民航自动气象观测系统(AWOS)原理及维护
北京首都国际机场MAWS310型自动站介绍与使用
北京首都国际机场MAWS310型自动站介绍与使用
刘思蒙;李岩
【期刊名称】《工业控制计算机》
【年(卷),期】2024(37)2
【摘要】自动气象站是自动气象观测系统(即AWOS)的重要组成部分,主要采集风速风向、气压、温湿度、太阳辐射等气象要素,为飞机飞行提供重要的气象数据。
北京首都国际机场跑道目前使用的是维萨拉公司生产的MAWS310、MAWS301和MILOS520三种型号的自动气象站,其中MAWS310型自动气象站为最新升级使用的,它是一个气象数据采集系统,可以自动测量、处理和存储气象数据供专业使用。
主要介绍了MAWS310型自动站的系统构成、备件传感器的测试以及维护维修,为气象用户使用自动气象站提供参考。
【总页数】3页(P32-33)
【作者】刘思蒙;李岩
【作者单位】中国民用航空华北地区空中交通管理局
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
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风向风速传感器故障的分析与研究
风向风速传感器故障的分析与研究摘要：新桥机场跑道三端上均架设了AWOS系统设备，且均配有自动站MAWS301，其中包含了风传感器。
本文分析了一次新桥机场跑道上风传感器故障，对掌握风传感器的原理、性能、故障诊断和维护尤为重要。
关键词：AWOS系统；风向风速传感器；温控开关；一、引言安徽空管分局AWOS系统担负着机场区域气象探测的重要工作，不仅为气象预报提供精准服务，为气象观测提供实时数据；还向机场现场指挥中心、进近、塔台等部门提供气象服务信息。
2023年1月14日夜间，新桥机场R15端风向风速数据出现异常，通过对各条线路的判断和排查分析，最终确定该为温控开关故障，对以后该类型的风向风速传感器的故障排查具有借鉴意义。
AWOS系统风传感器由主要由风向传感器、风速传感器、WAC155组成。
二、AWOS系统简介AWOS系统全名为自动气象观测系统，是由机场跑道范围内的一套传感器系统和几台数据处理服务器的系统，它通过测量、收集、分发、传输气象数据，将各传感器收集的气象数据传输至中央数据单元（CDU）中进行分析处理，为机场相关部门提供即时的气象数据，从而为航空器起降的安全服务。
三、MAWS301和风向风速传感器工作原理自动站MAWS301，主要探测气象六要素，即风速、风向、温度、湿度、气压、雨量等要素的传感器设备组成，可以根据实际情况自行选择传感器。
本次故障的风速传感器WAA151和风速传感器WAV151数据为六位格雷码数字信号，经过串口测风变送器WAC155处理为RS-485总线，并发往MAWS301进行集中处理后发往中央数据单元（CDU）中，获得AVIMET上所能见到的风向风速数据。
风向传感器WAV151是低起动风速的光电风向传感器。
风向的信号发生装置是由风标转轴连接一个由风标带动的6位格雷码光码盘组成，码盘由六个等分的同心圆组成，由内到外分别作2、22、23、24、25、26等分，相邻每份作透光与不透光处理，通过位于码盘两侧同一半径上的6对光电耦合器件输出相应的6位格雷码，码盘的上面安装有一组(6个)红外发光二极管，下面有一组光电转换器(6个)，都正对码盘的6个轨道。
基于Python串口通信可视化显示云高仪数据
基于Python串口通信可视化显示云高仪数据发布时间：2021-12-14T08:08:12.799Z 来源：《科技新时代》2021年10期作者：韩志平[导读] 机场跑道方向上云量的多少、云底的高低、厚薄、直接影响飞行视程和飞机的起降。
北京大兴国际机场配备了芬兰维萨拉公司最先进的自动气象观测系统（automated weather observing system，以下简称AWOS）。
