包头机场自动气象观测系统异常显示VRB风向不定的故障分析与维修方法
​周建宇
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​周建宇,. 包头机场自动气象观测系统异常显示VRB风向不定的故障分析与维修方法[J]. 气候变化研究,2023.4. DOI:10.12721/ccn.2023.157035.
摘要: 在民用航空气象地面观测中,风是一个重要的观测要素,风向和风速严重影响航空器的起降安全,所以民航系统非常重视对风的细微变化的观测,更引入了VRB风向不定这一重要概念。本文从包头机场发生的一次自动气象观测系统异常显示VRB风向不定的故障入手,对此类故障进行了故障分析及维修方法的归纳总结,以供大家参考、借鉴。
关键词: 自动气象观测系统;风向;VRB风向不定;QML201数采器
DOI:10.12721/ccn.2023.157035
基金资助:

1引言

众所周知,空气的流动可以分为垂直流动和水平流动两种。空气垂直方向的流动称之为垂直运动,如龙卷、雷暴等;水平方向的流动则称之为风。风是由水平方向上大气压力分布不均而产生的。风是一个向量,既有方向又有大小。因此,风的观测包括风向、风速两项。

在民用航空气象地面观测中,统一规定测量距地面约10米高度上的风。风对飞机起降时的安全有直接的影响。飞机顺风起飞、着陆会增长滑跑距离,减少上升率和下滑率,当风速超过规定值时,就有冲出跑道的可能,故一般情况都采用逆风起降。但如果逆风超过一定限度,也可使飞机操纵困难,并使飞机在跑道头提前接地。当侧风时,飞机除向前运动外,还顺着侧风方向运动,如不及时修正就会偏离跑道方向。因此,对风的精确测量在民用航空气象地面观测中就变得尤为重要了。

2 VRB的定义

民用航空气象地面观测规范规定:

(1)当风向变化小于180度,且平均风速小于2米/秒时,使用“VRB”(风向不定)来报告平均风向;

(2)当风向变化大于或等于180度时,使用“VRB”(风向不定)来报告平均风向。

3 故障现象及分析

3.1故障现象

包头机场自动气象观测系统跑道13端风向变化长时间显示等于360度,而其它两端的风向显示均小于180度。经询问值班观测员,及去跑道13端风杆所在地现场查看,发现此时实际风向变化范围并不大,实际风向变化范围与设备显示有较大误差,断定此时风向不应该显示为风向不定。

3.2故障分析

3.2.1首先,考虑是否为风向传感器硬件故障导致,遂更换上风向传感器备件,但故障现象仍旧存在,因此首先排除了风向传感器硬件问题。

3.2.2 其次,去外场自动站处,打开自动站机箱,观察数采器QML201指示灯状态。数采器QML201指示灯显示正常,存储卡指示灯也闪烁正常。

数采器QML201包括一个出具处理用的32 bit Motorola中央处理器和10个差分(20单端)模拟传感器输入口(同时也可用作数字输入口)。此外,还包括两个传感器频率接口,一个16 bit A/D转换器,电源和1.3 Ah/6V内置备份电池充电器。

用笔记本电脑超级终端连接自动站MAWS301维护端口COM0,将接收回的数据反馈给厂家,经厂家技术人员分析,数据正常,表明数据接收、传输没有问题。

3.2.3再次,怀疑可能是数采器QML201中的QMI108编码出错导致的风向显示故障。但是QMI108已停产,又无备件,经与厂家技术人员联系,查阅技术手册,得知QMI118可代替QMI108。因此,将跑道另一端QMI118拆下,代替旧的QMI108,安装好后,数据可正常接收并显示。但是VRB风向不定仍旧出现,证明了并非QMI108编码问题。

3.2.4在排除了以上可能的硬件故障后,怀疑是否数采器QML201配置文件有问题,导致实际风向变化与设备显示不符。再次用笔记本电脑超级终端连接自动站MAWS301维护端口COM0,下载数采器QML201配置文件,并将此配置文件发回给厂家。经厂家技术人员分析,确认是数采器QML201配置文件有问题,导致异常显示VRB风向不定。

