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大气透射仪雷电后 故障浅析及应对策略

大气透射仪雷电后 故障浅析及应对策略. 民航华东空管局气象中心 吴国栋. • LT31是提供 跑道能见度的主要设备 • 水平能见度反映了飞行员的视程远近，决定着飞机能否正常起飞和着陆。能见度对飞行活动的限制仍不可低估，因为 恶劣能见度导致机场关闭的事件时常发生 。 • 当由于雷击而产生的LT31故障得到及时排除，将给雷暴天气后大面积航班延误的恢复，提供有力的气象依据。. 引言. 故障案例. 此处主要选取一典型故障，以期由点带面，触类旁通. 1、 当时天气 情况

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大气透射仪雷电后 故障浅析及应对策略

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  1. 大气透射仪雷电后 故障浅析及应对策略 民航华东空管局气象中心 吴国栋

  2. •LT31是提供跑道能见度的主要设备•水平能见度反映了飞行员的视程远近，决定着飞机能否正常起飞和着陆。能见度对飞行活动的限制仍不可低估，因为恶劣能见度导致机场关闭的事件时常发生。•当由于雷击而产生的LT31故障得到及时排除，将给雷暴天气后大面积航班延误的恢复，提供有力的气象依据。•LT31是提供跑道能见度的主要设备•水平能见度反映了飞行员的视程远近，决定着飞机能否正常起飞和着陆。能见度对飞行活动的限制仍不可低估，因为恶劣能见度导致机场关闭的事件时常发生。•当由于雷击而产生的LT31故障得到及时排除，将给雷暴天气后大面积航班延误的恢复，提供有力的气象依据。 引言

  3. 故障案例 此处主要选取一典型故障，以期由点带面，触类旁通 1、当时天气情况 2012年8月20日下午13:25开始，上海虹桥机场上空出现雷暴活动，之后一段时间内虹桥地区多次遭受雷电袭击，到下午四时左右雷雨结束时的累计降雨量达61.7mm，达到了暴雨的标准。此次雷暴过程由于强度大、雷击次数多，是那一阶段该地区遭受的较为恶劣的天气之一。当日虹桥机场共有359个进出港航班延误,35个航班取消,不正常率超过50%.

  4. 天气过程数据(一)

  5. 天气过程数据(二)

  6. 2、故障代码 这里，我们选取几条不同的状态代码以供参考： （1）36L：E8088800C0000A00010C； E600080000000A000100 （2）18R：E6008800C0000E080900；E4008800C0000A000100

  7. 故障描述 1、虹桥机场36L、18R两处LT31均出现告警； 2、查看EVENT MONITOR发现,两处设备均出现 LT31 OVERALL ALARM LT31 AUTOCALIBRATION SWITCHED OFF LT31 PWD COMMUNICATION ERROR这样一组告警信息，并以几分钟的间隔重复出现。 3、随着雷暴的继续发展，两处的LT31又相继报出了 LT31 MOR NOT VALID， LT31 ALIGNMENT ERROR， LT31 RECEIVER ALARM， LT31 RECEIVER MBU SYNCH ERROR， LT31 CONTAMINATION MEASUREMENT ERROR， LT31 TRANSMITTER COMMUNICATION ERROR， LT31 MOR IS BASED ON PWD这一系列告警。 4、仔细查看历史纪录发现，36L方向还曾报出过BACKGROUND LUMINANCE COPIED FROM SITE MID，与此同时该方向的RVR等跑道能见度数据丢失，这一告警信息有助于之后进一步的判断。

  8. 相关知识准备 一、元器件功能及系统的运行 1、LTD111（LTD112) 通过两个连接端子与测量CPU相连。另外，一个同轴电缆用于主接收机信号输入到测量CPU Main Receiver Module LTD111

  9. 主接收模块框图 从框图中我们可以发现： （1）主发射模块与主接收模块的同步依靠收发射机之间的一对同步时钟信号线。 （2）接收信号的直流部分被放大送到测量CPU，用于测量可能发生的信号饱和。 （3）接收信号通过窄带放大器被送到测量CPU的20位模数转换通道中。 （4）主接收模块的温度测量与EEPROM中的信息同样汇总到测量CPU。

  10. 测量CPU 2、LTC111 测量CPU可以同时用于LT31发射机和接收机的光学单元中。 此例中，与设备故障有关的有CPU的2-通道 20-位 ADC模块，和CPU具有将主接收机信号的DC信号测量,以及探测或补偿阳光辐射所带来的可能的饱和这一功能。

  11. 发射机与接收机之间的通信 3、RS—422通信 MITRAS中，用于发射机和接收机之间通信的是20mA电流环。而在新一代大气透射仪中，两对以RS—422方式连接的双绞线代替了原来的电流环技术。 在这里简单介绍一下RS—422。RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了接口电路的特性。这一标准下，支持点对多的双向通信，并且最多可以连接10个节点，其中一个为主设备另一个为从设备，从设备之间不能通信。若系统为一主一从设备组成，那么两对双绞线可以全双工工作收发不受影响。图中所示的端接电阻在一般短距离（小于300米）时可以不接。

