MCU111在民航气象中的应用

唐丽　文钟华

摘 要： 芬兰自动观测系统是一种集常规气象要素、云、天气现象等传感器以及相应监控和远程显示的集成自动化系统，广泛应用于各大民航机场。为实现系统内的良好通信，VAISALA公司采用了MCU111通信单元，该单元支持RS 485，RS 232及modem三种信号模式，并可根据应用需求实现不同模式间的转换，且具有工作稳定、信号传输质量高以及良好的安全性等特点。

关键词： 自动气象观测系统； 气象参数； MCU111； 系统结构

中图分类号： TN911.7?34； TP73 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）09?0160?03

0 引 言

随着我国民航事业的高速发展和近年来复杂天气的不断涌现，为保障飞行安全和航班正常，芬兰AWOS系统被广泛应用于国内各民用机场，承接着向航空气象用户和空中交通管制用户提供实时机场跑道地面天气状况，辅助气象人员准确编发报和空中交通管制员做出正确决策的重要任务。

气象自动观测系统主要由室外传感器和室内分析、处理、显示系统两大部分组成。MCU111作为自动观测系统的核心单元之一，是室内外设备间沟通的桥梁，负责采集外场传感器数据、与室内CDU进行数据交换，将处理后数据传送至工作站和用户终端等[1?4]。MCU111故障将导致整个自动观测系统数据丢失，系统瘫痪，对航空安全造成重大影响。因此，熟练掌握MCU111的维护维修操作尤为重要。

1 AWOS系统组成

机场气象自动观测系统（Automatic Weather Observation System，AWOS）是为航空器起飞、着落提供各种气象参数的助航设备[5]，是航空气象服务保障中必不可少的重要气象探测设备。它由各种气象传感器、通信单元、中央处理单元、数字显示面板和用户终端组成，集成了气象要素测量、数据采集、处理分析和数据显示、存储等多种功能，能够为用户提供实时多类气象数据，并可向气象数据库和其他气象信息服务系统提供数据源。以桂林机场为例，其典型配置如图1所示，可对机场跑道周边及其延长线范围内的风向、风速、降水、温度、露点、气压、天气现象、能见度、RVR、云底高度、背景光亮度等影响飞行的重要气象要素进行测量分析和传送储存[6?8]。

图1 AWOS典型配置

2 MCU111内部结构

通信单元MCU111是设计用于实现AWOS系统室内外设备通信的集成单元，外部包含有多达16路的modem或RS 485信号插槽，以及一个Ethernet口和数个RS 232接口（COM1～COM4）。其结构如图2所示，内含16端口RS 232/Ethernet转换[9?10]器TS16、MCB111母板和数块DMX501/DSI485A子模块。其信号数据流为：

（1） Ethernet接口设备与modem/RS 485接口设备（如外场传感器、数字显示及灯光设置单元）间的数据通信。由TS16、MCB111、DMX501/DSI485A及信号插槽共同完成，插槽用于引接外部信号线，DMX501/DSI485A用于modem/RS 485信号的接收、发送，MCB111、TS16则分别实现modem/RS 485与RS 232及Ethernet与RS 232的信号转换；

（2） Ethernet接口设备与RS 232接口设备（如气象数据库通信系统、观测编发报系统）间的数据通信。由TS16转换器连接相应设备实现。

图2 MCU111内部结构

3 日常维护维修

3.1 安装

MCU111交付使用时，首先需确定安装是否正确：

（1） 依次将TS16、MCB111固定安装在MCU内部、并根据机场设备配备及端口使用情况将DMX501/DSI485A子模块插入母板相应位置；

（2） 按系统需求正确连接TS16与MCB111端口间接线，确保所有信号线、电源线连接正常；

（3） 依据端口分配将用于民航气象数据库系统、观测编发报系统的TS16端口与MCU背面串行口（例如COM2、COM3）相连；

（4） 为方便后期维护，将母板SERV1或SERV2端口引接至MCU背面串行口（COM1）。

3.2 外部信号线连接

MCU外部信号线的连接主要包括：

（1） 16路插槽接线。按机场设备配备情况分别在相应插槽内卡入各外场传感器modem线、灯光级数信号线、DD50、WD50数字显示信号线等。

（2） 串行通信口（COM口）接线。COM1用于连接串行维护线，以便对MCB111端口配置进行维护更改；COM2连接民航气象数据库系统，向数据库提供实时AWOS自观数据输出；COM3与观测编发报系统相连，用于为编发报软件提供所需气象参数；其余COM口可用于系统扩展。