4、维修方法

在确定了是数采器QML201配置文件错误导致的风向显示故障后,联系厂家技术人员,对数采器QML201的配置文件进行了修改。

接下来,就需上传更新正确的数采器配置文件。

具体步骤:

4.1用笔记本电脑连接自动站MAWS301机箱底部COM0口,打开超级终端Hyper Terminal,通讯速率设置为9600 8 N 1,即速率9600,数据位8,奇偶校验无,停止位1,流控制无,建立连接。

4.2输入:open<回车>; 

出现“/ >”或“/W >”符号时进行后续操作; 

若输入“open<回车>”后出现“/ Ext >”或“/ Ext W>”符号,则代表数采器打开时其正处于外部存储卡目录下(Ext目录),此时输入命令“cd<空格>..<回车>”可以退回到数采器根目录下,此时显示为“/ >”或“/W >”。

4.3输入:cd<空格>cfg<回车>; -- 进入cfg文件夹,cfg文件夹是数采器用来存储配置文件的专用文件夹; 

出现“/ Cfg >” 或“/ Cfg W>”符号后, 输入:dir<回车>; -- 查询现存数采器配置文件的文件名,例如查询到当前配置文件为WA15vT2.adc。

4.4输入:del<空格>配置文件全称<回车>del,例如<空格>WA15vT2.adc<回车>; -- 将当前配置文件删除,注意配置文件的大小写方式需与原来的严格对应; 

输入:dir<回车>; -- 查询配置文件是否删除,若已删除则应看不到任何配置文件名。

4.5输入:zr<回车>; -- 上传配置文件命令,输入该命令后数采器会返回十六进制信息,如:B2FFFFFCDE33等,表示已准备好上传配置文件。

选择超级终端菜单栏上的“传送(T)”下拉菜单的“发送文件(S)…”,弹出对话框后点击“浏览”,选择要上传的配置文件,比如保存在桌面上的“AVI_XIA.adc”,点击“发送”,开始上传。

上传过程的时间长度与配置文件的大写有关,145K大的配置文件大约需要150秒左右上传完毕; 

上传完毕后对话框自动关闭,数采器会返回信息“Normal Termination”,表示上传结束; 

4.6输入:dir<回车>; -- 查看cfg路径下现在是否已有刚才上传的配置文件; 

4.7输入:chmod<空格>配置文件名称<空格>rwx<回车>,例如chmod<空格>AVI_XIA<空格>rwx<回车>;-- 将配置文件的类型改为可读可写可执行; 

4.8输入:reset<回车>; -- 重启数采器。重启之后会看到数采器自检信息,如:序列号、生成时间、内部温度等信息,自检完毕后会出现“Setup running OK”信息,表示新配置文件运行正常。 

5、结论

5.1做好通报工作。当发现故障时,应立即通知值班观测员,告知故障情况,并立即启用相应应急预案,用替代设备、手段等来恢复正常工作,并由观测员通知站调、塔台等用户。如短时间内不能修复,还要按照相应程序逐级上报。

5.2充分运用“望、闻、问、切”等手段。即查看指示灯状态、闻焦糊味、连接超级终端查询、用仪器、仪表测量等,快速确定故障点,排除故障。

5.3在条件允许的情况下,要尽可能配置足够多的自观和通信设备备件。特别是一些容易坏的部件,一定要确保有相应的备件。只有这样,才能尽可能快速确定故障部位并排除故障,使设备恢复正常运行。

5.4要做好重要配置文件的备份工作,熟悉并掌握相应配置文件的更新上传方法。

5.5故障排除后,要做好记录、事后总结、案例分析,不断提高排故能力,确保设备运行正常。

参考文献

[1] 民用航空气象地面观测规范 AP-117-TM-02R1 2012

[2] vaisala自动气象观测系统操作手册 2013

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