民航华北空管局，北京市，100621摘要：针对云高仪CL31，本文介绍利用Python，结合图形程序框架PyQt5，与芬兰维萨拉AWOS主机系统数据分发接口进行串口通信，实时接收7个跑道端的云高仪数据，并通过图形化窗口对云底高数据实时绘制。
经过调试与不断改进，该云高仪数据显示软件能够直观显示云底高的变化情况，能够帮助用户提前预警。
关键词：云高仪CL31 Python 串口通信1 引言机场跑道方向上云量的多少、云底的高低、厚薄、直接影响飞行视程和飞机的起降。
北京大兴国际机场配备了芬兰维萨拉公司最先进的自动气象观测系统（automated weather observing system，以下简称AWOS）。
AWOS中的云高仪CL31可测量云高以及垂直能见度[1]。
CL31使用激光探测和测距，测量光的后向散射，并同时探测云底。
根据激光脉冲发出和接收到后向散射信号之间的时间差即可计算出云底高度。
CL31能够同时探测三个云层，如果由于降水或接近于地面的雾而导致云底模糊不清，CL31则会报告垂直能见度[1]。
AWOS集成的Avimet软件虽然能够实时获取跑道上各类传感器的数据，但不能直观显示云高仪的数据变化情况。
随着民航航班量的快速上升，云底高对飞行安全的要求越来越高，对气象人员的服务要求也越来越高，实际运行中对云底高的动态趋势显示的要求越来越迫切。
本文基于Python语言设计，实现了CL31云高仪的数据存储与显示，涉及到的技术难点包括：串口通信、AWOS输出数据的解析与处理、PyQt5窗口界面绘制，matplotlib绘图等。
航空气象与民航安全图文
航空气象与民航安全航空气象是指在航空运输过程中，飞机需要使用的气象资料及预报服务，以保障航班的安全与运行效率。
航空气象与民航安全密不可分，它涉及到航班的飞行安全、经济效益和航班准点率等多个方面。
航空气象的作用一艘船必须在水中才能前进，一架飞机也必须在大气中才能飞行。
由于它的高速度和高度，飞机通常需要在远离飞行资源地面气象站的地方飞行，而且通常没有人能够直接观察到实况天气状况。
因此，准确的航空气象服务对于民航飞行的安全至关重要。
航空气象服务的主要作用：1.为航班提供准确的天气预报，以便飞行员能够得到最新最准确的天气信息。
2.提供目视和仪器飞行规则所需的最佳飞行高度、振荡层等相关信息。
3.提供空气交通管制所需的天气信息，为地面调度人员和飞行员的决策提供支持。
航空气象服务的种类航空气象服务的种类通常包括以下几种：1.Aerodrome Weather Information Service(AWIS)：机场气象信息服务2.Automatic Terminal Information Service(ATIS)：自动化航线信息服务3.Flight Information Service(FIS)：航班信息服务4.Automatic Weather Observation System(AWOS)：自动化气象观测系统5.Automated Surface Observing System(ASOS)：自动化表面观测系统6.Terminal Doppler Weather Radar(TDWR)：终端多普勒天气雷达民航安全与航空气象航空气象服务对于民航运输安全的重要性毋庸置疑。
如天气状况不佳，航空线路上的飞行器在危险的天气条件下可能会飞行距离更长的时间或者调整航向绕开暴风、雷雨等气象现象。
在紧急情况下，飞行员也需要根据天气状况的变化来作出飞行决策，以保障飞机和人的安全。
因此，航空气象的质量和准确度对于民航飞行安全至关重要。
民航 气象报文 简要解读
METAR YUDO 221630Z 24015KMH 0600 R12/1000U FG DZ SCT010 OVC020 17/16 QNH1018 BECMG TL1700 0800 FG BECMG AT1800 9999 NSW
