西峰新一代天气雷达搬迁前后运行及应用情况对比分析

田华，赵振昌，王燕凌，郭桐

西峰新一代天气雷达搬迁前后运行及应用情况对比分析

田华，赵振昌，王燕凌，郭桐

（甘肃省庆阳市气象局，甘肃 庆阳 745000）

近年来，随着城市经济社会快速发展，早期建设在城镇的雷达站周围高层建筑物越来越多，雷达探测环境遭受破坏的情况日益严重，已经形成大范围探测盲区，直接影响着气象灾害监测预报预警工作的有效开展，影响雷达观测资料的完整性和准确性。甘肃省庆阳市西峰新一代天气雷达2018年进行了台站搬迁，通过搬迁前后雷达系统运行情况比较和资料应用情况对比分析，提出了台站搬迁对雷达系统影响和保障措施，供需要搬迁的台站参考。

天气雷达；搬迁；应用情况；保障措施

1 西峰新一代天气雷达概况

西峰新一代天气雷达坐落于庆阳市西峰城区，2004-12建成投入业务运行后，对提高庆阳及周边地区的灾害性天气监测预警能力和人工影响天气的指挥水平发挥着十分重要的作用。但是近年来随着庆阳市城市建设步伐明显加快，雷达探测环境日益恶化，根据庆阳市气象局2015年调查情况统计，西峰雷达水平探测方向遮挡范围达到170°以上，最高遮挡仰角达6°以上，在雷达可探测范围内，庆阳市行政区域将近2/3的区域被遮挡，成为探测盲区，给强对流天气的监测预警及预警信号的发布造成了很大困难。

2018-05西峰雷达进行台站搬迁，雷达系统整机搬迁至郊外，距离市区15 km。2018-06通过专家组验收正式运行。通过2年多的业务运行，与搬迁前对比，统计雷达故障发生次数，分析雷达运行情况和雷达资料应用情况，得出搬迁对雷达业务的影响，并提出保障措施。

2 雷达系统运行对比分析

雷达搬迁后故障发生次数明显增多，统计发现，2015—2018-04雷达总共发生故障14次，2018-06搬迁后运行至2020-10，雷达共发生硬件故障23次，软件故障4次，雷达故障发生率较搬迁前明显增加。

通过分析雷达参数实际测量和故障发生原因，总结出雷达搬迁后存在以下几个典型故障。

发射机系统故障频繁。发射监控分机经常性出现“灯丝过流”“缺相故障”“IGBT过流”故障现象，根据故障状态和参数测量对比分析得出，“灯丝过流”是灯丝偏磁分级提供的速调管灯丝电流过高引起的；“缺相故障”是速调管三相轴流风机的三相电压或电流值输入缺相所造成的；“IGBT过流”属于高压故障，充电控制板分机中驱动板检测到赋能开关IGBT电流过高。综合判断，相关器件运行时间已较长，此次搬迁途中整机难免出现颠簸，造成了器件损耗，性能随之出现下降，更换了三相轴流风机、充电控制板、灯丝偏磁分机后雷达发射系统运行有较大改善。

终端采集机与RVP8通讯中断现象频发。起初发生中断后，将RVP8重启后系统运行正常，但是持续时间不长又会发生中断，维护人员最初更换两者之间的数条通信线路，但故障仍存在。因RVP8属于进口机器、国家级备件，台站检测、维修存在较大困难，因此向国家局申请更换RVP8，更换之后通过运行发现再无此故障发生，厂家人员与台站保障人员分析，因此设备存在大量精密元器件，台站搬迁过程中对某些精密元件造成影响。

雷达时常掉高压。雷达系统正常运行时，突然出现高压中断不能正常运行，需要关掉雷达电源，重启雷达后雷达可以正常运行。台站保障人员通过不断分析和排查，发现高压机柜里的变压器上方线路出现老化、铜丝暴露现象，导致线路出现打火现象，引起三相电波动，导致监控系统故障报警。针对此故障，台站随即更换了雷达机柜里的数条老化线路。

发射功率下降。雷达搬迁后通过周维护测量发射功率，平均在220 kW左右，达不到指标要求（≥250 kW），通过厂家技术人员和台站保障人员的多次参数测量，更换相关备件后，发现发射功率还是达不到指标要求，厂家相关专家分析，与雷达系统整体性能下降有关。

对比雷达搬迁前后运行情况发现，雷达系统经过搬迁后，整体性能下降，加之雷达已连续运行多年，搬迁途中考虑到外界因素影响，雷达部分器件、线路出现老化，故障率高，故障维修难度大、成本高，维修周期长，进而影响了雷达的整体运行效能。

3 雷达资料应用对比分析

西峰新一代雷达于2018-05搬迁后运行以来，彻底解决了由于北部严重遮挡导致的回波显示不全等问题，在汛期区域性暴雨过程中，雷达回波显示完整，给预报员和人影作业人员带来了极大便利，起到了良好的指示作用。近3年来在短时、临近天气预报、冰雹、暴雨等灾害性天气识别，重大社会活动气象保障服务等方面发挥了重要的作用。

