三門峽新一代天氣雷達(dá)大修及技術(shù)升級(jí)淺談

郭躍輝

摘 要：三門峽新一代天氣雷達(dá)經(jīng)過(guò)多年連續(xù)運(yùn)行，其可靠性、可維修性和使用性逐漸下降，特別是天線機(jī)械結(jié)構(gòu)部分和匯流環(huán)磨損嚴(yán)重，故障維修難度大、成本高，維修周期長(zhǎng)，進(jìn)而影響了雷達(dá)的整體運(yùn)行效能。為了更好地滿足氣象業(yè)務(wù)應(yīng)用和發(fā)展需求，亟需按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范和要求進(jìn)行大修及技術(shù)升級(jí)。

關(guān)鍵詞：新一代天氣雷達(dá);大修;升級(jí)改造

中圖分類號(hào)：TN959.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）07-0056-02

0 引言

三門峽CINRAD/SB新一代天氣雷達(dá)（以下簡(jiǎn)稱三門峽雷達(dá)）于2005年7月完成了現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試。2005年11月20日，通過(guò)了中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心組織的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。到目前為止，三門峽新一代天氣雷達(dá)已運(yùn)行12年多。自投入業(yè)務(wù)應(yīng)用以來(lái)，三門峽雷達(dá)極大的提升了三門峽及周邊地區(qū)的災(zāi)害性天氣預(yù)警預(yù)報(bào)能力，在地方社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、重點(diǎn)工程建設(shè)、公眾服務(wù)、防災(zāi)減災(zāi)中發(fā)揮了重要作用，在保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生命財(cái)產(chǎn)中取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。三門峽雷達(dá)已成為監(jiān)測(cè)災(zāi)害性天氣、提高預(yù)警預(yù)報(bào)能力，防災(zāi)減災(zāi)，服務(wù)社會(huì)和重點(diǎn)工程建設(shè)的重要支撐。經(jīng)過(guò)多年連續(xù)運(yùn)行，三門峽雷達(dá)的可靠性、可維修性和使用性逐漸下降，特別是天線機(jī)械結(jié)構(gòu)部分和匯流環(huán)磨損嚴(yán)重，故障維修難度大、成本高，維修周期長(zhǎng)，進(jìn)而影響了雷達(dá)的整體運(yùn)行效能。同時(shí)，三門峽雷達(dá)伺服系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，故障率高，近幾年頻繁更換匯流環(huán)，方位電機(jī)及伺服控制器。為延長(zhǎng)三門峽雷達(dá)使用壽命，全面恢復(fù)并提高雷達(dá)系統(tǒng)整體技術(shù)性能，使其達(dá)到中國(guó)氣象局2010年修訂印發(fā)的《新一代天氣雷達(dá)系統(tǒng)功能規(guī)格需求書》（氣辦發(fā)〔2010〕43號(hào)）技術(shù)狀態(tài)和指標(biāo)要求，更好地滿足氣象業(yè)務(wù)應(yīng)用和發(fā)展需求，亟需按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范和要求進(jìn)行大修及技術(shù)升級(jí)。

1 前期工作情況

河南省氣象局觀測(cè)與網(wǎng)絡(luò)處組織，依據(jù)《綜合觀測(cè)司計(jì)劃財(cái)務(wù)司關(guān)于印發(fā)遼寧沈陽(yáng)等44部新一代天氣雷達(dá)大修及技術(shù)升級(jí)實(shí)施方案的通知》（氣測(cè)函〔2016〕12號(hào)），對(duì)三門峽新一代天氣雷達(dá)進(jìn)行了大修及技術(shù)升級(jí)檢測(cè)評(píng)估。意見如下：

（1）雷達(dá)系統(tǒng)部分器件和線纜老化，部分組件性能變差，需更換相關(guān)器件和電纜。

（2）發(fā)射機(jī)輸出極限改善因子雜散干擾嚴(yán)重，發(fā)射機(jī)饋線部分高功率負(fù)載打火，需更換相關(guān)器件。

（3）接收機(jī)噪聲系數(shù)超出技術(shù)要求，系統(tǒng)相位噪聲和地雜物抑制超限，系統(tǒng)增益和噪聲電平變化較大等，需大修時(shí)更換接收系統(tǒng)相關(guān)器件。

