深圳机场二跑道自动观测系统无线传输方案

王丽+++戴求淼+++李大海

摘 要：根据历年故障统计，传输线路故障是自动气象观测系统故障的主要原因之一。因此建设备份传输方案对于自观系统来说尤为重要。目前，深圳机场自动观测系统数据主要依靠光纤通信，为解决单一光纤传输方式的隐患，文章讲述一种基于5.8G频段无线网桥传输方式，以 OBMAN自动观测系统为基础的无线传输方案，实现深圳机场二跑道自动观测系统有线传输和无线传输双备份。

关键词：无线网桥；MOXA串口服务器；OBMAN；自动气象观测系统

引言

自动观测系统是深圳机场安装的重要气象设备，提供跑道视程（RVR）、能见度（Visibility）、修正海平面气压（QNH）和风向风速等重要飞行要素，为管制员指挥决策、飞行安全提供保障。自动观测系统是需要将外场各传感器采集的数据传输到室内CDU服务器进行数据处理，因此传输部分显得尤为重要。目前，深圳机场自动观测系统主要以485的形式由光端机转化成光信号，经光纤传输至机房经TS16MEI/MCU111处理后进入CDU处理，虽然近期已经建设成光纤环网传输，但近年来随着机场周边各种项目施工不断增多，一旦由于施工造成光纤链路中断，所有自动观测数据将全部丢失，且很难在短时间内恢复，直接对飞行安全造成影响。因此，在自动观测系统中研究一种新的传输备份方式显得十分重要。

无线传输方案能够有效解决单一光纤传输方式的隐患，实现自动观测系统数据备份。文章以深圳机场二跑道为例，讲述一种采用基于5.8G频段无线网桥传输方式，以 OBMAN自动观测系统为基础的无线传输方案。

1 概述

目前深圳机场二跑道气象业务运行的是Vaisala公司的AVIMET自观系统，设备组成为3套LT31大气透射仪、1套独立风站、1套FD12P前向散射仪、2套MAWS301自动站、2套CL31云高仪。由于外场传感器数据需传输到室内CDU服务器，才能进行数据的处理、分发和显示。因此，要实现外场与室内CDU进行无线通信，首要的问题是选择一种安全可靠的无线通信模式。其次是如何将外场自动观测数据引入无线传输链路中。再者就是原始的传感器数据如何在无线传输方案中进行处理、分发和显示。

文章讲述的深圳机场二跑道自动观测系统无线传输方案，是采用基于5.8G公用频段的电信级无线网桥设备进行通信，并利用MOXA串口服务器将原始数据转化为UDP协议格式进行传输，而OBMAN自观系统负责数据的计算、处理、分发及显示。

1.1 无线网桥

网桥（Bridge），又叫桥接器，它是一种链路层实现局域网互连的存储转发设备。网桥有在不同网段之间再生信号的功能，需要成对使用。它可以有效联接两个LAN（局域网），使本地通信限制在本网段内，并转发相应的信号至另一网段。

無线网桥，顾名思义就是无线网络的桥接，它利用无线传输方式实现多个网络之间搭建起通信的桥梁。文章采用的无线网桥是博创安泰的6450D，它工作在5.8GHz公用频段，采用点对点（PTP）的传输模式，在塔台设置一个中继点，从而实现外场气象自动观测数据与室内处理系统的数据无线传输。

1.2 MOXA串口服务器

MOXA串口服务器，简单的说就是一种网络通讯接口转换设备，它能将RS-232、RS485、RS422串口转换成TCP/IP网络接口，实现RS-232、RS485、RS422串口与TCP/IP网络接口的数据双向透明传输。使得串口设备能够立即具备TCP/IP网络接口功能，连接网络进行数据通信，扩展串口设备的通信距离。文章中采用的MOXA串口服务器安装在外场传感器上，主要是将外场传感器数据（RS485信号）转化成网络信号，利用UDP协议进行数据传输。

1.3 OBMAN自观系统

OBMAN自观系统符合《民用航空自动气象观测系统技术规范》（AP-117-TM-2012-03）和《民用航空气象地面观测规范》（AP-117-TM-02R1）。和Vaisala公司的AVIMET自观系统类似，能够测量、检验、显示、保存并传送气象数据，为机场空管人员、观测员、预报员和其他人员提供实时的地面气象测量数据和编发报等功能。文章讲述的无线传输方案中，OBMAN自观系统主要是负责数据的计算、处理、分发及显示。

2 无线传输方案设计

深圳机场二跑道自动气象观测系统在保持原有的光纤传输拓扑结构不变的情况下，新增二跑道16端、中间端和34端的无线传输方式。主要设计思路是：采用基于5.8G网桥的方式，实现外场传感器数据与业务楼楼顶进行无线互联，而 OBMAN自观系统则负责进行数据处理、显示和输出。

由于机场二跑道和业务楼相隔距离远，且中间有塔台（高度为98米）、储水罐等高大障碍物阻挡，因此外场无线网桥与业务楼楼顶无法直接进行无线通信，需在塔台上加装无线网桥设备，实现数据中转，具体无线通信设备布设位置如表1所示。

