天府国际机场自动气象观测系统设计及应用.pdf

第期气 象 水 文 海 洋 仪 器N o 年月M e t e o r o l o g i c a l,H y d r o l o g i c a l a n dM a r i n e I n s t r u m e n t sJ u n 收稿日期:作者简介:雷亚会(),男,硕士,工程师主要从事民航气象机务工作天府国际机场自动气象观测系统设计及应用雷亚会(民航西南空管局气象中心,成都 )摘要:文章介绍了成都天府国际机场新建自动气象观测系统的整体建设情况,着重介绍了对通信线路的多路冗余优化设计,并分析了这种优化设计在应用中的实际情况和优势.该设计有效地提升了空管气象数据保障的安全可靠性,为管制部门运行和对外服务提供更加稳定的气象数据支持.关键词:自动气象观测系统;机场;传输线路;冗余设计中图分类号:P 文献标识码:A文章编号:X()D e s i g na n da p p l i c a t i o no fa u t o m a t i cm e t e o r o l o g i c a lo b s e r v a t i o ns y s t e mf o rT i a n f uI n t e r n a t i o n a lA i r p o r tL e iY a h u i(C i v i lA v i a t i o nS o u t h w e s tA i rT r a f f i cM a n a g e m e n tB u r e a uM e t e o r o l o g i c a lC e n t e r,C h e n g d u )A b s t r a c t:T h i sp a p e ri n t r o d u c e st h eo v e r a l lc o n s t r u c t i o n o fa u t o m a t i c m e t e o r o l o g i c a lo b s e r v a t i o ns y s t e mn e w l yb u i l tf o rT i a n f uI n t e r n a t i o n a lA i r p o r to fC h e n g d u,h i g h l i g h t i n gt h eo p t i m i z e d m u l t i c h a n n e l r e d u n d a n c yd e s i g no f c o mm u n i c a t i o nl i n e s,a n da n a l y z e st h er e a l s i t u a t i o n sa n da d v a n t a g e so ft h i so p t i m i z e dd e s i g ni na p p l i c a t i o n T h ed e s i g ne f f e c t i v e l yp r o m o t e st h es a f e t ya n dr e l i a b i l i t yo fa i rt r a f f i cc o n t r o l r e l a t e dm e t e o r o l o g i c a l d a t a a s s u r a n c e,p r o v i d i n gm o r e s t a b l em e t e o r o l o g i c a l d a t a s u p p o r tf o r t h eo p e r a t i o na n de x t e r n a l s e r v i c e so f t r a f f i cc o n t r o l d e p a r t m e n t K e yw o r d s:a u t o m a t i cm e t e o r o l o g i c a l o b s e r v a t i o ns y s t e m;a i r p o r t;t r a n s m i s s i o n l i n e s;r e d u n d a n c yd e s i g n引言成都天府国际机场作为新建机场,自动气象观测系统的设计和建设十分关键,一方面系统的设计与建设工作要配合新机场整体的建设进度、符合其他专业工程提供的条件;另一方面还要考虑系统未来的运行需求,并提前做好规划.