电报译文：
22日1630世界时，donlon／国际机场的例行报告； 地面风向240度；风速15公里／小时；能见度600米；代 表12号跑道接地地带的跑道视程1000米，同时跑道视程 在前10分钟内呈上升趋势；雾和毛毛雨；云高300米， 少云；云高600米，阴天；气温17摄氏度；露点温度16 摄氏度；高度表拨正值1018百帕；未来２小时发展趋势， 能见度在1700世界时左右转变程800米；1800世界时转 变成10公里或以上，并且无重要天气。
地面气象观测是指观测人员在地面用仪器或 目力对大气状态进行系统、连续的观察和测 定。由于气象要素在空间和时间上的多变性、 观测技术的不足，以及某些气象要素定义的 局限性，用户对报告中所给的任何要素的具 体数值必须理解为观测时实际情况的最佳近 似值。
例行观测：无论有无飞行任务，每小时观测一次， 根据气象主管部门的要求，也可每半小时观测一次 特殊观测：指在两次例行观测之间的时段内，出现 下列情况时所进行的观测：
电码 METAR VHHH 251600Z 24015G25KT 200V280 0600 R07L/1000U FG DZ SCT010 OVC020 17/16 Q1018 BECMG TL1700 0800 FG BECMG AT 1800 9999 NSW
意义 METAR由香港国际机场发出 日期为该月份的二十五日，时间为1600 UTC(协调世界时) 地面风向为240度(西南偏西风)、风速15海里/小时、阵风达25海里/小 时 风向转变于200度及280度之间 能见度600米；代表07左边跑道着陆区的跑道视程为1000米，而跑道 视程的数值在过去10分钟有上升趋势 有雾及毛毛雨 1000 英尺高度有零散云层；2000英尺高度有阴暗云层 气温摄氏17度；露点摄氏16度；QNH 1018 hpa(百帕斯卡) 未来两小时趋势；有雾，能见度逐渐转变，到1700 UTC为800米 在1800 UTC，能见度开始逐渐转变，结果转为10公里或以上，而且 并无重要天气状况
浅析气象观测报文的传输
浅析气象观测报文的传输张占文【摘要】气象观测是气象工作的基础,气象观测的信息和数据对天气预警预报、气候预测、科学研究、防灾减灾等各类气象服务有着非常重要的作用.观测系统由观测平台、观测仪器和资料处理等部分组成.观测员将观测的各气象要素编制成天气报告(METAR和SPECI)发布到气象数据库,进行情报交换,实施资源共享.迟发、漏发报文在气象观测业务规范上定性为差错或严重差错.文章对如何正确发布气象观测报文进行了分析,并对发布中出现的典型故障进行了总结.【期刊名称】《气象水文海洋仪器》【年(卷),期】2017(034)002【总页数】3页(P83-85)【关键词】气象观测;报文传输;维护;故障分析【作者】张占文【作者单位】中国民航飞行学院洛阳分院,洛阳471001【正文语种】中文【中图分类】P416气象观测是指观测人员在地面使用仪器或目力对大气物理过程及气象要素相互作用的现象进行连续观察和测定。
气象观测是气象工作的基础，目前，中国民航地面气象观测主要有例行观测(METAR)和特殊观测(SPECI)。
例行观测：每小时必须定时观测1次。
有些台站根据气象主管部门的要求必须每半小时观测1次；特殊观测：指在两次例行观测之间的时段内，当气象要素超出规定范围时进行的观测。
观测员将观测到的各种气象要素编报，并及时向气象数据库发布气象报文，实时资源共享，各地气象部门在数据库中能及时、准确查看各个地方的天气实况，对民航运输、航海生产、抗洪救灾等方面有非常重要的作用。
目前，洛阳机场的气象报文发布使用的是郑州航管科技开发的自动观测编发报软件，观测员根据气象自动观测系统采集的气象要素和人工观测的数据相结合向外发布天气实况。
洛阳机场获取观测数据是通过芬兰VAISALA公司研发的气象自动观测系统(简称AWOS)。
