气象自动观测系统CL31发射机的故障分析及排查

端木虹　赵刚

【摘要】 随着中国民用航空气象事业的飞速发展，对航空飞行安全的气象保障能力也提出了越来越高的要求。气象探测技术和手段的提高是预报准确率和气象服务质量提高的基础保障。气象自动观测系统是民航气象基本业务和气象服务保障的主要探测设备之一，其探测能力和自动化水平的提高也使之成为了保障航空飞行安全必不可少的主要手段。因此空管气象安全保障对气象自动观测系统的正常运行也提出了更高的要求。本文主要以MIDAS IV气象自动观测系统的云高仪CL31为例，简述其发射机出现故障后的分析、定位及排查。

【关键词】 气象自动观测系统 CL31发射机 故障分析

一、引言

气象自动观测系统主要用于探测风速风向、能见度、温度、湿度、气压、云高等气象要素，CL31是气象自动观测系统的一个重要的组成部分，主要用于探测获取云高或垂直能见度数据。CLT311发射机是该传感器的关键部位。本文将以芬兰VAISALA公司的MIDAS IV气象自动观测系统的CL31为例，简述其发射机出现故障后的简单分析、定位及排查。

二、CL31概述及测量单元的基本组成

CL31主要是通过发射机将高速光脉冲（100ns）射向天空，通过接收机监测微粒产生的后射散光，来确定反射层的高度。因此发射机故障，会对云高或者垂直能见度数据的采集造成影响。其测量单元主要包括外围机壳、CLW311窗口、CLH311内部加热器、CLR311接收机、CLO311光学部件、CLE311云高仪引擎主板、CLM311激光檢测屏、CLT311发射机、备用电池及CLP交流电源。

CL31测量单元的组成（见图1）。

三、故障分析及排查

3.1 故障现象

CL31经常出现窗口污染告警，但清洁后告警消失。之后初次发现EVENT MONITOR中出现CL31的发射机告警，告警信息为“TRANSMITTER EXPIRES”，即发射机有效期满。监控CL31传感器告警灯由绿色变为红色。

3.2 故障分析

由于设备安装使用不到一年，且告警期间采集数据正确，因此初步判断窗口污染严重时，CL31进行了窗口污染检测，根据污染程度的不同，发射机会自动调节发射功率，保证所采集数据的正确。清洁过窗口后，经过一段时间的监控，发现告警信息并未消除，由此认为可能由于西北风沙大，窗口污染频繁，导致窗口污染检测点发生漂移引起发射机告警，因此需要对CL31窗口污染检测进行校准。

3.2.1 校准

（1）进行窗口清洁；（2）使用维护线连接J4端口，打开维护终端，使用超级终端进行连接，传输配置为9600，8，N，1。连接后使用open命令，建立通讯，键入advanced命令，进入到高级命令模式；（3）键入set factory win_clean命令后，自动执行校准，显示OK，校准完成。校准后继续监控，发现告警信息仍未消除，此时考虑可能是发射机出现故障，但需要进一步检测。

3.2.2 检测排查

（6）此处推荐通过status命令也可查看发射机当前发射功率信息。

还可以通过version命令，提前记录下传感器的版本信息，传感器正常时的一些参数或者出厂的标准参数，便于出现故障时，进行参数对比，有助于故障的分析定位。

3.2.3 发射机更换

（1）打开测量单元的门，在CLE311云高仪引擎主板 （见图1）上有个“CLT ok”LED灯是灭的，表示发射机故障；（2）关掉所有的电源开关，包括电池开关；（3）依次断开CT3839电源线缆和连接CLE311云高仪引擎主板的发射机带状线缆；（4）向右旋转松开黑色圆环（图1发射机上方有个黑色圆环），如果需要，可以用2.5mm的艾伦内六角扳手作为撬杠。将发射机取出；（5）换上新发射机，并拧紧黑色圆环。安装发射机时需保证贴有标签的一面朝向测量单元的门；（6）依次连接到CLE311云高仪引擎主板的带状线缆和CT3839电源线缆；（7）打开所有电源开关，监控“Laser on”LED灯开始以2秒为间隔闪烁，同时CLE311云高仪引擎主板上的6个诊断LED灯全部点亮。（8）更换完成后进行CL31的校准，用status命令查看传感器状态，确定恢复正常，无其他故障告警信息。

注：以上所翻译更换步骤如有误差，请参看CL31用户手册的Chapter 8 Repair章的Replacing Ceilometer Laser Transmitter CLT311小节。

四、建议及总结

4.1 建议

（1）发现告警，沉着冷静，理清思路，勇于打破习惯思维，首先查看解读状态信息，初步判断故障部位，少走弯路；（2）学习掌握部分高级命令，利于故障原因的深入细致分析和故障部位的准确定位；（3）养成提前留存备份系统正常运行时的各类信息资料的习惯，善于灵活应用对比方法，参考系统正常运行时的信息，及时判断排查故障。

4.2 总结

本文仅以气象自动观测系统中的CL31云高仪为例简述了CL31发射机故障的分析、定位及排查，希望能对气象自动观测系统的维护人员有些许帮助，从而更高效发挥气象自观系统在航空飞行安全中的气象保障作用。

参 考 文 献

[1] 周建华，张中锋，庄卫方. 航空气象业务. 北京：气象出版社，2011

[2] MIDAS-IV Automated Weather Observing System Vaisala Ceilometer CL31 USERS GUIDE. VAISALA，2004.