设计前期参考成都双流机场的运行经验和影响设备运行正常率的易发故障点,对成都天府国际机场的自动气象观测系统进行了针对性的设计.首先,业务人员在天府机场一期建设的条跑道的主用端均设置了备份传感器,在主用传感器出现故障时,不会影响自动观测系统数据的正常使用;其次,结合成都双流机场自动观测系统运行中通信线路故障发生率高,且通信线路故障点排查复杂的问题,天府机场自动气象观测系统进行了通信线路的多线路冗余设计,业务人员给每个传感器均设计了条传输链路,包括有线主用、有线备用和无线备用;最后,考虑到双流机场自动气象观测系统早期容易发生空开跳闸现象,在天府机场设计时对每一个传感器点位均设计了方舱,用于放置供电U P S以及加装避雷器,从而保证每个点位的供电系统更加稳定安全 .自动观测系统设计方案 自动观测系统外场传感器设计方案成都天府国际机场一期共建设条跑道,分气 象 水 文 海 洋 仪 器J u n 别为西一跑道、东一跑道和北一跑道.根据 民用航空地面观测规则 规定,需在条跑道的接地端、中间端和停止端建设自动气象观测系统,具体建设方案如下:)西一跑道 端距跑道南端向外 m、中心延长线西侧 m处建设一个云高仪(C L ),端向内 m、跑道中线向西 m处建设大气透射仪(L T )、自动气象站(MAWS )和天气现象仪(F S P),西一跑道中间端距跑道南端向内 m、中线向西 m处建设大气透射仪(L T )和独立风向风速仪(WMT ),西一跑道 端向内 m、跑道中线向西 m处建设大气透射仪(L T )和自动气象站(MAWS ),西一跑道 端距跑道中线延长线 m、中心延长线西侧 m处建设一个云高仪(C L ).)东一跑道 端距跑道中线延长线 m、中心延长线向东 m处建设一个云高仪(C L ),东一跑道 端向内 m、跑道中线向东 m处建设大气透射仪(L T )、自动气象站(MA W S )和天气现象仪(F S P),东一跑道中间端距跑道南端向内 m、中心线向东 m处建设大气透射仪(L T )和独立风向风速仪(WM T );东一跑道 端向内 m、跑道中线向东 m处建设大气透射仪(L T )和自动气象站(MA W S );东一跑道 端距跑道中线延长线 m、中心延长线向东 m处建设一个云高仪(C L ).)北一跑道 端向内 m、跑道中线向东 m处建设大气透射仪(L T )、自动气象站(MA W S )、天 气 现 象 仪(F S P)和 云 高 仪(C L ),北一跑道中间端距跑道东端向内 m、中心线向南 m处建设大气透射仪(L T )和独立风向风速仪(WMT );北一跑道 端向内 m、中心线向南 m处建设大气透射仪(L T )、自 动 气 象 站(MA W S )和 云 高 仪(C L ).由于天府机场北一跑道设计标准为只起飞不降落,即跑道两端不建设导航盲降设备,只建设气象设备,故北一跑道两端延长线到围界距离较短,考虑到围界外建设设备存在不安全因素,因此北一跑道两端的云高仪与两端的自动站和大气透射仪建设在同一位置.自动观测系统信号传输设计方案天府机场自动观测系统的通信传输链路采用VA I S A L A最新的设计方式,即在外场传感器附近配备室外网络设备箱(F O C ).天府机场安装于条跑道附近的外场传感器分为 个点位,即需要 个室外网络设备箱.在安装有风杆的点位将室外网络设备箱安装在风杆上,且室外网络设备箱与AWS 箱反向安装;在未安装风杆的位置单独配备根立杆,将室外网络设备箱安装在立杆上.每个点位的传感器将输出的原始数据传输到室外网络设备箱中,经过安装在室外网络设备箱中的MO X A串口服务器将该点位的所有信号汇聚为一路信号并转换为网络信号,再经过安装在室外网络设备箱中的光纤交换机,将网络信号转换为光信号,至此室外网络设备箱功能结束.光信号传输到附近的方舱,并通过即插即用型光/网转换器将信号转换为网络信号接入网络传输设备,进而通过机场通信工程敷设的光环网传回航管小区.自动观测系统服务器、终端及其他设备设计方案信号在航管小区楼气象机房以网络信号形式落地后,直接传输到自动观测系统服务器机柜核心交换机上,此交换机与台服务器(C DUA和C DU B)直接相连.数据经服务器处理后,再通过终端交换机传输到各个地方的终端,包括一塔台、二塔台、观测场、预报大厅、设备监控大厅和终端区管制大厅.