海口Avimet自观系统台风后故障治理及研究

摘要：“摩羯”台风过境后，海口美兰国际机场Avimet自观系统设备遭到严重损坏。为了保障Avimet自观系统设备灾后平稳正常运行，民航海南空管分局气象台立即组织技术骨干开展自观故障设备的治理和抢修工作。通过提前制定治理方案、开展设备数据对比分析、组装修复折断的单风站风杆、更换故障备件等治理措施。气象台设备管理室攻坚克难，顺利完成了自观设备R27端单风站风杆折断、LM21背景光亮度计内部进水、R09端FS11P天气现象计硬件故障告警等故障问题的治理工作。根据本次治理故障的成功经验和案例，民航海南空管分局气象台提出了首例自主拆装风杆、多元化监控设备状态、预防梳理备件库存和优化检查维护细则等多个改进措施及建议。

关键词：Avimet自观；故障治理；单风站；自动气象观测系统；LM21背景光

引言

第11号台风“摩羯”9月6日以超强台风级在海南省文昌市翁田镇沿海地区登陆，根据气象局报道登陆时中心附近最大风力达17级以上，风速高达62米/秒，中心最低气压915百帕。本次台风的风眼路径掠过海口美兰国际机场，并且风力极大，导致海口美兰国际机场Avimet自观系统气象设备遭到严重的破坏。同时，海口机场区域供电异常出现反复来电和断电频率高达8次，自观设备供电不足，一跑道自动气象观测系统所有设备多次出现数据丢失的情况。造成自观系统设备数据发生告警和中断。

为了航空器飞行安全及给管制用户等提供准确稳定的气象数据，保障Avimet自观系统设备灾后的数据正常。民航海南空管分局气象台成立台风后自观设备抢修工作小组，对台风后自观设备的故障情况进行分析和研究，制定可靠且有效的设备故障治理方案。

针对台风后造成的R09气压数据出现波动误差、R27端单风站风杆折断、FS11P天气现象仪硬件故障、LM21背景光传感器内部进水告警等设备故障问题。民航海南空管分局气象台通过优化改良气压传感器的探测环境和提高机箱内部的密闭性，自主研究组装拼接新的R27单风站的风杆，重新设定FS11P天气现象仪新的洁净度参考值并清洁光学镜头，校准检查LM21背景光传感器和更换传感器备件等治理方法。逐一完成了自观系统故障设备的抢修工作。民航海南空管分局气象台设备室全体成员加班加点，攻坚克难成功修复了Avimet自观系统故障设备，提供稳定气象数据保障民航飞行安全。

故障排查及治理研究

气压数据出现误差治理

气象机务员每天进行数据比对记录，9月12日发现R09和R27、R10、R28端的QNH对比，在0.3百帕上下波动，按照《民用航空自动气象观测系统技术规范》要求气压传感器的最大允许误差为0.3百帕[1]。经过几个小时的观察，仍然存在差距。为了究其异常原因，气象台成立专项气压异常排查小组来排除本次异常隐患。针对气压数值差异问题，气象台设备室在R09端PTB330气压传感器进行了以下隐患排查分析和治理工作。

一、检查PTB330气压传感器状态

机务员一方面通过OBMAN自观系统监控界面查看R09端的PTB330气压传感器的告警状态和信息，未发现R09端的PTB330气压传感器出现告警代码，同时，将PTB330气压传感器实时回传的数据和留底日志进行分析，气压数据流未发现传输异常。

二、更换备件测试数据

抵达外场后，机务员首先检查数据采集器QML201的指示灯，接着检查PTB330气压传感器的运行灯状态，亮灯正常。机务员将3台备份PTB330气压传感器轮流换上对比测试均未发现异常，最后换上一台通过检定的PTB330气压传感器。通过气压数据不同端点间进行对比分析，气压的差异未发现明显减小。

三、优化气压计探测环境

进气孔是气压传感器探测气压数据的关键通道。机务员一方面是拆下进气孔固定装置，使用清水进行冲洗干净，确保气压进气孔无堵塞。另一方面是通过加固进气管条，增加进气管和气压计连接的紧密性。

四、提高气压计密闭性

机箱内部的温湿度和密闭性是影响气压传感器的探测条件之一。机务员一方面是在机箱内部放置防潮袋，避免由于湿气过大导致气压传感器的探测数据受干扰。另一方面通过粘贴密封胶条，进一步增加机箱的密闭性，杜绝水汽进入机箱。