（3） Ethernet口接线。连接网络交换机，实现MCU、CDU及其他工作站间网络数据交换，或连接网络维护线完成对TS16的配置修改。

3.3 设备参数配置

当设备新启用或系统进行增、删、改变化后，为避免系统错误必须对MCU进行重新配置。根据MCU内部结构，其配置过程包括TS16与MCB111的配置。

3.3.1 TS16配置

利用路由器的DHCP功能为TS16获取指定设备IP（192.168.x.xxx）。连接网络维护线，通过维护主机浏览器访问http：//192.168.x.xxx，输入用户名/密码xxxx/xxxx进入TS16配置界面，如图3所示。点击左侧菜单Admin??copy configuration，选择HTTP或TFTP方式将主机上*.cfg（TS16配置文件）导入TS16，“submit”后出现“configuration stored successfully”，配置文件上传成功。点击Configure??Ports检查各端口参数配置是否正确，如有错误，点击端口名对参数进行修改，如图4所示。

图3 TS16配置界面

3.3.2 MCB111配置

使用串行维护线将COM 1口与维护主机连接，打开超级终端，设置端口通信参数为9600，8N1。设备连接后输入命令open进入MCB111端口配置模式，getset可获取现有参数配置，如图5所示。使用setcom 命令对端口所采用标准、数据位、停止位、奇偶校验和通信模式等进行设置，如图6所示。值得注意的是，在对所有端口配置完成后，需输入RESET命令，使更改生效。

图4 端口参数检查

图5 MCB111原有配置

图6 setcom命令配置界面

3.4 Setcom命令使用规则

Setcom命令使用规则见表1。其中，ComNo为端口号。

4 结 论

AWOS系统是一套高度集成化的自动化系统，MCU111通信单元在系统中的应用，能使系统室内、外数据传输和不同通信方式间数据转换得以更快速稳定实现，是整个自观系统的核心。实践证明，加强设备日常巡视、熟练掌握系统结构和内外接线、及时更新、备份配置文件，有助于有条理的故障排查，提高工作效率，从而更好地保障设备安全、服务民航事业。

表1 setcom命令使用规则

[命令＼&值（value）＼&命令描述＼&SETCOM ComNo

CCITT value＼&V.21，V.22，

or V.23＼&为modem模块设置

通信模式＼&SETCOM ComNo ORIGINATE value＼&1 or 0＼&为modem模块选择

通信频带＼&SETCOM ComNo DATABITS value＼&7 or 8＼&设置通信模式中的

数据位＼&SETCOM ComNo STOPBITS value＼&1 or 2＼&设置通信模式中的

停止位位数＼&SETCOM ComNo

PARITY value＼&odd， even， or none＼&设置通信模式

奇偶校验位＼&SETCOM ComNo RSMODE value＼&RX or TX＼&设置module子

模块的收、发模式＼&]

参考文献

[1] 李震.芬兰气象自动观测系统的技术保障及故障分析[J].气象水文海洋仪器，2007（4）：55?56.

[2] 阮杰.MCU111通信架构技术改造的可行性分析[J].陕西气象，2011（4）：43.

[3] 陶建国.气象自动观测系统典型故障及系统维护[J].气象水文海洋仪器，2007（3）：47?49.

[4] 杜强.机场AWOS室内外设备信号光纤传输探讨[J].硅谷，2009（20）：181.

[5] VAISALA公司.AWOS原理手册[M].芬兰：VAISALA公司，2008.

[6] 周建华.航空气象业务[M].北京：气象出版社，2011.

[7] 张霭琛.现代气象观测[M].北京：北京大学出版社，2000.

[8] 黄仪方，朱志愚.航空气象[M].成都：西南交通大学出版社，2002.

[9] 吕松茂，韩震宇，李晓东.用pcomm处理Windows环境下的串口通信[J].计算机工程，2001，27（6）：176?179.

[10] 龚尚福，宋会亮.串口?网络协议转换器设计与实现[J].西安科技大学学报，2009（4）：483?485.

图3 TS16配置界面

3.3.2 MCB111配置

使用串行维护线将COM 1口与维护主机连接，打开超级终端，设置端口通信参数为9600，8N1。设备连接后输入命令open进入MCB111端口配置模式，getset可获取现有参数配置，如图5所示。使用setcom 命令对端口所采用标准、数据位、停止位、奇偶校验和通信模式等进行设置，如图6所示。值得注意的是，在对所有端口配置完成后，需输入RESET命令，使更改生效。

图4 端口参数检查

图5 MCB111原有配置

图6 setcom命令配置界面

3.4 Setcom命令使用规则

Setcom命令使用规则见表1。其中，ComNo为端口号。

4 结 论

AWOS系统是一套高度集成化的自动化系统，MCU111通信单元在系统中的应用，能使系统室内、外数据传输和不同通信方式间数据转换得以更快速稳定实现，是整个自观系统的核心。实践证明，加强设备日常巡视、熟练掌握系统结构和内外接线、及时更新、备份配置文件，有助于有条理的故障排查，提高工作效率，从而更好地保障设备安全、服务民航事业。