该无线传输系统中，总共设计了4对网桥，在塔台配置了4台电信级网桥，其中有3台与16端、中间端、34端的发射网桥进行点对点的通信，分别接收来自二跑道3个不同端的传感器数据，剩下的1台，通过交换机收集来自3个不同端的所有外场传感器数据，并通过无线通信传输到业务楼。机房数据处理和显示方面，安装有1台服务器、一台交换机。无线网桥将由MOXA串口服务器转换后的原始数据传输至交换机，服务器上安装迈特力德（OBMAN）自主研发的自观系统数据处理软件，就可以进行迈特力德自观数据的处理、显示、输出。具体拓扑图见图1。

2.1 无线传输原理

以深圳机场二跑道的16端为例，无线传输系统原理如下： MOXA串口服务器1（IP：192.168.1.70）将16端的云高仪CL31、大透LT31、自动站MAWS301和前散射仪FD12P四套传感器的原始数据转换为网络信号，发送给16端发射网桥（IP：192.168.1.66），经无线方式传输至塔台接收网桥（IP：192.168.1.67），再经塔台发射网桥（IP：192.168.1.68）中继发射至业务楼五楼的接收网桥（IP：192.168.1.69），再由五楼拉网线传输至三楼机房OBMAN交换机。最后进入迈特力德（OBMAN）自观系统服务器进行数据处理，并分发到观测、预报和塔台等工作站进行界面显示。

2.2 无线网桥和通信箱的安装

16端网桥和通信机箱安装在前散FD12P杆上，正对塔台方向。在通信机箱内安装MOXA串口服务器1（IP：192.168.1.70），将大气透射仪、自动气象站、云高仪和前散射仪的四路数据转换为网络信号，传输至16端发射网桥（IP：192.168.1.66），经过16端网桥传输数据至塔台。而16端大气透射仪、自动气象站和云高仪三套传感器的数据（RS485信号）则通过下滑台机柜内的克隆端子并线，传输至前散射仪的TERMBOX，四路信号一起进入通信机箱。

中间端的发射网桥和通信机箱安装在独立风杆上，正对塔台方向。通信机箱内安装MOXA串口服务器2（IP：192.168.1.73），将大气透射仪和独立风杆的两路数据转换为网络信号，传输至中间端发射网桥（IP：192.168.1.71），由网桥传输数据至塔台。而中间端大气透射仪传感器的数据（RS485信号）则通过克隆端子并线，连接独立风杆的TERMBOX，两路信号一起进入通信机箱。

34端网桥和通信机箱安装在自动气象站MAWS301上，正对塔台方向。在通信机箱内安装MOXA串口服务器3（IP：192.168.1.76），将大气透射仪、自动气象站和云高仪的三路数据转换为网络信号，传输至34端发射网桥（192.168.1.74），经过34端网桥传输数据至塔台。而34端大气透射仪和云高仪两套传感器的数据（RS485信号）则通过下滑台机柜内的克隆端子并线，传输至自动气象站的TERMBOX，三路信号一起进入通信机箱。

塔臺3个接收网桥安装于塔台观测平台，分别接收从16端、中间端、34端三个发射网桥传输过来的数据，接收网桥安装的位置需要对准相应端的发射网桥方向。3个接收网桥的POE网线经穿线孔进入观察室内，将外场3端的数据接入交换机。塔台发射网桥（IP：192.168.1.68）安装于激光监视摄像头安装杆上，连接交换机，负责和业务楼进行无线互联。

业务楼接收网桥安装位置选择在业务楼楼顶正对塔台位置。业务楼接收网桥（IP：192.168.1.69）接收塔台发射网桥传输过来的数据，并经POE网线进入三楼机房室内连接网管交换机（IP：192.168.0.234），最后由迈特力德自观系统的服务器CDUC（IP：192.168.1.60）进行数据处理，并在观测、预报和塔台等工作站显示迈特力德自观界面数据。

2.3 OBMAN自观系统界面显示

无线传输链路将外场气象传感器数据传输至室内OBMAN自观系统，该采用C/S客户机和服务器架构，一方面服务器负责处理外场传感器测量的原始数据，另一方面客户端计算机安装显示、观测、预报、机务、年月总簿等功能模块。目前深圳机场在观测、预报、塔台以及机务席位都安装了相应的工作站，实现AVIMET自观系统和OBMAN自观系统显示界面双备份。根据不同工作站的需求，OBMNA自观系统设计不同的显示界面，功能全面，界面友好。

3 结束语

深圳机场二跑道自动观测系统在保持原有光纤传输拓扑不变的情况下，引入无线传输方案，采用高性价比的电信级WiFi网桥设备，点对点通信，方便灵活，基于5.8G公共频段实现无线通信，无需申请，零运行成本。应用OBMAN自观系统处理数据，实时准确，经过数据对比分析，修正海压QNH、10分钟能见度VIS、10分钟跑道视程RVR与VAISALA自观系统数据基本吻合，显示界面友好，功能全面。同时，OBMAN自观系统与VAISALA自观系统相互独立，能够有效为深圳机场二跑道提供自动观测系统的传输和数据的备份，为日后设备运行消除隐患。

参考文献

[1]裴快乐，杨凤芹.浅谈无线路由、AP、无线网桥的区别[J].无线互联科技，2012，1：27.

[2]杨东，李邦云.基于MOXA串口服务器的中小型水电站监控系统[J].东北电力技术，2016，1：20-23.

[3]王晶红.大气透射仪LT31的测量原理及维护方法[J].电子技术，2014，21：165.