济南自动气象观测系统常见故障分析

王康

摘 要：自动气象观测系统（AWOS）是保障飞行安全和航班正常的重要助航设施，是制定机场运行标准的主要依据，对飞行安全起着至关重要的作用，通过分析2010年～2016年使用过程中的典型故障，结合运行情况，详细阐述了AWOS故障的排除方法，为空管气象同行提供参考，以期达到维护经验交流的目的。

关键词：AWOS；维护维修；统计分析

1 绪论

气象自动观测系统是机场空管气象设备中的重要组成部分，主要向空中交通管制员，航空气象观测员、航空气象预报员等专业人士提供机场所在跑道地面的天气状况，主要包括风向风速、温湿压、天气现象、能见度、RVR、云高等数据，这些天气实况数据是飞机能否按时正常起降的重要依据之一，其正常工作对飞行的保障起到至关重要的作用，特别是天气状况复杂，能见度差，风向风速变化大时，更要求自动气象观测系统的各部分运行稳定，在出现故障时及时得到解决。民航山东空管分局AWOS设备包括：CL31两套，LT31两套，MAWS301三套，FD12P，FS11各一套，为避免电信号串扰和雷电干扰，内外场信号通过光纤传输。

2 常见故障案例及分析

2.1 FD12P系统

截止2016年，FD12P出现两次数据丢失，均为软件故障導致，未出现硬件原因导致的故障，故障现象为系统监控界面FD12P飘红告警，FD12P终端显示界面无数据（////）；EVENT Monitor提示FD12P DATA MISSING.故障分析及排除过程如下：

1）检查内外场通讯是否正常，室内使用Vterminal软件尝试远程登录连接设备，通讯正常，输入STATUS命令查看系统状态，运行正常。

2）使用Sensor IO Monitor软件检查，可以GET数据到室内显示，通过以上步骤判断外场传感器及通信线路工作正常。判断外场未自动发送数据到室内终端设备。

3）远程输入AMES 7 15，执行每隔15秒自动发送MESSAGE 7到室内终端命令，数据恢复显示，故障排除。为避免再次出现该故障，联系VAISALA工程师和查阅手册，分析故障出现的原因为FD12P的感雨器可以累计降雨量，但外场设备不会自动清零，主服务器CDU每天在世界时零点对FD12P自动发送一个命令将累计雨量清零，过程是打开命令模式、清零和退出命令模式，在退出命令模式的时候，由于传输线路较长，设备偶尔出现无法接受退出命令，导致线路被占用，修改配置文件timeserv.ini，在退出命令之后多加几个回车，确保退出命令执行。通过修改配置文件，并重启CDU服务，自2011年6月起未再出现该故障。

2.2 云高仪CL31

CL31共出现4次故障，均为硬件故障，两次为CLB311故障，故障现象为室内CL31传感器飘红告警，EVENT monitor提示BLOWER FAILTURE，外场观察，风机噪音过大，解决方法为更换CLB311，对换下的CLB311进行清洁，该类故障均为设备风机长时间暴露在外场环境中，积累灰尘过多引起，通过手册规定每年两次换季时清洁CL31风机，降低该类故障的发生；一次CLR311故障，云高仪界面出现无云高数据（////）；监控界面CL31飘红告警，EVENT Monitor提示CL31 Receiver Failure，远程连接传感器，查看系统状态码为200000008080，解决方法为更换CLR311；一次CLT311故障，监控界面红色告警，EVENT Monitor提示CEILOMETER TRANSITTER EXPIPES，发射机激光二极管老化导致该故障，更换CLT311。

CL31故障排查可通过EVENT MONITOR提示信息和状态码分析获取故障单元模块，同时传感器也提供以下命令获取更多的故障信息，命令如下：

1）连接设备，依次输入以下命令查看设备参数信息。

CEILO >status

CEILO >get failure status

CEILO >service self.check

2）通过以上返回信息确定故障单元模块，然后根据技术手册进行更换。

2.3 大气投射仪LT31

LT31故障主要出现在LTL211窗口发射模块老化上，在LT31发射端和接收端各有一个，统计规律大约每隔3年就需要更换一次，因此需要做好该模块的备件购买计划，此类故障通过查看Event Monitor提示信息（LT31 OVERALL WARNING、LT31 TRANSMITTER WARNING、LT31 TRANSMITTER WTU LIGHT SOURCE AGING WARNING）和状态码可判断是发射端还是接收端的LTL211老化，在外场更换时要注意。另外出现一次LTL111告警信息，故障信息内容与LTL211提示信息类似，需查看状态码进一步确认，由于LTL211更换次数多，机务员在值班时容易出现思维定势，看到提示信息认为是LTL211故障，为避免出现更换模块错误，值班机务员双岗确认故障信息，并通过技术手册查看对应的状态码，确认出现故障的模块。

以上故障判断可通过EVENT monitor提示信息和查看系统状态码确定故障模块，下面描述的案例就相对复杂一些，2012年终端监控界面19端LT31状态灯飘红告警，数据显示界面三组RVR均无数据（////），跑道19端无MOR值（////），中间及01号有MOR值。故障处理分析过程如下：