五、加强气压数据监控和对比

机务员通过技防手段加强对气压数据进行持续监控和分析。根据气压曲线变化情况对数据的趋势进行实时跟踪。经过一天的观察，RO9端QNH值与R27端、R10端、R28端气压值的差异有缩短趋势。19日，气压计数据逐渐恢复一致，达到正常范围，持续观察后续没有异常。民航海南空管分局气象台完成R09气压数据异常波动故障治理工作。

单风站风杆折断治理

台风过后，机务员9月6日对外场的自观设备进行灾后故障排查工作。发现位于R27端的单风站风杆已被台风吹折断，风杆吹成了两截。同时，经排查长春自动站的风杆也被台风吹成了两截。

通过对比观察发现，R27端的单风站折断处位于风杆的上半部分，长春自动站的风杆折断处位于风杆的下半部分，两根风杆能够拼接成一根新的风杆。民航海南空管分局气象台立即制定了将两个故障风杆拼接成新风杆的维修方案。主要的抢修治理步骤如下。

一、拆除折断的R27单风站风杆

将R27的风杆上半部分折断弯曲的部分拆除。由于每节风杆的连接处均放置了防滑胶圈，所以无法直接拔出折断的上半部分风杆。机务员将风杆的一边绑于柱子上，另一边绑于牵引车，利用车辆的牵引力将风杆异常的部分拆出。

二、拆除折断的长春自动站风杆

将长春自动站的风杆下半部分的折断处拆除。去除长春自动站折断的下半部分风杆，保留上半部分正常的风杆。

三、组装拼接新风杆

将R27单风站的下半部分和长春自动站的下半部分风杆组合成新的一套完整的风杆。接着部署风传感器和WAC155串口测风变送器，对WAC151风向传感器机进行重新指北校准检查，测试WAA151风速传感器的卡顿情况。

民航海南空管分局气象台设备室克服没有风杆备件的现实困难，自主研究完成风杆的拆除拼接工作。9月13日成功修复了R27端单风站折断的故障问题。

FS11P天气现象仪硬件告警治理

机务员于9月9日检查R09端的FS11P天气现象仪时发现设备硬件告警，系统监控到设备状态为WARNING，并且通过外场视频监控检查未发现有异物干扰遮挡，民航海南空管分局气象台立即组织技术人员前往外场排查故障情况。

机务员抵达外场检查FS11P天气现象仪的光学镜头未发现有小动物遮挡，同时，通过设备维护口读取FS11P天气现象仪的告警日志进行分析，光学测量单元存在Measurement unit： WINDOW CONTAMINATED告警。机务员通过以下步骤进一步排查设备故障情况。

一、清洁FS11P光学镜头

由于经历台风的雨水和粉尘的冲刷，前向散射仪和PWD的镜头设备均出现了不同程度的污染，机务员首先对FS11P天气现象仪设备的窗口进行清洁，保证镜面的清洁和探测光路的通畅。

二、重新设定新参考值

当FS11P天气现象仪设备运行时间过长，或经历了复杂天气的持续干扰，设备探测的参考值会出现偏差，需要对设备的窗口污染控制设定新的洁净度参考值。机务员紧接着键入CALIBRATE WINDOW_CLEAN VISIBILITY_SENSOR对FS11P天气现象仪设备进行重新设定新参考值的维护。同时，FS11P天气现象仪设备的WARNING告警消除。

三、设备校准检查

根据技术手册要求，当FS11P传感器出现告警或报警时可进行能见度校准以达到设备的最佳状态。机务员按照引导式校准流程完成零点散射信号和高位散射信号校准。确保散射信号在小于或等于±3%的范围内，顺利通过校准检查。

通过气象台多项措施的治理下，成功消除了R09 FS11P天气现象仪设备硬件告警的问题，恢复设备正常运行。气象台设备室顺利完成了FS11P设备硬件告警的抢修工作。

LM21背景光传感器进水告警治理

9月9日R27端的FS11前散设备出现without alarm code：E告警。为了尽快修复故障，保证RVR数据能够准确无误提供给管制员等用户使用，民航海南空管分局气象台立即组织技术人员开展抢修工作。根据FS11设备的故障现象和告警信息，气象台设备室立即启动FS11设备故障抢修应急处置。主要治理内容有以下步骤。

一、分析故障告警情况

机务员首先检查FS11前向散射仪设备的镜面清洁情况，发现LM21背景光传感器的内部镜面存在水汽。由于水汽在传感器内部，无法使用无纺布擦干，造成传感器无法正常探测数据。接着将笔记本接入FS11维护口读取设备状态，获取到告警信息为“Background luminance sensor： Window Contamination Warning”。基本锁定FS11设备告警原因为背景光传感器出现窗口内部水汽污染。

