民航气象地面观测备份与应急手段探讨

毛源 贾军强

摘 要：我国民航机场使用MIDAS IV终端操作平台，展开民用航空气象观测活动。MIDAS IV终端操作平台相较于其他观测平台，具有更加稳定的系统性能，而且该平台的操作界面简单，适合大范围的安装普及使用。MIDAS IV终端操作平台若出现故障，则需要利用备份与应急设备手段，展开气象观测活动。该文主要探讨民航气象地面观测备份与应急手段，针对应急设备的备份与使用展开详细分析。

关键词：故障 备份与应急 保障

中图分类号：P4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）04（b）-0006-03

民用航空航班数量、乘客数量的快速增长，民用航空安全保障成为航空公司关注的主要问题。民用航空气象服务为飞行安全提供重要支持，气象服务部门需要不定时向民用航空公司提供准确的气象信息。气象服务部门监测的主要方面包括：地面风、能见度、天气现象、气压、温度、云况等。以上气象信息若发生显著变化，气象服务部门要马上对观测信息进行分析与报告。在主要气象观测设备出现问题的情况下，气象服务部门要使用备份与应急手段，来完成日常的气象观测任务。

1 备份与应急观测设备

1.1 主体设备

民航气象部门的主要气象观测设备为芬兰的VAISALA公司制造的MIDAS IV终端操作平台，它具有室外、室内两部分工作站。室外工作站主要负责气象信息的采集任务；室内工作站主要负责气象信息的处理分析任务。室外安装有风向风速仪，气压传感器、温度传感器、湿度传感器、云高探测仪、能见度探测仪、雨量筒等。室内工作站主要为MIDAS IV终端操作平台，操作员对收集来的数据展开检测分析，并且将气象信息传达给机场用户。MIDAS IV具有先进的传感器系统，能够对室外发生的大气压、温度、湿度、风向风速的微小变化进行感知。室内工作站的MIDAS IV终端操作平台属于英文操作系统，因此，数据分析需要具有较高知识水平的操作员来完成。

1.2 备份设备

AMS-II自动气象站是长春气象仪器研究所研究制造的，往往作为MIDAS IV的备份气象观测系统。AMS-II能够监测跑道周围的风向风速、温度、湿度、气压等气象要素。AMS-II自动气象站的传感器系统敏感度较高，能够进行高精度气象观测任务。

1.3 应急设备

DZQ03A型便携气象仪是MIDAS IV气象观测系统的应急设备，它体型较小方便携带，能够展开移动式的风向风速、温度、湿度、气压监测活动。DZQ03A型便携气象仪，能够对采集到的数据进行分析处理与存储。DZQ03A型便携气象仪是在主体与备份设备故障的时候，承担起民航气象观测任务。

2 主体设备和备份设备测量原理与精度对比分析

2.1 地面風

MIDAS风力观测系统采用超声观测原理，展开民航跑道风向、风速的测量活动。超声波根据风力的传播时间，展开跑道风速测量活动。若风速较大则在超声波内的传播时间就较长，风速较小则在超声波内的传播时间就较短，传感器根据风速信号传播的时间进行风力测量。MIDAS IV风力观测系统存在3个探测头，可以对不同方向的风向、风速进行测量，能够完成向量叠加工作。MIDAS风力观测系统为不锈钢材质，无转动轴承也无需加热，能够在各种天气环境下使用，如图1所示。

AMS-II气象观测系统仍然使用传统转动轴承，展开风力、风向测量活动。传统转动轴承会在阴雨天气灌入水汽，也会在冬季冷冻结冰，因此，AMS-II风力观测系统的使用范围较小。若在冷冻天气、阴雨天气使用AMS-II风力观测系统，则会出现风速、风向测量误差情况。表1为MIDAS IV、AMS-II风力观测系统的精度对比。

根据上分析得出：MIDAS IV在测量精度上更符合民航气象要求，而AMS-II在风向上的精度略低，但因为民航的风向数据以整10°为单位发布，所以，AMS-II的观测结果作为备份手段也能够符合民航气象的实际需要。

2.2 温度与湿度

MIDAS IV采用绝缘导体传感器，进行机场跑道温度、湿度测量。绝缘导体传感器会在水蒸气出现的过程中，改变自身绝缘性能，从而改变导体电容量，以达到正确监测温度、湿度的效果。而AMS-II观测系统使用铂电阻材质传感器，展开温度测量。同时使用湿度敏感元件进行湿度测量，湿度敏感元件会将周围环境的湿度值，输出为相应的电压值，从而得出准确的湿度结果，表2是MIDAS IV、AMS-II观测系统的温度、湿度精度对比。

可见，在温度和湿度的测量精度上，MIDAS IV和AMS-II是相差无几的，且都符合民航大部分机场的气象要求。

2.3 修正海平面气压

MIDAS IV气压传感器材质为单晶硅，运用容性测试原理开展修正海平面气压测量。AMS-II观测系统运用双振筒气压仪，进行气压探测，该气压仪有较高的稳定性。表3是MIDAS IV、AMS-II观测系统的修正海平面气压精度对比。

可见，在修正海平面气压的测量精度上，MIDAS IV和AMS-II都完全符合民航的气象要求。

3 应急设备的精度分析

DZQ03A型便携气象仪则运用与以上设备原理不同的测量方法，进行风向风速、温度、湿度、气压的观测，观测精度如表4所示。

可以看到，DZQ03A型便携气象仪的测量精度与AMS-II几乎相同。

4 备份与应急手段在工作中的应用

在MIDAS IV室外传感器产生问题的时候，可以运用AMS-II观测系统进行观测。将观测到的气象数据录入MIDAS IV软件操作平台，经过分析后向外传输。AMS-II备份观测系统能够对单要素、多要素的缺失进行读取，然后将读取的数据统一备份。民航气象信息系统能够分析处理数据信息，编辑和发布气象报文。如果备份观测系统也出现故障问题，则需要使用便携式气象仪，展开应急观测任务。在便携式气象仪工作10 min后，展开风向、风速、温度、湿度、气压的数据读取。

在首都机场，由于没有安装AMS-II观测系统，当MIDAS IV出现故障时，分别采用观测场百叶箱、HFY-1A型风向风速仪和XDY-03型振动气压仪进行温度、风向风速、气压的备份手段，而HFY-1A型风向风速仪和XDY-03型振动气压仪同AMS-II观测系统的测量精度是一样的。

5 结语

通过以上分析可以得出：目前MIDAS IV自动观测系统的观测精度是最符合民航要求的，因此是民航气象的主用设备。较之MIDAS IV自动观测系统，AMS-II观测系统、DZQ03 A型便携气象仪的观测精度略低，但仍能满足民航气象要求，可以作为备份和应急手段。另外，DZQ03 A型便携气象仪本身小巧方便、工作情况较为稳定，能够产生较好的应急效果。

参考文献

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