同时自动观测系统配备有供系统单独使用的G P S,G P S天线安装在二号塔台环层机房外的环层阳台上,由根 m高的立杆支撑,G P S接收机安装在环层机房内的气象机柜里,再通过传输设备将G P S信号以网络信号的形式直接送入核心交换机.除此之外,还有跑道灯光级数和跑道主用端的数据信息的引入方式.VA I S A L A自动气象观测系统自身带有D S I 跑道灯光级数控制器,根据塔台管制员的实时通知,通过人工拨动档位旋钮的方式调节跑道灯光级数和跑道主用端信息.但在设计过程中,考虑到值班人员工作的复杂性和灯光信息传达的时效性,放弃了传统的灯光级数和主用端信息更改方式,而是采用串口服务器自动采集灯光级数和主用端信息的方式.具体方式为:由灯光级数调节系统在航管小区楼气象机房设置台终端设备,终端设备通过自带串口自动向外输出灯光级数强度和主用端信息,自动气象观测系统使用串口服务器接收这些信息,并将串口数据转换为网络数据,进而直接传送到自动气象观测系统核心第期雷亚会:天府国际机场自动气象观测系统设计及应用交换机供服务器使用.传输线路冗余设计方案实现自动气象观测设备每个外场传感器均有条传输线路将传感器原始数据传回机房内服务器,实现数据传输线路的路热备份,且每条传输线路的通断情况都可以在自动观测系统显示面板上实时监控.以西一跑道 端大气透射仪为例,条传输线路分别为有线主用、有线备用和无线备用,其中有线主用线路从设备自身的数据口输出数据,传输到室外网络设备箱中的有线主用MO X A串口服务器,经室外网络设备箱中的主用光纤交换机传输到西一跑道 端下滑台内的即插即用型光/网转换器,再通过网络传输设备传回航管小区自动观测系统核心交换机.此外从大气透射仪设备的服务端口并接出一路数据传输到室外网络设备箱中,在室外网络设备箱中经过避雷器时将数据线路分为路,一路传输到有线备用MO X A串口服务器,另一路传输到无线备用串口服务器.有线备用串口服务器的备用数据传送到有线备用光纤交换机,经 端下滑台内的即插即用型光/网转换器,通过网络传输设备传回航管小区自动观测系统核心交换机.无线备用串口服务器将此路备用数据传输至无线传输天线,经无线天线将信号传至下一个无线收发天线,最终传至二塔环层机房外的接收天线,再利用网络传输设备传至自动气象观测系统核心交换机.因为不同点位的建设条件以及地理环境不同,故部分点位就近的方舱并没有网络传输设备,导致有线主用和有线备用种传输链路在某些点位的传输有所不同.其中西一跑道和东一跑道中间端的数据在室外网络设备箱中汇聚完成后,主用线路传输至南下滑方舱的网络传输设备上,备用线路传输至北下滑方舱的网络传输设备上.对于北一跑道,气象设备只建设了个点位,而只有北一跑道中间的方舱内设置了网络传输设备,故北一跑道 端和 端的主用有线数据在室外网络设备箱中汇聚后,传输到北一跑道中间方舱网络传输设备上.同时考虑到北一跑道距航管小区较近,且 从 数 据 多 方 式 冗 余 的 角 度 进 行 设 计,端和 端的备用有线数据在各自的室外网络设备箱中汇聚后,分别由根直连光纤将数据直接送回至航管小区自动气象观测系统核心交换机,并未利用网络传输设备进行传输.应用效果分析天府机场自动气象观测系统于 建设完成,通过竣工验收,目前已运行个月,运行情况如下:相较于传统的单通信线路设计,通信线路多路冗余设计可以避免一些紧急抢修的情况发生,比如有时有线主用通信线路出现故障,但备用的条线路正常,此时系统的数据正常,对外服务不受影响,因此维护人员有更多的时间对故障进行分析和维修.同时,显示面板上可以看到多条通信线路的故障信息,条线路状态信息相互结合可以帮助维护人员更快定位故障点.当涉及到机场飞行区内地面施工或除草等活动时,可能会造成飞行区光环网断开,导致有线线路传输整体中断,文章设计的无线备份线路可以防止自动观测系统数据丢失.结束语文章主要介绍了成都天府国际机场自动气象观测系统的整体建设情况,并着重介绍了通信线路多路冗余设计思路和实现,同时分析了该通信线路设计在实际应用中的优势.多路冗余通信线路设计在国内机场的应用较少,需要更多的运行时间总结经验.业务人员会继续关注天府机场自动气象观测系统,对其出现的不足及时完善,逐步实现自动气象观测系统各个部分的热备份.从而有效地提升空管气象数据保障的安全性和可靠性,为管制部门运行和对外服务提供更加稳定可靠的气象数据.参考文献:张涛郑州机场自动气象观测系统无线传输备份系统解决方案J决策探索(中),():韩涛哈尔滨民航自动气象观测系统备份线路研究J黑龙江科技,():宋文佳一种民航气象观测自动站数据无线传输系统的研制J电子世界,():