浅析自动气象观测系统运行风险管控策略

邢耀余

摘 要：民航自动气象观测系统（AWOS）是指安装在机场跑道附近的一套测量包括跑道视程、常规气象要素、云和天气现象等传感器以及相应的监控和远程集成显示系统，为航空器的起降提供客观、可靠、准确的气象数据。该系统是空管飞行保障的重要设备之一。如何预防自动气象观测系统设备运行正常率，是空管氣象安全保障可持续发展的重要条件。针对管理对象的不同制定相应的管理标准以及预防措施，以控制该系统的危险源，将潜在的风险通过采取有效的措施将至可接受的范围内。是气象自动保障岗位安全管理的首要任务。本文以西宁机场芬兰VAISALA公司生产的MIDAS IV系统为例，对该系统运行风险管控策略进行了分析和总结。

关键词：自动气象观测系统；风险；管控策略

0 引言

目前全国大多数主要民航机场都配备了由芬兰VAISALA公司生产的自动气象观测系统（AWOS）。该系统的主要功能是将分布在机场跑道一侧的各要素传感器所采集的气象要素传输至中央数据单元（CDU）进行处理，通过网络将实时气象数据传送给各类用户，这些用户的决策提供气象数据的支持。本文结合本单位识别出系统运行的4个重点风险，从安全运行管理、经济投入、专业技术发展等方面分析管控策略，以期对设备维护人员提供一些参考。

1 风险识别依据

第一、气象运行差错标准要求因自动气象观测系统故障，不能提供正确的跑道视程，造成在相应天气标准下无法实施Ⅱ类、I类运行，达到2小时（含）以上且不足3小时为气象一般差错，达到3小时（含）以上为气象严重差错。因此，作为空管气象服务的重要设备之一，气象自动观测系统运行的稳定性直接影响空管安全运行，提高气象自动观测系统运行的可靠性非常必要；第二、自动气象观测系统自安装调试完成有完整的运行档案，详细记录系统故障类型、故障发生时间、原因、处理过程和处理时间。为分析系统各单元运行状况提供科学依据；第三、系统结构及组成本身决定了系统的关键点和核心点。

2 自动气象观测系统运行风险

综合分析得出系统存在4个重点风险，中央处理单元CDU和通信单元MCU111单机运行风险，其中任意一个单元故障将导致系统瘫痪。CDU和MCU111在系统中都处于核心单节点位置，同时两设备运行已7年，均处于故障多发期。MCU111部分备件停产，风险系数高，应当采取措施降低或消除。此外，通信线路均为单路由，一旦通信线路中断，将导致跑道某一端所有气象数据中断传输。因此，单路由通信线路风险也应采取风险管控措施。传感器作为气象探测最基础的单元，其运行风险是直接导致数据采集质量，其故障风险也列为重点风险。

3 管控策略分析

3.1 CDU双机热备份

CDU热备是厂方提供给用户的一种由软件和硬件相结合的双机热备方案。以原有CDU为A机即CDUA，新部署一台CDU做为B机，即CDUB。通过“心跳”方法实现CDUA和CDUB双机热备份系统的联系。所谓“心跳”指的是CDUA和CDUB之间相互按照一定的时间间隔发送通讯信号，表明各自系统当前的运行状态。一旦CDUB收不到主机没有“心跳”信号，表明CDUA发生故障，其管理软件认为CDUA停止工作，并将系统资源转移到CDUB上，CDUB将替代CDUA发挥作用，以保证网络服务运行不间断。CDUA和CDUB可以自动或手动切换，切换的响应时间极短，所以从用户工作站的界面几乎察觉不到。因此，CDU单机运行风险基本消除。

3.2 通信单元冷备份

原有的通信单元MCU111，包含串口服务器及调制解调器。由于MCU部分模块已经停产，因此采用新的替换产品为MDF101单元，包含机架、串口服务器和调制解调器若干（与传感器的调制解调器模块一一对应）。实施时连接并配置串口服务器到调制解调器，当MCU111故障时，仅需完成MDF101单元光端机及交换机之间线缆连接即可实现与MCU111相同的功能。冷备启动过程约为5分钟，而MCU111故障平均修复时间大于60分钟。通过上述方法可以将通信单元MCU111单机运行风险降至可接受范围。

3.3 备份传输路由

通信备份技术较多，有线双路、无线双路、有线和无线组合的方式。有线中又分为光缆和通信电缆；无线分为微波、WIFI、无限网桥等多种方式。本地原有通信线路为光缆，本文选择5.8G无线网桥的备份方案对传输路由进行备份。其频率为公用开放频率、无需频段使用审批、建设成本低、运行成本低、维护简单、技术成熟、运行稳定可靠。外场气象设备根据安装位置可分为三部分：接地地带设备端、中间地带设备端、停止端。三端各配置一台TS16串口服务器，负责把每端的设备数据统一接收管理。三台TS16串口服务器各配置一台电信级网桥，负责把三端的气象数据转发给CDU服务器的无线网桥。内场CDU服务器配置一台电信级网桥，负责接收外场三端的网桥数据，并转发给CDU服务器， CDU服务器部署专业软件即可实现与原系统一样的服务功能。从而实现传输路由以原有光缆通信传输为主，备份无线通信传输为辅。通过上述策略基本消除自动气象观测系统传输单路由运行风险。

3.4 备件策略控制传感器故障风险

传感器风险是影响气象数据采集质量最直接的因素，控制传感器风险方法可分为传感器整机备份和传感器备件。通常由于整机备份投资大，建设周期长等原因，不利于措施实施。因此选取传感器风险管控以储备备件方式，将风险可接受的范围内，备件储备可以有效提高设备维修效率，缩短停机时间。同时备件选购不当会造成资金挤占、闲置浪费，成为企业负担。因此，合理储备备件是备件管控风险策略中的核心问题。根据工作经验总结，控制过程中备件选择可以从以下几个方面考虑，首先，考虑对飞行影响重要的气象要素如能见度、风速风向、气压和云。以上述要素探测传感器为重点；其次，根据当地使用情况，传感器的部分模块容易出现故障。如风沙天气较多的地区，光学模块故障频繁。雷雨天气较多的地区，供电单元和通信单元模块容易故障等等。因此、根据使用记录统计出高频故障备件，作为购买备件类型和数量的参考依据。另外，根据行业内自动气象观测系统设备运行报表，统计行业内该系统模块故障频率。分析其原因，参考分析结果中易损备件类型。总之，传感器故障风险是客观存在的，在安全保障过程中不可避免的。但传感器故障风险控制在特定环境下有其规律性，因此，通过备件策略，将上述风险控制到可接受的范围内。

4 小结

本文以本单位识别出自动气象观测系统的4个重要风险，考虑安全运行要求、经济投入、专业领域相关技术发展等因素，浅析以备份为主的管控措施策略，有效降低或消除风险，将其控制在可接受的范围内。同时针对以备件方式控制传感器故障风险的策略中，为了达到控制风险，同时控制经济投入、合理确定备件储备，根据本人经验，总结出三条参考依据。在实际工作中，科学的日常维护和管理是控制自动气象观测系统运行中所有风险的最为基础的措施，本文不再详述。降低或消除设备运行风险，提高航空气象服务安全保障能力，同类风险管控策略受所在企业经济、管理理念等方面因素的限制。因此，风险管控具体策略因地制宜，灵活采取恰当的方法。

参考文献

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[2] 黄启东，吴占勋，鲁军红.谈设备风险管理[J].设备管理与维修，2009（11）endprint