  12. 其中编号为6，7的一对用作时钟同步，另外编号为8，10的一对用作收发之间的数据传输。其中编号为6，7的一对用作时钟同步，另外编号为8，10的一对用作收发之间的数据传输。

  13. 跑道能见度RVR（Runway Visual Range)数值的产生依据 根据 Koschmieder's Law: Allard's Law: 其中A1 = -7, A2 = 0.89 and k = 1 结合公式可知： （1）光强I是由灯光级数、光源据观测者距离的函数，同时我们知道，大气透射仪测量得到的是大气透射率Transmittance（T），它是通过直接测量光发射机和光接收机之间的大气透射率，而大气透射率是在测量包含散射和吸收之后的平均消光系数后得到的。 （2）然后依靠这一测量结果，结合跑道灯光级数LSI和背景灯光值BL，进一步估测跑道视程RVR。也就是说MOR、LSI、BL是构成RVR的“三要素”。 就如同数学基本概念一样，这一概念同样非常重要，机务员应时刻记住这一点，它是大气透射仪故障排除的核心所在。

  14. 故障的排除 1、初步排查 从之前描述的故障现象来说，我们首先排除故障结点在内场机房，包括CDU（数据处理单元），MCU（数据通信单元），MODEM，以及内场线路的故障可能全部可以排除在外。 2、外场检查 在到达现场（18R）之后，通过简单的检查可以确定: （1）设备供电正常，防雷模块正常； （2）机箱内各接口无松动现象，线架上接线正常（因内场可以看到PWD22测得的数据，这一点可以省略）； （3）从接收机出看向发射机，发现没有明显光源发出（正常情况下，因发射光频率达到1KHz，肉眼应该能够清晰看到发射光源）。 通过连接笔记本发现，对准界面中设备的接收光强为0%，这是明显不正常的现象。

  15. 4、 （1）考虑到设备可能因为在恶劣条件下出现软件错误，导致收发机之间的通信同步等出现问题，造成整个系统的僵死情况，我们对该点的设备进行重启操作。 （2）重启之后发现发射机出有明显的光源射出，从维护笔记本上看系统状态有趋于好转的迹象。在对准界面中设备的接收光强从原来0%上升至60%多。针对这一情形，机务员考虑到可能因为之前的雷雨天气，在伴随大风的情况下（此处考虑为偏正南或正北的风），大气透射仪的风帘由于风速过大无法奏效，设备的镜头易遭到污染。从实际情况来看，镜头确实被污染严重。 （3）重新对准（包括粗调和细调），并重新校准设备。该点设备随即恢复正常。

  16. 相同设备的不同故障 1、两处设备的故障从现象看极为相似、但是同样的方法无效。 2、从故障代码来看，曾出现设备同步出错告警。那么先从收发机之间通信线查起。 （1）法一：观察法； （2）万用表法： 通过这个方法发现7号线因为老化断裂，断裂口位于剥线处。重新将其接好。

  17. 缩小故障范围 故障范围被迅速缩小到接收机处，更小来说，便是接收单元LT0211中。之前故障代码中的一位曾经提示为接收机饱和或故障。根据之前所出现的告警信息，可以判断问题可能出现在： （1）接收板因为接收光强过大导致饱和； （2）接收板损坏； （3）接收机接收到过大信号后传输至测量CPU的20bit ADC中，导致测量CPU的出错或损坏。

  18. 确定故障点 1、对准界面中的接收信号为0%，进行粗调和细调后均无效。 更换完成后，需要重新对准并校准设备方可使用。至此，故障完全排除，恢复正常使用。 2、确定测量CPU LTC111出现了故障。需要提醒的是，方式针对LTM111/211的操作，须将其拆下后带入室内更换调试，以免进灰，同时方便操作。更换时需要同时松开五个内六角螺丝及各个排线，如下图所示：

  19. 接收机饱和的处理 1、现象： （1）系统状态中会显示接收机WARNING告警； (2)通过status check命令，可以得到

  20. 2、处理方法 取下发射模块LTL111，使用螺丝刀逆时钟调节变阻器如下图 调整安装完成后，使用LEVEL 1下的SERVICE 菜单查看mRAC值（允许接收机接收的最大值），此值应小于95000。 粗调、精调、校准！

  21. 排故手段总结归纳 1、严密监控，及时排故 2、理清思路，掌握概念 3、抽丝剥茧，层层推进 总之，当遇到雷电造成的设备故障时，机务员宜冷静面对，从故障现象挖掘本质，立足基本概念，联系以往排故经验，分别从线路、供电、板件损坏等重点环节依次排查，每个检查操作做到有理有据，切忌盲目。依此方法，相信可以在类似雷击排故中取得良好的效果。

  22. 对于造成此类故障的功能缺陷分析 1、改进发射光模式 持续发射------〉间断性点亮光源后测量

  23. 2、改进板件性能 考虑是否可以在LTD111的20 bit ADC前设置一判断环节，当模拟信号进ADC之前进行判断，参考一般信号设置以门限阀值，如果得到的信号超出超出此阀值，则发出信号不送至ADC进行处理。

  24. 谢谢！ 不妥处请各位指正！

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