本地AWOS系统中有08号和26号两个外观测场，安装着自动站、风、温、压、雨、云等气象传感器，各个传感器将采集的实时数据通过光缆送到服务器处理，处理过的数据通过通信线路传到各个工作站终端上，供用户查看气象数据。
lt31大气透射仪介绍及故障分析
技术论坛TECHNOLOGY FORUM中国航班CHINA FLIGHTS53LT31大气透射仪介绍及故障分析兰鑫 徐颢玮|中国民用航空华东地区空中交通管理局摘要：LT31大气透射仪广泛应用于民航气象业务，用于测量大气能见度。
本文阐述了LT31大气透射仪基本工作原理，同时列举两个重要设备进行故障分析，为今后LT31大气透射仪的维护维修提供思路和方法，使机务员能更有效得排处故障，从而保障航空气象安全。
关键词：LT31；大气透射仪；故障分析；维护维修LT31大气透射仪是用于测量大气能见度的天气现象传感器，测量系统由一个LT31发射机单元和一个LT31接收机单元组成，通过直接测量发射机和接收机之间的大气透射率，计算大气通过散射和吸收后的消光系数，从而得出气象光学能见度MOR 值。
上海虹桥国际机场西跑道南北两头各有一套LT31大气透射仪，LT31大气透射仪所测量计算出的MOR 值经传输线路至中央数据处理单元CDU，结合背景光亮度和跑道灯光级数最后计算出跑道视程RVR 的值。
并显示在各个自动气象观测系统AWOS 终端上，供塔台、进近、预报、观测等用户使用。
LT31大气透射仪测量系统由一个LT31发射机单元和一个LT31接收机单元组成。
其中发射机单元包含相应的电源、测量CPU、主发射机模块和窗口发射机模块；接收测量单元包含相应的电源、测量CPU、主接收机模块和窗口发射模块。
同时，发射机上安装了PWD 前向散射仪，接收机上安装了LM21背景光亮度仪。
LT31任何一个设备单元出现故障都将导致大气透射仪出现告警从而无法计算出跑道视程RVR 的值。
本文主要从LT31大气透射仪的运行原理入手，对LT31大气透射仪可能出现的典型故障进行探讨和分析。
1电源模块FSP101故障LT31大气透射仪电源模块FSP101由主电源、次级保险丝、主电源电压转换和瞬态保护电路组成。
主电源上分别有绿色（标称24VDC 的非稳压电源输出）、黄色（可输出28VAC 的电源）两个LED 指示灯；F1、F2、F3、F4四个保险丝，其中F1，F2为3.15AT，用于AC 线路（220V）；F3为10AM，用于低压AC 线路；F4为3.15AT，用于DC 线路。
浦东机场一次暴雨天气过程的多跑道观测服务分析
浦东机场一次暴雨天气过程的多跑道观测服务分析摘要：受强对流天气影响，2018年5月25日浦东机场经历了一次强降水伴雷暴的天气过程。
在此过程期间机场云高、风向风速以及主导能见度等重要气象要素也均发生显著变化，观测服务难度较高，这些要素的变化对上海浦东机场航班的正常起降产生了重要影响，因此对本次天气过程进行复盘分析。
关键词：浦东机场；暴雨；多跑道；观测引言民航气象地面观测工作对机场航班顺利起降、管制平稳运行以及航空公司正常运作至关重要。
随着国内民航业的发展，各地的民航运输机场数量持续增加，同时国内主要枢纽机场的实际使用面积不断扩大和跑道数量不断上升。
这不仅导致民航管制服务运行压力上升，也对民航气象服务提出了更高的要求。
地面气象观测的代表性、准确性,是气象观测资料必须具有的性质,更是整个气象体系的基础性支撑[1]。
就上海浦东国际机场而言，机场扩建以及启用跑道数量的增加[2]，对气象观测代表性和准确性的把握提出了新的要求。
本文将对浦东机场的一次暴雨天气过程的观测服务进行分析，并借此简单探讨多跑道机场该如何更好地做好强降水天气的气象观测服务。
一、天气实况回顾受强对流云团影响，2018年5月25日浦东机场先后经历了多次短时强降水伴雷暴的天气过程。
根据当天地面观测簿（例行）纪要栏演变记录，主要的中或大降水时段主要集中在03:40—05:50、07:10—10:50、20:10—22:00等时段，在此过程期间机场风向风速、主导能见度及雷暴等要素也发生相应的显著变化。