（4）伺服系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，故障率高。方位和俯仰減速箱、匯流環(huán)及方位大軸承等磨損嚴(yán)重，急需更換相關(guān)器件及技術(shù)升級(jí)。

（5）系統(tǒng)相位噪聲、地雜物抑制參數(shù)超標(biāo)，需大修更換相關(guān)器件。

（6）終端系統(tǒng)無(wú)法滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求，急需更換計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

建議三門峽市氣象局盡快按照檢測(cè)評(píng)估意見，根據(jù)《CINRAD/SB新一代天氣雷達(dá)大修及技術(shù)升級(jí)投資標(biāo)準(zhǔn)》，擬定三門峽雷達(dá)大修及技術(shù)升級(jí)需維護(hù)、更換的組（部）件明細(xì)表，并編制上報(bào)三門峽CINRAD/SB新一代天氣雷達(dá)大修及技術(shù)升級(jí)實(shí)施方案，啟動(dòng)雷達(dá)系統(tǒng)大修及技術(shù)升級(jí)工程。

2 大修實(shí)施階段

依據(jù)《新一代天氣雷達(dá)大修及技術(shù)升級(jí)規(guī)范》、《新一代天氣雷達(dá)系統(tǒng)功能規(guī)格需求書》（氣辦發(fā)〔2010〕43號(hào)）、《綜合觀測(cè)司計(jì)劃財(cái)務(wù)司關(guān)于印發(fā)遼寧沈陽(yáng)等44部新一代天氣雷達(dá)大修及技術(shù)升級(jí)實(shí)施方案的通知》等文件，對(duì)三門峽雷達(dá)配電系統(tǒng)采取整體更換，信號(hào)處理和監(jiān)控系統(tǒng)、接收系統(tǒng)采取部分組件更換，發(fā)射系統(tǒng)在原基礎(chǔ)上大修，伺服控制、天線/天線座在原基礎(chǔ)上技術(shù)升級(jí)，饋線系統(tǒng)予以升級(jí)改造，天線罩予以維修維護(hù)，通信系統(tǒng)增加徑向數(shù)據(jù)流傳輸功能。同時(shí)，對(duì)雷達(dá)運(yùn)行所必要的配套設(shè)施進(jìn)行維護(hù)維修。本項(xiàng)目實(shí)施將嚴(yán)格遵照國(guó)家有關(guān)業(yè)務(wù)規(guī)范和要求進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)，雷達(dá)性能將達(dá)到同型最新批次雷達(dá)出廠時(shí)的技術(shù)性能和技術(shù)指標(biāo)要求，以更好地發(fā)揮雷達(dá)監(jiān)測(cè)、預(yù)警功能。

2.1 雷達(dá)主機(jī)部分

鑒于三門峽雷達(dá)部分分機(jī)、模塊已停產(chǎn)且無(wú)庫(kù)存，實(shí)施大修及技術(shù)升級(jí)時(shí)，配電系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)采取整體更換，發(fā)射系統(tǒng)在原基礎(chǔ)上大修，伺服控制、天線/天線座在原基礎(chǔ)上技術(shù)升級(jí)，饋線系統(tǒng)予以升級(jí)改造，天線罩予以維修維護(hù)，通信系統(tǒng)增加徑向數(shù)據(jù)流傳輸功能。2013年10月，三門峽雷達(dá)已實(shí)施接收系統(tǒng)數(shù)字中頻升級(jí)，根據(jù)中國(guó)氣象局意見，此次不再進(jìn)行接收系統(tǒng)數(shù)字中頻技術(shù)升級(jí)，但接收系統(tǒng)測(cè)試通道和主通道模擬部分模塊、以及電纜要隨機(jī)柜更換。大修及技術(shù)升級(jí)后的雷達(dá)性能達(dá)到同型號(hào)最新批次雷達(dá)出廠時(shí)的技術(shù)性能和技術(shù)指標(biāo)要求，具備徑向數(shù)據(jù)流傳輸功能，并為后續(xù)雙線偏振升級(jí)預(yù)留接口，如表1、表2所示。