1）检查通信线路，室内远程连接19端LT31维护线路，无法连接，查看室内19端LT31光信号收发器，发现RX状态灯不亮，初步判断外场传感器无数据传输进来。

2）外场设备外观检查，线路无烧灼异味，设备供电正常。

3）通过维护口接入维护终端，输入STATUS命令，查看系统信息，背景光亮度仪LM21显示未安装（实际已安装LM21），判断由于无LM21值导致跑道三组RVR均无数据，此时状态代码为E8080800000000000000（E：Error；8：System error；8：Auto.calibration switched off；8：Alignment procedure failed or alignment hardware error），状态码信息内容为自动校准关闭、机械校准过程失败或机械校准硬件故障。首先检查LM21，由于LM21提示未安装，在终端输入MENU命令，选择A（Configuration），查看设备配置参数信息，显示LM21的状态设置为OFF，DATA PORT的输出为RS.232，修改LM21设置为ON，DATA PORT为RS.485，室内终端能够进入维护模式，同时能够查看传感器测量数据，但室内终端界面仍显示////，判断LM21数据未被CDU处理，对比跑道01端RVR内场维护终端显示数据，发现跑道19端RVR数据无LT标识头，进入CONFIGURATION下将LT ID号设为1，室内终端三组RVR数据恢复显示，说明通过修改Identifier值，CDU识别了传入的数据串，此时19端的状态码为E6000800000000000000，信息内容为Alignment procedure failed or alignment hardware error，根据校准步骤，重新校准LT31，再次查看状态码，设备恢复正常，故障排除。

通过以上案例分析，未知原因导致的外场设备配置参数变化给机务员排查故障增加了难度，但只要把握故障关键点，逐步理顺思路，加上细致观察分析，问题就迎刃而解。

2.4 MAWS301

2.4.1 风数据丢失

风传感器分别安装在跑道的01端、MID端和19端，型号为WS425，自2011年正式运行截止2016年，风数据丢失故障共出现4次，故障现象均为室内终端无风数据显示，监控界面风传感器飘红告警，EVENT Monitor提示 WIND DATA MISSING，外场连接维护口无数据输出，判断为WS425故障，解决方法为更换风传感器。由于风传感器故障频率偏高，每年都要送修风传感器，增加了维护成本，促使我们分析更深层的原因，将可能的情况集中讨论，重点从以下两个方面采取措施，降低故障率，一是WS425风传感器可能对供电电压稳定性要求较高，通过了解其他机场使用情况（同型号），其维护情况和我们类似，但外场设备方面配备了UPS，故障率低；二是升级风传感器到WMT702。2013年外场设备加装UPS，同时购买WMT702做对比观察，截止目前，未再出现风数据丢失故障。

2.4.2 MAWS301提示主电源关闭

2016年EVENT Monitor显示MID端“AWS WIND DATA MISSING，EQUIPMENT ENCLOSURE TEMPERATURE IS MORE THAN 55 IN AWS STATION，MAINS POWER FAILURE IN AWS STATION，EQUIPMENT ENCLOSURE DOOR IS OPEN IN AWS STATION”，风数据丢失一个瞬时值，数据传输正常，未影响业务运行。但存在安全运行隐患，处置过程如下：

1）根据信息提示，外场检查中间自动站机箱，机箱密封正常，状态灯闪烁正常，机箱内没有发现元器件烧毁等异常情况。

2）卸开中间自动站QML201固定螺丝，用万用表检查36V和15V电源输出，输出电压正常，QBR101C的状态灯闪烁正常，信息提示主电源关闭，需测量QML201的POWER电压，正常工作电压区间为8V.16V，测量值为35.84V，对比测量01端该电压值为13.84V，确定该端口电压异常。由于测量值电压接近36V，设备36V电压用于风传感器加热和雨量筒加热，初步判断36V电压由如下图红色框标识的Terminal Strip接线端子引入，该接线端子连接着风传感器的POWER线。

3）断开机箱到风传感器的POWER线，同时断开36V电源转换器的输出，测量QML201上的POWER电压，测量值为1386V，与01端测量的电压值接近，然后重新连接上36V的电源转换器的输出，继续测量QML201的POWER电压，测量值为13.86V，然后再连接上机箱到风传感器的POWER线，再次测量QML201的POWER电压，此时测量值升为35.84V，至此可判断由机箱到风传感器线路或传感器接头处存在短路现象，导致回流引入了36V风传感器加热电压到QML201的POWER口，放风杆检查。

4）放倒风杆后，外观检查发现接近风传感器接头的电源线有烧焦痕迹，线路也存在老化引起的裂纹，判断电源线因老化裂纹进潮气导致短路（当日天气为大雾，湿度值100%），引起线路发热烧焦，造成本应提供给风传感器加热的36V的电压因短路并联回传到机箱内QML201的POWER端，而此时风传感器也正常工作，通过查询手册，发现风传感器工作电压9V.36V，所以即使电源电压升为36V，也不会影响其工作。

5）把破损处的电源线剪断，重新焊接5根线路，使用万用表測量线路是否依然存在短路现象，恢复原来走线，重启设备，主电源关闭告警信息消失，故障排除，设备恢复正常。重新更换已老化的传输线，同时做好外场其它设备传输线老化检查及更换，降低同类故障发生风险。

3 小结

总体来说，自动观测系统是一套高度自动化的系统，每一个环节出现问题都能在监控界面、EVENT Monitor、系统状态码中直接或间接体现出来，提高了机务员故障排除效率。当设备出现故障时，首先要结合告警状态信息分析原因，有步骤，有条理的排查故障，同时做好记录，处理完毕后做好归类总结，积累故障分析的经验，从而保证设备更好的工作。以上所述案例为空管同行出现类似故障提供参考。

参考文献：

[1]VAISALA公司自动观测系统技术手册.