提高(CINRAD/CD)天氣雷達(dá)業(yè)務(wù)質(zhì)量經(jīng)驗(yàn)淺談

雷登林,鐘 健,田 程，彭 茜

(貴州省貴陽市氣象局，貴州 貴陽 550001)

0 引言

新一代天氣雷達(dá)是探測短時(shí)強(qiáng)降水、暴雨、臺風(fēng)、冰雹、颮線、龍卷等災(zāi)害性天氣系統(tǒng)一種重要手段，對警戒強(qiáng)對流危險(xiǎn)天氣、制作短時(shí)和臨近天氣預(yù)報(bào)具有顯著作用。天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、及時(shí)、可靠對天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性提供了一個(gè)有力的、目前不可缺少的實(shí)況數(shù)據(jù)支持，所以我們應(yīng)系統(tǒng)的、科學(xué)的維護(hù)天氣雷達(dá)，確保天氣雷達(dá)能正常運(yùn)行且生成高質(zhì)量數(shù)據(jù)并及時(shí)傳輸，使天氣雷達(dá)在氣象為人民生活質(zhì)量提高的服務(wù)過程中發(fā)揮更大的作用。

1 天氣雷達(dá)業(yè)務(wù)質(zhì)量的實(shí)現(xiàn)過程

天氣雷達(dá)元數(shù)據(jù)質(zhì)量的優(yōu)良，主要體現(xiàn)在觀測到數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠，能真實(shí)的反映觀測時(shí)的天氣狀況，能為氣象預(yù)報(bào)和決策服務(wù)提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。天氣雷達(dá)觀測業(yè)務(wù)質(zhì)量的提高，則需日常觀測、維護(hù)、維修及標(biāo)定等環(huán)節(jié)來支撐。

1.1 天氣雷達(dá)的觀測

按照貴州省氣象觀測質(zhì)量體系的“觀測科學(xué) 數(shù)據(jù)精準(zhǔn) 服務(wù)高效 科技引領(lǐng)”的質(zhì)量方針，達(dá)到“觀測科學(xué)、服務(wù)高效”的前提，就是建立科學(xué)技術(shù)保障架構(gòu)，明確職責(zé)與分工，確保在規(guī)定觀測時(shí)段內(nèi)資料的可靠性、完整性、及時(shí)性及真實(shí)性。為實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，結(jié)合多年天氣雷達(dá)觀測與技術(shù)保障的經(jīng)驗(yàn)，可從以下幾個(gè)方面入手：

①執(zhí)行雷達(dá)運(yùn)行、監(jiān)控和維護(hù)等天氣雷達(dá)的有關(guān)規(guī)章制度，采取定期與不定期相結(jié)合的方式巡查天氣雷達(dá)，確保雷達(dá)在正常狀態(tài)下運(yùn)行。

②定期檢查雷達(dá)站站址的經(jīng)緯度、天線饋源口海拔高度、波束寬度等雷達(dá)系統(tǒng)適配參數(shù)和源數(shù)據(jù)參數(shù)，確保參數(shù)正確；檢查體掃工作模式；檢查雷達(dá)數(shù)據(jù)采集機(jī)、實(shí)時(shí)處理軟件終端機(jī)及敏視達(dá)軟件(RPG 與PUP)處理機(jī)時(shí)間同步、并能聯(lián)網(wǎng)校時(shí)。

③可通過在0.5°低仰角下，與雷達(dá)狀態(tài)正常時(shí)保存的數(shù)據(jù)進(jìn)行同方位、等距離條件下的地物回波強(qiáng)度對比，能快速直觀地分析、判斷當(dāng)前雷達(dá)的工作狀態(tài)：天線定北與水平、雷達(dá)回波強(qiáng)度的正常與否。

④分析雷達(dá)回波可很容易識別出電磁干擾產(chǎn)生的放射狀回波。一旦發(fā)現(xiàn)電磁干擾，應(yīng)及時(shí)向當(dāng)?shù)責(zé)o線電管理委員會(huì)提出申請，并協(xié)調(diào)解決電磁干擾。

⑤在雷達(dá)系統(tǒng)正常生成*.05V基數(shù)據(jù)時(shí)，有時(shí)PUP生成的產(chǎn)品數(shù)據(jù)缺失，則需重啟RPG 與PUP軟件。

⑥雷達(dá)附屬設(shè)備發(fā)電機(jī)與UPS的定期維護(hù)、保養(yǎng)與檢修，是雷達(dá)系統(tǒng)在停市電時(shí)能正常運(yùn)行的保障。

⑦涉及雷達(dá)主系統(tǒng)外的傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，需及時(shí)報(bào)專業(yè)網(wǎng)絡(luò)管理人員進(jìn)行維修恢復(fù)。