二、更换故障传感器

LM21背景光传感器的更换主要分为拆下和安装两大方面。第一方面是拆下传感器，关闭FS11设备的电源开关，保证拆装设备均在断电情况下进行，然后拧开电缆接头将LM21背景光传感器拆下。另一方面是安装新传感器，需要注意若LM21角度安装不理想，可旋松紧固抱箍的螺旋并旋转背板以调整合适方向。

三、LM21传感器校准

将LMA21现场校准器安装到LM21罩内，LM21窗口内不得有任何环境光线射入。打开保护盖，并且将校准器电缆连接到LM21的校准连接器上。当成功完成安装检查程序时，绿色ON灯继续发光，并且黄色CHECK灯开始闪烁，这表明正在检查当前校准系数。如果校准顺利通过，就会切断CHECK灯，CAL灯常亮，并且绿色DONE灯亮[2]；本次LM21背景光校准维护顺利通过。

气象台设备室严格按照自观维护手册技术规范要求操作设备。根据不同设备故障现象提出有效的治理方案，顺利完成了R27端单风站风杆折断、LM21背景光亮度计内部进水、R09端FS11P天气现象计硬件告警等故障设备的抢修工作。在台风后海口机场开航前，完成所有气象自观设备的抢修工作，确保数据稳定准确。保证气象服务不中断，保障飞行安全。

改进措施及建议

针对台风过后Avimet自观系统设备存在的安全隐患，民航海南空管分局气象台立即组织技术人员认真梳理存在的风险，并制定了可操作性强、切实有效的改进措施和建议，具体详细内容如下。

一、完善告警机制

气象台设备室积极和自观厂家协调定制符合本场用户需求的主备传感器告警机制。当同站点的主备RVR值，超过500米；R09、R27、R10、R28的4个点修正气压之间超过0.3个百帕等异常情况时，自观设备监控系统则触发告警。提醒机务员更早发现和分析异常信息。

二、设备检定维修

由于PTB330气压计探测出的QNH值会受到风场、温度等参数的影响，需要持续关注和测试不同PTB330气压计之间的误差情况。及时发现出现偏差较大的气压计并安排重新检定和维修，确保PTB330气压计的误差保持在规范允许的范围内波动。

三、加固设备密闭

本次故障设备中，LM21背景光传感器内部镜面存在水汽，机箱内部有水渍。设备进水的很大原因是由于设备使用较久，密封胶条或胶水出现了老化现象，粘性和密封性下降。需要机务员使用胶条等加固设备及传感器的密闭处，有效防止设备进水。

总结与借鉴

当发生超强台风、雷暴等复杂天气时，安装在外场的自观系统设备会遭到严重的损坏，自观设备状态和探测环境发生异常改变，导致自观数据出现告警和中断。为了保障Avimet自观系统设备的安全运行，及时发现数据异常完成故障设备抢修，保障航空器飞行安全。民航海南空管气象台根据本次“摩羯”台风保障的经验，提出以下总结提供借鉴学习。

（1）首例自主拆装风杆：本次单风站风杆出现了折断，气象台将两根折断的单风站风杆进行拆分，重新自主组装成一套新的单风站风杆，完成了R27单风站风杆折断的修复工作。气象台自主拆装风杆的故障修复经验在中南地区属于首例。

（2）多元化监控设备状态：监控设备运行情况不仅限于监控传感器的告警状态码，通过多元化监控设备的温湿度、压力等参数的变化情况。根据故障应急处置的要求，及时监控到异常设备并完成抢修任务。

（3）预防梳理备件库存：根据本次台风发生频率较高故障的设备，梳理仓库缺少的备件，重点关注单风站风杆、LM21背景光传感器、PTB330传感器等备件。及时完成采购和储存备件，当发生设备故障时在最短时间内完成抢修工作，提高抢修设备的效率。

（4）优化检查维护细则：重点针对本次台风中遭到损坏的设备制定台风前专项维护检查细则。主要检查机箱内部的密封性，风杆拉绳的紧固性，探测环境的安全性等方面。根据本场自观设备运行情况，优化台风前重点检查的维护项目，达到查漏补缺的目的。

（5）加固设备内部密封：由于avimet自观系统已投产使用达7年之久，机箱密封胶条、传感器的密闭性性能均有所降低。一方面是使用密封胶条进行加固胶圈密封性，另一方面是机箱内部放置干燥剂，杜绝水汽进入机箱内部导致设备故障的发生。

参考文献

民用航空自动气象观测系统技术规范.北京：中国民用航空局空管行业管理办公室，AP-117-TM-2018-03R1，2018. 3.9.

能见度传感器FS11P用户手册.维萨拉公司，2013.