如在2018-07-10区域性暴雨过程中，雷达回波显示完整，起到了良好的指示作用。预报员从西峰雷达的PPI上可以看出，2018-07-10暴雨雷达回波强度最强为40 dBz，大片面积的回波强度较小，是以层状云为主的混合降水回波。平均径向速度场上，过程中速度零线存在正S风随高度顺转有暖平流。从雷达图分析可以看出，暴雨强度回波特征为层积混合云降水回波，强度不强但维持时间较长，径向速度图上可以反映出暖平流和暴雨辐合运动发展的变化过程，后期有冷锋过境典型形式。此次过程国家测站及区域自动站中有22站次出现短时强降水，其中19：00—20：00共出现7站次短时强降水，20：00—21：00出现6站次短时强降水。结合2018-07-10T19：00—21：00地面站资料来看，较强降水的落区和西峰雷达高反射率区域较为一致，集中在环县东部—庆城西部及中部—镇原北部一带。

但是根据庆阳市气象台、人影办入汛以来雷达应用情况反馈，搬迁后的雷达衰减较为明显，在某些弱对流或小范围强对流过程中指示作用不强。通过以下2个天气过程个例分析可以看出：①2019-06-07午后到夜间，镇原、环县局地出现了冰雹及短时强降水。16：22的西峰雷达上显示，镇原西部存在小范围强回波，最大强度位置处在其西南部，强度为40 dBz，回波边缘破碎，不成体系，强度仅为10～30 dBz。而在同时次的宝鸡雷达上，该对流单体的强度明显较强、影响范围明显较广——对流中心位于镇原平泉一带，中心最大回波强度为55 dBz。这与当日镇原冰雹的实况较为吻合。对照地面降水资料来看，16：00—17：00雷达回波对流单体的位置——镇原平泉出现了23.6 mm短时强降水，附近的郭原也有15.0 mm的较强降水。但对于出现在镇原三岔33.8 mm、庆城土桥30.9 mm、宁县平子24.3 mm的短时强降水，从西峰、宝鸡两部雷达上均未能监测到对应的回波。②2019-06-12T15：00前后，环县西部部分地方出现了较强降水。从14：52西峰雷达上看，环县境内西北部为零散的片状回波，小南沟附近最大强度为40 dBz，毛井附近最大回波强度为50 dBz，两块回波间断明显、不成体系。而在14：47固原雷达上，显示的回波强度和范围均较明显，边界较为清晰，小南沟及毛井附近强回波连成一线，形成了一条较短的东北—西南向带状回波；环县西北部南湫附近也有35 dBz的小团回波。这与14：00—15：00环县小南沟（17.9 mm）、刘园子煤矿（15.6 mm）、南湫（10.6 mm）一带的较强降水基本一致。在16：13西峰雷达图上，可以看到镇原西部—环县南部强回波已经形成了一条较明显的带状回波，最大强度55 dBz。

通过以上雷达资料应用情况分析得出，西峰雷达对近距离的对流云监测效果仍然较好，但是对远距离的庆阳边缘，由于衰减较强，监测效果不理想，业务人员在利用雷达监测研判灾害性天气发生发展时，西峰雷达不能有效发挥其作用，也因此对陇东区域强对流天气的监测极为不利。

4 搬迁保障措施

雷达整机搬迁是一项耗时、耗力的项目工程，所以在雷达搬迁前需要制订特别详细的搬迁方案，通过前期实地调研，与厂家技术人员沟通，制定了《西峰新一代天气雷达搬迁方案》，并需要做好以下准备工作：新雷达楼所需水、电到位，电梯通过验收正常运行；检查雷达机房已装修好，机房电源、接地、防雷、综合布线等功能正常；雷达新站址和旧站址之间的光纤网络必须连接顺畅，最好电信和联通两条光纤将新站联入旧站的数据机房；配电室的发电机组能正常运行，油、冷却液储备充足，市电停电后保证整个新雷达站供电正常；雷达机房必须配备UPS、消防设备、温湿度监测仪、空调等；设备搬迁后的机柜摆放位置、设备连线要按照要求设计好，最大程度地保证搬迁的科学有序性；准备搬迁工作所需的设备、材料、工具等物品。在设备拆除、运输、吊装过程中尽可能排除一切外界因素，减少雷达器件、线路受外力影响，在雷达调试阶段，对雷达系统进行一次全方位检查，48 h拷机运行，更换参数不稳定、不精准的器件和老化线路，确保雷达运行环境处于良好状态。还有重要的一个环节就是要制订《雷达搬迁应急处理预案》，需要考虑到设备搬迁过程中发生碰撞、损坏、部件脱落等类似意外情况以及设备搬迁安装后，雷达传输资料等相关业务无法正常传输等情况，做好相应的应急处理工作。

5 结束语

通过对雷达搬迁前后系统运行情况、产品资料应用情况分析对比，雷达搬迁后有效解决了遮挡问题，在天气过程监测预警中也发挥了重要作用，但搬迁后雷达整机性能出现下降、雷达资料应用性差、预报监测效果不理想的问题。雷达搬迁对雷达系统会造成一定影响，在搬迁时按照规定流程做好每一个环节工作，同时也需要厂家和台站专家给予一定的技术保障，能够及时发现问题、解决问题，将故障降到最低，提高新一代天气雷达的社会效益和经济效益。

［1］马胜萍.气象雷达维护与维修［M］.北京：气象出版社，2014.

［2］赵瑞金，赵现平，董保华，等.CINRAD/SA雷达故障统计分析［J］.气象科技，2006（3）：344-348.

［3］李强，刘永亮.新一代天气雷达发射机故障个例诊断与分析［J］.气象水文海洋仪器，2010（2）：109-110，113.

TN959.4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.08.066

2095－6835（2021）08－0162－02

田华（1990—），男，大学本科，庆阳市气象局西峰天气雷达站助理工程师，研究方向为新一代天气雷达观测及保障维护。

〔编辑：王霞〕