同时由于受到较长时间强降水天气影响，当日浦东机场水汽条件充沛，部分时段亦因此出现了低云的情况[3]。
这些气象要素的变化对上海浦东机场航班的正常起降产生了重要影响，对民航气象观测服务工作提出了不小的挑战。
二、气象观测服务分析（一）自动气象观测系统（Automated Weather Observation System，以下简称AWOS）降水量数据对比分析图1 浦东机场2018年5月25日03:00—23:00降水强度变化趋势说明: 传感器给出的瞬时降水量对应左侧的纵轴（单位mm/min）；观测员报告的降水强度量化为小、中和大阵雨三个强度等级，分别对应右侧纵轴的1、2、3。
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民航自动气象观测系统（AWOS）原理及维护
【摘要】民航自动气象观测系统（AWOS）是指安装在机场跑道附近的一套传感器系统，它通过测量、收集和传输来为航空器的起降提供客观、可靠、准确的气象数据。
本文以芬兰V AISALA公司生产的的MIDAS600机型为例，对民航自动气象观测系统的原理及日常维护进行了总结。
【关键词】民航；自动气象观测系统（AWOS）；维护
0 引言
随着民航气象建设的不断发展，目前全国大多数主要民航机场都配备了由芬兰V AISALA公司生产的自动气象观测系统（AWOS）。
该系统的主要功能是将通过分布在机场跑道一侧的各要素传感器所采集的气象要素传输至中央数据单元（CDU）进行处理，然后通过网络把实时气象资料传送给各类用户（如管制塔台、预报、观测、机场指挥中心、航空公司运行控制中心等），为这些用户的决策提供气象数据的支持。
芬兰V AISALA公司生产的的MIDAS600机型为民航机场常见配置机型，本文从该设备原理、组成以及常见维护程序角度进行阐述，以期对设备维护人员提供一些参考。
1 系统原理及组成
机场气象自动观测系统由MILOS500、MIDAS600、风系统WAT15、大气透射仪、云高仪组成。
1）MILOS500是一套测量、收集和预处理天气数据可独立应用系统，能自动采集湿度、温度、气压、降水等传感器的数据，再以调制解调方式向MIDAS 主机发送数据。
2）MIDAS600与各传感器以点对点FSK方式通信，具有传感器数据收集、数据计算处理、编报、发报、AFTN、故障判断告警、气象数据显示输出等功能。
而且在主机可查询某个传感器的工作参数和发出控制命令，方便的了解传感器的工作状态和故障的可能部位，为快速查明故障和排除故障提供了良好的条件。
3）风系统WAT15采用FSK方式，可独立的完成数据采集、传输、处理和终端显示工作，并将处理好的数据送至MIDAS主机。
4）大气透射仪，RVR直接测量发射机与接收机之间的大气透射率，透射率的测量通过一个“有效基线”来完成。
RVR测量的MOR值受MIDAS主机时序控制，定时通过FSK向MIDAS主机发送数据，并在MIDAS主机上通过跑道背景光强和跑道灯光强度算出RVR值。
5）云高仪根据砷化钾半导体二极管产生激光束的原理测定云高，光脉冲出
发经大气层射到云层，返回接收机所需的时间，计算出云层高度。
2 设备简要框图及信号流程
图1
M1=DSD 3608 MODEM M2=DS 2856.5 MODEM
M3=DS 3572.2 MODEM M4=DS 3571.1 MODEM
3 RVR TER值检查和校准步骤
条件：有效能见度在10公里（无风、无雨、无尘）或能见度在15公里以上
3.1 TER值检查步骤
1）清洁LP11和LR11窗口。
2）在光发射机LP11连接维护终端，运行PCPLUS通信软件（300 E 7 1）3）键入命令OPEN
4）键入命令CLEAN
5）键入命令MODE
MEAS MODE （1=ON，0=OFF）1
