气象自动观测系统CL31发射机的故障分析及排查

严鹏浩

吕梁机场有限责任公司 山西 吕梁 033102

一、气象自动观测系统概述

现阶段,气象自动观测系统能够实现的主要功能有探测空气能见度、探测风速风向、预测大气湿度、判断大气气压、预测温度、探测云高等。CL31(即激光云高仪)是气象自动观测系统中不可或缺的重要组成部分,对于探测云高、获取垂直能见度数据具有重要的使用价值。激光云高仪传感器实现探测功能的关键结构即为CLT311 发射机。

CL31测量单元主要由CLH311内部加热器、CLE311云高仪引擎主板、CLW311 窗口、CLR311接收机、CLO311光学部件、CLM311激光检测屏、备用电池、外围机壳、CLT311发射机以及CLP交流电源[1]。气象自动观测系统的CL31的工作原理为：首先,CL31激光云高仪在运行过程中会通过发射机向天空发射级别为100ns的高速光脉冲;其次,对大气中微粒产生的后射散光自动观测系统会利用接收机进行监测;最后,通过接收机监测获取到的数据确定反射云层的具体高度。由此可见,CL31发射机在运行过程中发生故障,将会在极大程度上影响云高以及垂直能见度数据的采集工作,严重降低监测数据的可靠性。

二、气象自动观测系统CL31发射机故障分析及排查

(一)CL31发射机故障现象。在气象自动观测系统运行过程中,系统管理工作人员发现CL31 窗口会不定时、无规律地发出污染告警,在执行清洁操作后污染告警自动消失。在后续的工作中,工作人员在EVENT MONITOR 界面中首次发现CL31的发射机报警,告警信息对话框显示为“TRANSMITTER EXPIRES”,即气象自动观测系统提示发射机不在有效期范围之内,与此同时CL31监控传感器的警示灯由绿色转变为红色[2]。

(二)CL31发射机故障分析及校准。在发现CL31故障后,相关工作人员首先对设备的管理状态进行了分析,发现该套CL31设备安装并投入使用时间总和不足一年,且在系统发出故障警示的期间,设备监测获取的气象数据并未出现错误。因此,工作人员初步判断设备故障告警发出的原因为：CL31窗口污染严重,发射机根据污染的程度对发射功率进行了自动调节,虽然确保了采集数据准确性,但依旧触发了发射机故障告警。在进行窗口清洁并运行一段时间后,系统告警并未解除,工作人员进一步判断故障告警发出的原因可能是窗口污染检测点在风沙较大、污染严重的情况下发生漂移,进而触发了系统发射机告警。在此情况下,工作人员进一步对CL31窗口污染检测进行校准,但校准执行后系统告警信息仍未消除,此时考虑系统发出告警的原因可能是发射机出现故障。

设备管理工作人员在对发射机进行故障检测排查时,首先通过维护终端建立与CL31的通讯,并输入status命令。指令输入后系统状态码显示0W///////////////000020008080,即虽然Transmitter的状态为OK,但系统仍存在一个发射机有效期满告警[3]。接着输入get failure status命令,指令输入后Transmitter 状态显示为Expire WARN,系统状态为WARNING。工作人员继续键输入get failure dig指令,系统信息显示为Laser Power Fail,即气象自动观测系统发射机发射功率存在问题。经过上述一系列检测操作最终确定,此次CL31故障告警发出的原因为发射机发射功率异常。在此基础上,工作人员键入get params factory命令,获取标准发射功率为409;键入get sensors命令,获取当前发射机发射功率为286。由此可见,当前CL31发射机的实际运行功率极大程度上低于CL31标准发射功率,发射机出现故障[4]。

(三)CL31发射机故障排查及发射机更换。为要全面排查气象自动观测系统CL31发射机故障,维护系统运行的稳定性及气象数据获取的可靠性,系统及设备维护工作人员对故障发射机进行了更换处理。具体步骤如下：第一步,操控系统打开测量单元门,检测CLE311云高仪引擎主板上的指示灯,指示灯处于熄灭状态则发射机出现故障;第二步,关掉系统中CL31所有设备的电源开关并按照安全操作顺序断开CT3839 电源线缆和发射机带状线缆[5];第三步,使用2.5mm 内六角扳手操作发射机上方黑色圆环向右旋转,取出故障发射机;第四步,更换发射机,确保贴有标签的一面朝向测量单元门并旋紧黑色圆环;第五步,按照安全操作顺序连接带状线缆和电源线缆并依次打开电源开关,确保诊断LED 灯全部点亮;第六步,对更换发射机的CL31 重新进行校准,查看传感器运行状态,确保系统无其他故障告警信息。

结束语

在后续的气象观测工作中,相关工作人员在面对设备故障时应沉着冷静、条理清晰地进行故障分析及排查。首先,应对设备运行状态信息解读,判断故障位置;其次,应进一步根据故障现象分析并探究故障原因;最后,采取科学有效的措施开高效的故障排查工作,维护系统运行的稳定性与可靠性。