定了系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)和核心點(diǎn)。

2 自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)

綜合分析得出系統(tǒng)存在4個(gè)重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)，中央處理單元CDU和通信單元MCU111單機(jī)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，其中任意一個(gè)單元故障將導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。CDU和MCU111在系統(tǒng)中都處于核心單節(jié)點(diǎn)位置，同時(shí)兩設(shè)備運(yùn)行已7年，均處于故障多發(fā)期。MCU111部分備件停產(chǎn)，風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)高，應(yīng)當(dāng)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(dǎo)致跑道某一端所有氣象數(shù)據(jù)中斷傳輸。因此，單路由通信線路風(fēng)險(xiǎn)也應(yīng)采取風(fēng)險(xiǎn)管控措施。傳感器作為氣象探測(cè)最基礎(chǔ)的單元，其運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)是直接導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集質(zhì)量，其故障風(fēng)險(xiǎn)也列為重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)。

3 管控策略分析

3.1 CDU雙機(jī)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(jié)合的雙機(jī)熱備方案。以原有CDU為A機(jī)即CDUA，新部署一臺(tái)CDU做為B機(jī)，即CDUB。通過“心跳”方法實(shí)現(xiàn)CDUA和CDUB雙機(jī)熱備份系統(tǒng)的聯(lián)系。所謂“心跳”指的是CDUA和CDUB之間相互按照一定的時(shí)間間隔發(fā)送通訊信號(hào)，表明各自系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。一旦CDUB收不到主機(jī)沒有“心跳”信號(hào)，表明CDUA發(fā)生故障，其管理軟件認(rèn)為CDUA停止工作，并將系統(tǒng)資源轉(zhuǎn)移到CDUB上，CDUB將替代CDUA發(fā)揮作用，以保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)運(yùn)行不間斷。CDUA和CDUB可以自動(dòng)或手動(dòng)切換，切換的響應(yīng)時(shí)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(jī)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)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(wù)器及調(diào)制解調(diào)器。由于MCU部分模塊已經(jīng)停產(chǎn)，因此采用新的替換產(chǎn)品為MDF101單元，包含機(jī)架、串口服務(wù)器和調(diào)制解調(diào)器若干（與傳感器的調(diào)制解調(diào)器模塊一一對(duì)應(yīng)）。實(shí)施時(shí)連接并配置串口服務(wù)器到調(diào)制解調(diào)器，當(dāng)MCU111故障時(shí)，僅需完成MDF101單元光端機(jī)及交換機(jī)之間線纜連接即可實(shí)現(xiàn)與MCU111相同的功能。冷備啟動(dòng)過程約為5分鐘，而MCU111故障平均修復(fù)時(shí)間大于60分鐘。通過上述方法可以將通信單元MCU111單機(jī)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)降至可接受范圍。

3.3 備份傳輸路由

通信備份技術(shù)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(wǎng)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(wǎng)橋的備份方案對(duì)傳輸路由進(jìn)行備份。其頻率為公用開放頻率、無需頻段使用審批、建設(shè)成本低、運(yùn)行成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、運(yùn)行穩(wěn)定可靠。外場(chǎng)氣象設(shè)備根據(jù)安裝位置可分為三部分：接地地帶設(shè)備端、中間地帶設(shè)備端、停止端。三端各配置一臺(tái)TS16串口服務(wù)器，負(fù)責(zé)把每端的設(shè)備數(shù)據(jù)統(tǒng)一接收管理。三臺(tái)TS16串口服務(wù)器各配置一臺(tái)電信級(jí)網(wǎng)橋，負(fù)責(zé)把三端的氣象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給CDU服務(wù)器的無線網(wǎng)橋。內(nèi)場(chǎng)CDU服務(wù)器配置一臺(tái)電信級(jí)網(wǎng)橋，負(fù)責(zé)接收外場(chǎng)三端的網(wǎng)橋數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)給CDU服務(wù)器， CDU服務(wù)器部署專業(yè)軟件即可實(shí)現(xiàn)與原系統(tǒng)一樣的服務(wù)功能。從而實(shí)現(xiàn)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(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)傳輸單路由運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 備件策略控制傳感器故障風(fēng)險(xiǎn)

傳感器風(fēng)險(xiǎn)是影響氣象數(shù)據(jù)采集質(zhì)量最直接的因素，控制傳感器風(fēng)險(xiǎn)方法可分為傳感器整機(jī)備份和傳感器備件。通常由于整機(jī)備份投資大，建設(shè)周期長(zhǎng)等原因，不利于措施實(shí)施。因此選取傳感器風(fēng)險(xiǎn)管控以儲(chǔ)備備件方式，將風(fēng)險(xiǎn)可接受的范圍內(nèi)，備件儲(chǔ)備可以有效提高設(shè)備維修效率，縮短停機(jī)時(shí)間。同時(shí)備件選購(gòu)不當(dāng)會(huì)造成資金擠占、閑置浪費(fèi)，成為企業(yè)負(fù)擔(dān)。因此，合理儲(chǔ)備備件是備件管控風(fēng)險(xiǎn)策略中的核心問題。根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，控制過程中備件選擇可以從以下幾個(gè)方面考慮，首先，考慮對(duì)飛行影響重要的氣象要素如能見度、風(fēng)速風(fēng)向、氣壓和云。以上述要素探測(cè)傳感器為重點(diǎn)；其次，根據(jù)當(dāng)?shù)厥褂们闆r，傳感器的部分模塊容易出現(xiàn)故障。如風(fēng)沙天氣較多的地區(qū)，光學(xué)模塊故障頻繁。雷雨天氣較多的地區(qū)，供電單元和通信單元模塊容易故障等等。因此、根據(jù)使用記錄統(tǒng)計(jì)出高頻故障備件，作為購(gòu)買備件類型和數(shù)量的參考依據(jù)。另外，根據(jù)行業(yè)內(nèi)自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行報(bào)表，統(tǒng)計(jì)行業(yè)內(nèi)該系統(tǒng)模塊故障頻率。分析其原因，參考分析結(jié)果中易損備件類型。總之，傳感器故障風(fēng)險(xiǎn)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(fēng)險(xiǎn)控制在特定環(huán)境下有其規(guī)律性，因此，通過備件策略，將上述風(fēng)險(xiǎn)控制到可接受的范圍內(nèi)。

4 小結(jié)

本文以本單位識(shí)別出自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)的4個(gè)重要風(fēng)險(xiǎn)，考慮安全運(yùn)行要求、經(jīng)濟(jì)投入、專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)發(fā)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(fēng)險(xiǎn)，將其控制在可接受的范圍內(nèi)。同時(shí)針對(duì)以備件方式控制傳感器故障風(fēng)險(xiǎn)的策略中，為了達(dá)到控制風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)控制經(jīng)濟(jì)投入、合理確定備件儲(chǔ)備，根據(jù)本人經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出三條參考依據(jù)。在實(shí)際工作中，科學(xué)的日常維護(hù)和管理是控制自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行中所有風(fēng)險(xiǎn)的最為基礎(chǔ)的措施，本文不再詳述。降低或消除設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提高航空氣象服務(wù)安全保障能力，同類風(fēng)險(xiǎn)管控策略受所在企業(yè)經(jīng)濟(jì)、管理理念等方面因素的限制。因此，風(fēng)險(xiǎn)管控具體策略因地制宜，靈活采取恰當(dāng)?shù)姆椒ā?/p>

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