ECON MODE （1=ON，0=OFF）1 0
CONT MODE （1=ON，0=OFF）1 0
FAST MODE （1=ON，0=OFF）0
BL METER （1=ON，0=OFF）1 0
A VECOUNT （1=ON，0=OFF）
即模式改为：100001
6）键入命令CAL 10000
7）键入命令DMES C 监视透射率TL（A VE）的变化，待其稳定后按ESC 键退出
8）键入命令CHECK 0.902
将0.902值透光镜装至光发射窗口前，观察TER值的变化，直到TER值稳定后按ESC键退出，取出透光镜，在表中记录如下值。
CURRENTT VISBIITY
0.9866 1605
VIS VER TER
1737 132 0。
009
注意：一定要回车后才能将透射镜插上，并且投射镜朝外（后面的检查校准均如此）。
9）键入命令DMES C 监视透射率TL（A VE）的变化，待其稳定后按ESC 键退出
10）键入命令CHECK 0.498 将0.498值透光镜装至光发射窗口前，观察TER 值的变化，直到TER值稳定后按ESC键退出，取出透光镜，在表中记录如下值。
11）按7—10的步骤依次对0。
257 、0。
1279进行四次不同透射率的模拟检查，分别得到0.902、0.498、0.257、0.1279 TER值，这四个TER值如果均符合│TER︴≤0.015，说明该设备的K2、K3、K4值是正确的，测量计算所得的RVR 是在规定的误差范围内的，该设备可继续工作。
12）键入命令MODE将工作模式恢复为经济、污染补偿模式：111011
13）键入命令CLOS
3.2 TER值的校准步骤
从检查TER值找出超出正常范围的TER值，同时找出该值的临近TER值和该值做为两个校准点。
分出高点和低点。
校准步骤：
1）DMES C 待T（A VE）稳定后按ESC键退出
2）FCAL
FILTER CALIBRATION 透光镜校准
GIVE CORRECT VISIBILITY V ALUE 10000
GIVE FILTER P1（LOW）V ALUE 0.257 假如当前的低值的透光镜是0.257，回车后将0.257透光镜插到光发射机前。
待INST（L）和A VE（L）相差0.0100时按ESC键退出。
GIVE FILTER P2（HIGH）V ALUE 0.498 假如当前的高值的透光镜是0.498，回车后将0.498透光镜插到光发射机前。
待INST（L）和A VE（L）相差0.0100时按ESC键退出。
NEW SCALING FACTORS K2 K3 K4 新的刻度因素
0.9782 0.9231 0.8925
ARE THE SCALES OK？（Y/N）Y（回车）新的刻度值是否OK？
NEW SCALES ARE UPDATED TO EEPROM 新的刻度值存入EEPROM
FILTER CALIBRATION DONE 校准结束，在表中记下有关数据
3）校准结束后，K2、K3、K4的值已修改（最好将旧的K2、K3、K4先记下，预防校准不成功时用命令CONF恢复，重新再校准）
4）按检查中的6、4、2 TER值检查步骤进行四个TER值的检查，是否都符合要求
4 系统常见故障维护
4.1 云高仪激光功率的调整步骤
当云高仪的LLAS小于85，FREQ=7，说明激光功率低（CTT12板使用时间长，激光管效率低）。
调整方法如下：
开机待系统工作稳定后，顺时调整CTT12板上的R21使电压升高，同时在维护终端用STA命令观察PXHV的变化，直到LLAS恢复到110左右，FREQ 恢复到3左右。
注意：PXHV的极限值在160V，通常在145V以下，否则，过高可能把达林顿管中的加热片烧坏。
4.2 RVR常见故障的排查流程
1）LLAS趋于零的故障判断图2
2）全部RVR丢失
图3
3）RVR值明显偏低
图4。