天氣雷達(dá)的觀測過程，涉及了系統(tǒng)時(shí)間一致性、天氣雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)的配置、雷達(dá)基數(shù)據(jù)與產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)傳輸及系統(tǒng)附屬供電設(shè)備的檢查與確認(rèn)，必須所有環(huán)節(jié)都正常，天氣雷達(dá)的元數(shù)據(jù)質(zhì)量正確率、觀測數(shù)據(jù)可用率、數(shù)據(jù)傳輸及時(shí)率等才能得到保障，提高雷達(dá)的業(yè)務(wù)可用性。

1.2 天氣雷達(dá)的維護(hù)

天氣雷達(dá)在長時(shí)間無間斷的運(yùn)行中，雷達(dá)系統(tǒng)中的一些器件因使用壽命的到期、性能指標(biāo)的下降或不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)質(zhì)量下降，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)故障停機(jī)，天氣雷達(dá)無數(shù)據(jù)生成。因此天氣雷達(dá)的定期維護(hù)就顯得尤為重要。開展雷達(dá)日、周、月、年維護(hù)工作，維護(hù)應(yīng)細(xì)致周到并有所側(cè)重。導(dǎo)致天氣雷達(dá)長時(shí)間停機(jī)的故障，大部分都是因重要器件性能下降或燒壞導(dǎo)致，故障停機(jī)的時(shí)間，又較多地被等待備件、等待廠家專業(yè)技術(shù)人員到站維修所占據(jù)。認(rèn)真細(xì)致的日常維護(hù)可減少故障發(fā)生的幾率，聯(lián)系貴陽天氣雷達(dá)自身的特性，為提高雷達(dá)的業(yè)務(wù)可用性，針對性的采取了如下措施:

①按規(guī)定對雷達(dá)清潔維護(hù)，清除機(jī)柜內(nèi)的粉塵，保持干凈的機(jī)房環(huán)境。

②查看雷達(dá)機(jī)柜內(nèi)的冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況，估算冷卻風(fēng)機(jī)的工作運(yùn)行時(shí)間，對運(yùn)行有異常的、工作運(yùn)行時(shí)間長的冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行更換，保證雷達(dá)機(jī)柜內(nèi)的環(huán)境溫度在要求范圍內(nèi)。

③定期與不定期查看部分有使用壽命限制、需更換的重要器件(如放電管)的運(yùn)行狀態(tài)；定期(如年維護(hù)或年巡檢)對部分工作在大電流環(huán)境下器件進(jìn)行檢測，如：IGBT、可控硅等。盡可能減少因器件使用壽命超期、性能下降導(dǎo)致的故障。

④定期檢測雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)峰值功率及發(fā)射機(jī)脈沖包絡(luò)，掌握速調(diào)管的工作狀態(tài)，在速調(diào)管性能下降時(shí)及時(shí)申請備件更換。

⑤對雷達(dá)系統(tǒng)內(nèi)存在潛在風(fēng)險(xiǎn)的一些器件，如雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)調(diào)制機(jī)柜監(jiān)控分機(jī)的PLC101((可編程控制器FX2N-80MR)，因PLC內(nèi)支持RAM存儲(chǔ)器的鋰電池(F2-40BL)電量耗盡，當(dāng)雷達(dá)整機(jī)斷電做維護(hù)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致RAM存儲(chǔ)器內(nèi)的控制程序丟失，使雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)不能上電工作。而雷達(dá)站沒有配備寫入控制程序的設(shè)備及軟件，需攜帶PLC到廠家寫入程序，這樣比較耗時(shí)，影響雷達(dá)系統(tǒng)及時(shí)恢復(fù)正常工作。所以對PLC101的鋰電池也要定期更換(鋰電池的壽命標(biāo)準(zhǔn)為5 a，為避免出現(xiàn)關(guān)機(jī)時(shí)PLC掉電的現(xiàn)象，可設(shè)定更換電池年限小于電池的標(biāo)準(zhǔn)壽命，縮短為3～4 a)。

⑥雷達(dá)系統(tǒng)的備件需按三級備件清單采購，保證雷達(dá)更換備件時(shí)庫存充足，在雷達(dá)出現(xiàn)故障時(shí)也能及時(shí)的更換，縮短雷達(dá)故障時(shí)間。

⑦對重要器件的檢測方法、測試步驟、參考的指標(biāo)數(shù)據(jù)、更換過程認(rèn)真記錄，整理歸檔維護(hù)個(gè)例庫，為以后出現(xiàn)類似事件提供參考，節(jié)約處理的時(shí)間，提高雷達(dá)業(yè)務(wù)的可用性。

細(xì)致全面的雷達(dá)維護(hù)，能有效的把部分異常消除于萌芽狀態(tài)，減少雷達(dá)故障出現(xiàn)的次數(shù)，使天氣雷達(dá)能正常穩(wěn)定的運(yùn)行。

