乌鲁木齐机场观测室2017年-2019年设备故障不正常情况分析和处置

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　　摘  要：观测工作最重要的就是对外提供及时准确的气象数据，气象数据又分为器测数据和目测数据，而器测数据又依赖于设备的稳定性。文章通过统计2017年-2019年乌鲁木齐机场观测室各类设备的故障情况，分析讨论不正常情况的处置情况，为今后更准确高效地做好观测工作提供参考。
　　关键词：观测设备不正常;新AWOS功能缺陷;数据故障;应急处置
　　Abstract： The most important thing in observation work is to provide timely and accurate meteorological data， which is divided into instrumental data and visual data， and the instrumental data depends on the stability of the equipment. Based on the statistics of the faults of all kinds of equipment in the observation room of Urumqi Airport from 2017 to 2019， this paper analyzes and discusses the disposal of abnormal conditions， so as to provide reference for more accurate and efficient observation work in the future.
　　引言
　　气象地面观测是气象工作的基础，它是借助仪器和目力对云和近地面大气状况及其变化进行观察和测定。飞机的起飞、着陆以及在空中的飞行都受气象条件的约束。因此，民用航空气象地面观测是飞行安全和正常的重要保障工作之一。其主要工作是准确、及时、连续地观察和测量本站及视区，尤其是机场跑道和进近着陆地带及起飞爬升区域的有关气象要素及其变化，并按照规定的标准、格式，编制和發布这些要素及其变化。
　　随着科技的进步，越来越多的气象观测数据可以通过仪器的测量来精准地为飞行服务，但依然有部分项目需要依靠观测员使用人工的方式进行观察和测量。现如今民航气象地面观测的项目主要有：风、跑道视程、主导能见度、垂直能见度、天气现象、云、温度、相对湿度、露点温度、场面气压、修正海平面气压、最高温度、最低温度、降水量、积雪深度。其中，除了主导能见度、云、天气现象、垂直能见度、积雪深度和降水量六个项目是人工观测外，其他项目均使用仪器测量。乌鲁木齐机场观测室现今使用的设备主要有自动气象观测系统（后文简称新AWOS）、自动气象站（后文简称自动站）、便携式气象仪、振筒气压仪和通讯分系统。其中新AWOS作为观测室数据采集和编发报的主用设备，自动气象站为数据采集和编发报的备份设备，便携式气象仪、振筒气压仪是数据采集的应急设备，通讯分系统则是编发报的应急设备。
　　本文主要通过统计2017年-2019年期间，观测室所有气象设备出现的不正常情况，详细阐述在设备故障时的观测员的应急处置情况，分析总结了设备的故障分类及相应的处置办法，为今后更准确高效地做好观测工作提供参考。
　　1 主用设备
　　1.1 自动气象观测系统
　　乌鲁木齐机场始终是芬兰维萨拉公司的忠实用户。在2006年11月-2016年11月十年间，观测室一直使用维萨拉公司生产的MIDAS IV 自动观测系统，在这之后，观测室开始启用升级后的新自动观测系统AWIMET。升级后的AWOS，界面更美观大方，功能更人性化，操作更便利流畅，使用后的观测员都赞不绝口，但是，功能的多样化，不仅仅带给观测员的是工作的便利，还给观测工作带来了诸多安全隐患。
　　1.2 新自动气象观测系统故障统计
　　根据2017年-2019年观测值班日志中的记录，将新AWOS的故障类型大致分为：数据故障、界面故障、报文故障三种。具体如图1。
　　从图1中可以看出，器测数据故障占总故障的79%，界面故障占总故障的18%，报文故障则占总故障的3%。其中，界面故障主要分为AWOS主界面突然黑屏和在发报时段内发报界面灰显无法操作两种。当在非发报时段内遇到此情况时，要立即电话询问设备室故障原因并进行排故;而若是在发报时段内遇到此类情况，就要立即启用备份设备自动站进行数据的采集和编发报;报文故障则分为自动添加趋势信息、发布例行报告时自动添加上一份特殊报告中的云能天数据、订正报发布后的报头时间组错误以及无回报（非线路瞬短）四类。在遇到前两种情况时，要求观测员取消已建立的报文，重建报文;因报文的报头时间组是系统自动添加的，无法手动修改，所以针对报头时间组错误的问题暂时没有任何缓控措施，只有等待软件更新修复bug;虽然在2017年之后的数次软件更新中，新增了重发报文的功能，但是在实践中发现，重发功能依然无法正常使用，所以针对发报后无回报的现象，依然要求观测员在遇到时立即发布更正报。
　　因器测数据的故障率远远大于其他两类故障，所以本文又将此类故障进行详细分类与统计，具体如图2：