2.2 配套設(shè)施維護(hù)維修

UPS和蓄電池：更換新的北京頂尖公司UPS和蓄電池。

發(fā)電機(jī)：更換新的熊貓100kV的發(fā)電機(jī)。

3 考機(jī)及現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收測(cè)試

雷達(dá)大修及技術(shù)升級(jí)完成后，進(jìn)行為期3個(gè)月的考機(jī)運(yùn)行。在考機(jī)期滿且其間雷達(dá)未出現(xiàn)重大故障的情況下，由承修方向中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心提出驗(yàn)收測(cè)試申請(qǐng)。雷達(dá)大修及技術(shù)升級(jí)完成后及時(shí)向中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心申請(qǐng)驗(yàn)收測(cè)試。由中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心按照《新一代天氣雷達(dá)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收測(cè)試大綱》（氣測(cè)函〔2011〕160號(hào)）和雷達(dá)大修及技術(shù)升級(jí)合同約定內(nèi)容，組織現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收測(cè)試并向中國(guó)氣象局職能管理部門提交驗(yàn)收測(cè)試報(bào)告。驗(yàn)收測(cè)試通過(guò)后，雷達(dá)恢復(fù)業(yè)務(wù)運(yùn)行。如驗(yàn)收測(cè)試未獲得通過(guò)，應(yīng)責(zé)令承修方限期整改，視整改情況重新進(jìn)行驗(yàn)收測(cè)試。

4 項(xiàng)目組織管理和技術(shù)培訓(xùn)

三門峽市氣象局作為本項(xiàng)目的承擔(dān)單位，負(fù)責(zé)項(xiàng)目組織實(shí)施，經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行，已經(jīng)形成了較為成熟的業(yè)務(wù)流程，為該項(xiàng)目的順利實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。河南省氣象信息網(wǎng)絡(luò)與技術(shù)保障中心負(fù)責(zé)技術(shù)支持，并全程參與項(xiàng)目建設(shè)。該中心維修保障技術(shù)力量雄厚，技術(shù)骨干具有多年主持業(yè)務(wù)項(xiàng)目開發(fā)并參與全國(guó)多部新一代天氣雷達(dá)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、維修等工作。河南省氣象局觀測(cè)與網(wǎng)絡(luò)處負(fù)責(zé)項(xiàng)目的具體管理工作。全程參與項(xiàng)目建設(shè)工作，嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定，組織進(jìn)行設(shè)備招標(biāo)等工作。并對(duì)項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量進(jìn)行全程監(jiān)督和管理。中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心負(fù)責(zé)技術(shù)指導(dǎo)和驗(yàn)收測(cè)試。

雷達(dá)大修及技術(shù)升級(jí)現(xiàn)場(chǎng)安裝完成后，承修方在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)雷達(dá)站業(yè)務(wù)人員進(jìn)行為期兩周的技術(shù)培訓(xùn)，主要完成以下培訓(xùn)內(nèi)容：

（1）熟悉雷達(dá)系統(tǒng)工作原理;（2）識(shí)別雷達(dá)總體和各系統(tǒng)、插件和配套設(shè)備的安裝布局位置;（3）掌握雷達(dá)總體和分系統(tǒng)基本工作原理;（4）掌握雷達(dá)的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)[1];（5）在業(yè)務(wù)使用中，能熟練掌握雷達(dá)的操作技能;（6）能完成雷達(dá)的常見故障的判斷與維修;（7）掌握雷達(dá)的日常維護(hù)知識(shí)[2]。5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)施大修及技術(shù)升級(jí)，統(tǒng)一雷達(dá)技術(shù)狀態(tài)，提高雷達(dá)系統(tǒng)易維護(hù)性和觀測(cè)資料一致性，增強(qiáng)雷達(dá)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行能力，進(jìn)一步滿足雷達(dá)資料組網(wǎng)拼圖和預(yù)報(bào)應(yīng)用需求。能夠提高三門峽及周邊地區(qū)的災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警能力，提升氣象防災(zāi)減災(zāi)水平，進(jìn)而為區(qū)域內(nèi)糧食增產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、人民福祉安康奠定技術(shù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)良好的社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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

[2] 本書編寫組.CINRAD/SA雷達(dá)實(shí)用維修手冊(cè)[M].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2008.