1.3 天氣雷達(dá)維修

為了確保新一代天氣雷達(dá)現(xiàn)場維修的及時(shí)性、規(guī)范性，提高新一代天氣雷達(dá)穩(wěn)定運(yùn)行，當(dāng)新一代天氣雷達(dá)發(fā)生故障時(shí)，雷達(dá)站首先要分析判斷雷達(dá)故障的原因，并盡可能的排除；若雷達(dá)故障超出雷達(dá)站維護(hù)人員的技術(shù)能力范圍，則由雷達(dá)站聯(lián)系省局大探中心及廠家，組織進(jìn)行現(xiàn)場維修活動(dòng)，并確定故障原因、維修方法、所需備件等。具體處理步驟為：

①故障發(fā)生后，立即對故障進(jìn)行診斷及維修。

②故障停機(jī)必須在2 h內(nèi)在 ASOM 系統(tǒng)上發(fā)布停機(jī)通知，故障修復(fù)2 h內(nèi)必須關(guān)閉故障停機(jī)通知。

③在2 h內(nèi)不能排除故障，上報(bào)省級保障部門及市局業(yè)務(wù)處(如涉及外網(wǎng)、市電、附屬設(shè)施設(shè)備等同時(shí)報(bào)相應(yīng)的部門)，并申請大探中心及廠家遠(yuǎn)程技術(shù)指導(dǎo)故障維修。

④故障停機(jī)超過24 h仍未修復(fù)時(shí)，要在ASOM上每24 h詳細(xì)填寫維修活動(dòng)，將故障維修過程中診斷時(shí)間、等待維修人員、等待備件、更換備件以及維修時(shí)間節(jié)點(diǎn)詳細(xì)記錄。每天至少一次向省級部門及市局業(yè)務(wù)處報(bào)告維修情況說明。沒有維修新進(jìn)展時(shí)也要及時(shí)更新。

⑤故障排除后，故障維修報(bào)告的填寫必須有故障現(xiàn)象、故障部位、原因分析、處理過程等內(nèi)容。

⑥雷達(dá)故障維修報(bào)告放入雷達(dá)故障維修檔案庫，以便以后查閱與參考。

故障后的技術(shù)分析與總結(jié)，是提升臺站技術(shù)人員維修保障能力一個(gè)重要方法，也是提高故障修復(fù)及時(shí)性的有效手段。

1.4 天氣雷達(dá)的標(biāo)定

為規(guī)范雷達(dá)站對新一代天氣雷達(dá)的定標(biāo)，確保天氣雷達(dá)探測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，使用機(jī)內(nèi)和機(jī)外儀表，采用統(tǒng)一的方法和流程，對天氣雷達(dá)進(jìn)行檢測和標(biāo)校，使之達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。天氣雷達(dá)定標(biāo)工作以定期和不定期的方式開展，應(yīng)選擇在本站監(jiān)測范圍內(nèi)無重要天氣過程時(shí)段內(nèi)停機(jī)進(jìn)行。

根據(jù)天氣雷達(dá)運(yùn)行保障的特點(diǎn)，天氣雷達(dá)定標(biāo)分為維護(hù)定標(biāo)、維修定標(biāo)、調(diào)整定標(biāo)和專項(xiàng)定標(biāo)4類。

其中常執(zhí)行的是維護(hù)定標(biāo)，維護(hù)定標(biāo)項(xiàng)目包含在天氣雷達(dá)的周、月、年維護(hù)和巡檢工作內(nèi)容中，定標(biāo)隨各類維護(hù)工作開展。維修定標(biāo)是對影響天氣雷達(dá)技術(shù)性能的組(部)件進(jìn)行更換、維修、調(diào)試后，根據(jù)組(部)件對應(yīng)的雷達(dá)分系統(tǒng)，開展相關(guān)定標(biāo)項(xiàng)目的定標(biāo)。影響觀測精度的故障排除后，應(yīng)對雷達(dá)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行機(jī)外儀表定標(biāo)；定標(biāo)完成后應(yīng)對定標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行技術(shù)審查，若發(fā)現(xiàn)雷達(dá)異常，應(yīng)按照相關(guān)規(guī)定的要求執(zhí)行。雷達(dá)恢復(fù)正常后，重新定標(biāo)。

機(jī)外測試儀表應(yīng)在檢定有效期內(nèi)使用，檢定有效期到期后，機(jī)外測試儀表應(yīng)按計(jì)量檢驗(yàn)規(guī)定，及時(shí)送測試儀表到相關(guān)計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)校準(zhǔn)。

2 小結(jié)

天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)質(zhì)量及業(yè)務(wù)可用性的提高，落實(shí)到具體的工作中，就是要觀測認(rèn)真、細(xì)致，值班人員具有較強(qiáng)的責(zé)任心；維護(hù)精細(xì)并且有針對性與前瞻性，更換備件以預(yù)防為主，有提前量；維修按流程、須總結(jié)，縮減故障時(shí)間；標(biāo)定按規(guī)定，嚴(yán)控指標(biāo)要求，使雷達(dá)工作在最佳狀態(tài)。環(huán)環(huán)相扣，一步不漏，才能保證雷達(dá)數(shù)據(jù)有較高的質(zhì)量及雷達(dá)業(yè)務(wù)可用性保持較高的指標(biāo)。