　　我们将器测数据的故障分为突发性无数据、数据采集有误及气压数据有误三种情况。从图2中可以看出，气压数据有误占所有器测数据故障的61%，这主要是因为在2018年11月5日的一次新AWOS系统升级过后，频繁出现了新AWOS的修正海平面气压值与自动站的修正海平面气压值的对比差值大于0.6hpa的问题，此问题持续了近一个月，最终在2018年12月9日的更新中，将新AWOS中修正海平面气压的算法退回到了上一版本后，才得以解决这一问题。在2017年-2019年三年间，新AWOS累计出现过16次数据采集有误的问题（其中2次为修正海平面气压采集有误）。因这类问题多是突发性且无规律，所以缓控措施只有观测员的人工对比检查，一旦出现此类情况，要立即取消已建立的报文，重新建报，或是立即采用备份数据。根据统计发现，在这3年间，共出现了17次突发性无数据的情况（非换季或设备维护原因），如图3。若遇到这类问题，要求观测员立即启用备份设备进行数据采集及编发报。 　　2 备份设备
　　2.1 自动气象站
　　自动气象站，作为乌鲁木齐机场观测室的备份设备，具有数据采集和编发报的功能。从2010年至今，已经服役近十年之久。对比更新迅速的新AWOS，作为观测室资深“老前辈”的自动站，并没有很大的优势。古老的操作界面、发报前必须要拨动的电流环等等，无一不彰显着它的资历颇深以及隐藏的安全隐患，但不可否认的是，它也数次完美完成了观测室的应急处置工作。
　　2.2 自动气象站故障统计
　　在2017年-2019年间，自动站共出现过3种设备故障情况：（1）累计出现3次突发性无数据的情况;（2）在2017年6月-2018年4月期间，自动站频繁出现数据不入库的情况，在设备室的维护下，该问题得以好转;（3）发布特殊报告时，报文的等级不正确（应是GG等级，但自动站的特殊报等级为DD），要求在发布特殊报时，观测员需要手动修改发报等级，再进行发布。
　　3 应急设备
　　3.1 便携式气象仪
　　乌鲁木齐机场观测室使用的是长春研究所研发的DZQ03A便携式气象仪，它由传感器、主机和三脚架三部分组成，可实现采集、处理、显示、储存等功能。从2010年至今，观测室一直将便携式气象仪作为应急设备。观测室原有两台便携式气象仪，因一台已使用十年之久，显示屏花屏无法维护，已报废;新的便携式气象仪为2015年采购，可正常使用。
　　因每次使用便携式气象仪都需要搭建和拆除，易造成接头接触不良、接头螺丝滑丝等，从而引起数据无法正常传输到显示屏的隐患;除此之外，便携式气象仪长期放置室内，当冬季需要使用时，感应器需在室外至少适应半小时，才可精确测得外界的真实温度。这就给观测的应急处置工作带来了大大的不利和风险。
　　3.2 振筒气压仪
　　因修正海平面气压对航空器的起飞和着陆有很大的影响，所以为了保证对外提供的修正海平面气压准确无误，乌鲁木齐机场观测室又配备了一台XDY-03双振筒气压仪作为气压数值的备份。
　　在2017年-2019年间，振筒气压仪共出现9次故障，其中2次为气压误差超标、2次为持续两分钟气压数据无变化、3次发出“嘀”声告警以及2次气压数值突变（如图4）。为解决上述问题，观测室从2019年开始放置两台振筒气压仪，要求在发报前同时与两台振筒气压仪进行对比，以确保修正海平面气压的准确。
　　4 設备故障情况下的应急处置个例（案例中的时间均为世界时）
　　4.1 新AWOS和自动站同时无数据
　　事件描述：2017年4月9日02：19，值班观测员发现新AWOS数据全无，电话询问设备后立即启用备份设备自动站，02：21发现自动站数据全无，02：22开始搭建应急设备-便携式气象仪，02：26搭建完成，在02：30时使用通讯分系统发布例行报告，正常发送后，直到02：33始终无回报，观测员立即请求预报室代发报文，02：37确认报文已正常发出。
　　事件分析：值班观测员恪尽职守，时刻监控观测设备，所以才能第一时间发现设备的故障;在发现设备故障后，熟知观测室应急流程的观测员，可以立即启动备份设备和应急设备，并在4分钟内迅速搭建好便携式气象仪，以保障报文的准时发出，这每一步都与观测室一月两次的应急演练分不开，也与观测员的认真仔细分不开。
　　4.2 新AWOS器测数据采集错误
　　事件描述：2019年6月29日06：52，本场十分钟平均风向变化达到特殊报告标准，新AWOS自动弹出特殊报告，值班观测员确认标准后立即外出观测并编辑报文，在发报前的例行检查时发现，报文数据与右侧采集数据不一致，观测员立即取消已建立的报文，重建报文，再次检查时发现，报文中的温度、露点数据与右侧的采集数据依然不同，观测员再次取消已建立的报文重新建立，确认无误后再发送。在这之后的07：00例行报告、08：46特殊报告和09：00例行报告中的温度、露点温度数据均与右侧的采集数据不同，值班观测员都进行了取消重建操作，确保数据正常后再发送报文。
　　事件分析：观测员严格遵守规章制度，在发报前认真核对报文中的每一个数据，是完美完成这次应急处置的关键条件。当然，从一月两次应急演练中练就出的面对特情，保持沉着冷静的心态，也在这次应急处置中起到了重要作用。
　　5 结束语
　　新AWOS的功能缺陷、自动站的系统老化以及便携式的感应时间长、接触不良等，一直是乌鲁木齐机场观测安全工作隐患的源头。面对设备的隐患，我们可以反馈厂家进行更新修复问题，也可以购置新的先进便利的设备进行更换，但防控隐患带来的风险，最最重要的手段却是观测员。在日常工作中，要求观测员们做到以下几点：（1）熟知观测工作的规章制度，并严格执行;（2）熟知观测工作的应急流程，当主用或备份设备出现故障时，要清楚如何处置;（3）熟知观测室的各类安全隐患以及缓控措施，提前掌握设备可能出现的问题;（4）认真对待每月两次的应急演练，在演练中做得不到位的地方要主动自觉的整理总结;（5）在值班中遇到新的设备问题，及时上报，给其他观测员以警示。
　　技防物防，都比不上人防，再完美的设备都有出问题的一天。作为一名观测员，不能依赖于设备的更新、软件的提示，我们要做的就是遵守规章、恪尽职守，时刻做好处置特情的准备。
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