表1 setcom命令使用规则

[命令＼&值（value）＼&命令描述＼&SETCOM ComNo

CCITT value＼&V.21，V.22，

or V.23＼&为modem模块设置

通信模式＼&SETCOM ComNo ORIGINATE value＼&1 or 0＼&为modem模块选择

通信频带＼&SETCOM ComNo DATABITS value＼&7 or 8＼&设置通信模式中的

数据位＼&SETCOM ComNo STOPBITS value＼&1 or 2＼&设置通信模式中的

停止位位数＼&SETCOM ComNo

PARITY value＼&odd， even， or none＼&设置通信模式

奇偶校验位＼&SETCOM ComNo RSMODE value＼&RX or TX＼&设置module子

模块的收、发模式＼&]

参考文献

[1] 李震.芬兰气象自动观测系统的技术保障及故障分析[J].气象水文海洋仪器，2007（4）：55?56.

[2] 阮杰.MCU111通信架构技术改造的可行性分析[J].陕西气象，2011（4）：43.

[3] 陶建国.气象自动观测系统典型故障及系统维护[J].气象水文海洋仪器，2007（3）：47?49.

[4] 杜强.机场AWOS室内外设备信号光纤传输探讨[J].硅谷，2009（20）：181.

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[6] 周建华.航空气象业务[M].北京：气象出版社，2011.

[7] 张霭琛.现代气象观测[M].北京：北京大学出版社，2000.

[8] 黄仪方，朱志愚.航空气象[M].成都：西南交通大学出版社，2002.

[9] 吕松茂，韩震宇，李晓东.用pcomm处理Windows环境下的串口通信[J].计算机工程，2001，27（6）：176?179.

[10] 龚尚福，宋会亮.串口?网络协议转换器设计与实现[J].西安科技大学学报，2009（4）：483?485.

图3 TS16配置界面

3.3.2 MCB111配置

使用串行维护线将COM 1口与维护主机连接，打开超级终端，设置端口通信参数为9600，8N1。设备连接后输入命令open进入MCB111端口配置模式，getset可获取现有参数配置，如图5所示。使用setcom 命令对端口所采用标准、数据位、停止位、奇偶校验和通信模式等进行设置，如图6所示。值得注意的是，在对所有端口配置完成后，需输入RESET命令，使更改生效。

图4 端口参数检查

图5 MCB111原有配置

图6 setcom命令配置界面

3.4 Setcom命令使用规则

Setcom命令使用规则见表1。其中，ComNo为端口号。

4 结 论

AWOS系统是一套高度集成化的自动化系统，MCU111通信单元在系统中的应用，能使系统室内、外数据传输和不同通信方式间数据转换得以更快速稳定实现，是整个自观系统的核心。实践证明，加强设备日常巡视、熟练掌握系统结构和内外接线、及时更新、备份配置文件，有助于有条理的故障排查，提高工作效率，从而更好地保障设备安全、服务民航事业。

表1 setcom命令使用规则

[命令＼&值（value）＼&命令描述＼&SETCOM ComNo

CCITT value＼&V.21，V.22，

or V.23＼&为modem模块设置

通信模式＼&SETCOM ComNo ORIGINATE value＼&1 or 0＼&为modem模块选择

通信频带＼&SETCOM ComNo DATABITS value＼&7 or 8＼&设置通信模式中的

数据位＼&SETCOM ComNo STOPBITS value＼&1 or 2＼&设置通信模式中的

停止位位数＼&SETCOM ComNo

PARITY value＼&odd， even， or none＼&设置通信模式

奇偶校验位＼&SETCOM ComNo RSMODE value＼&RX or TX＼&设置module子

模块的收、发模式＼&]

参考文献

[1] 李震.芬兰气象自动观测系统的技术保障及故障分析[J].气象水文海洋仪器，2007（4）：55?56.

[2] 阮杰.MCU111通信架构技术改造的可行性分析[J].陕西气象，2011（4）：43.

[3] 陶建国.气象自动观测系统典型故障及系统维护[J].气象水文海洋仪器，2007（3）：47?49.

[4] 杜强.机场AWOS室内外设备信号光纤传输探讨[J].硅谷，2009（20）：181.

[5] VAISALA公司.AWOS原理手册[M].芬兰：VAISALA公司，2008.

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[8] 黄仪方，朱志愚.航空气象[M].成都：西南交通大学出版社，2002.

[9] 吕松茂，韩震宇，李晓东.用pcomm处理Windows环境下的串口通信[J].计算机工程，2001，27（6）：176?179.

[10] 龚尚福，宋会亮.串口?网络协议转换器设计与实现[J].西安科技大学学报，2009（4）：483?485.