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湛江新机场自动气象观测系统传输建设探讨分析论文

发布时间:2022-06-22 10:40:02 文章来源:SCI论文网 我要评论














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  摘要:自动气象观测系统作为保障航空正常运行的重要气象设备,为管制、气象、机组等提供重要的气象要素数据,自动气象观测系统数据传输的稳定性非常重要,湛江新机场将实现有线传输和无线传输互为备份的传输建设,为航空运行安全提供可靠保障。本文通过湛江新机场自动气象观测系统传输的建设,从设计思路、方案实施和传输对比分析方面,探讨可靠和稳定的传输方式。
 
  关键词:湛江机场;自动气象观测系统;无线传输;光纤环网
 
  Discussion and Analysis on Transmission Construction of Automatic Meteorological Observation System in Zhanjiang New Airport
 
  CHENG Guoyong
 
  (China Civil Aviation Zhanjiang Air Traffic Management Station,Zhanjiang Guangdong 524017)
 
  【Abstract】:As an important meteorological equipment to ensure the normal operation of aviation,provide important meteorological element data for control,meteorology,units,etc,the stability of data transmission of automatic meteorological observation system is very important,Zhanjiang new airport will realize the transmission construction in which wired transmission and wireless transmission are backup to each other,provide reliable guarantee for aviation operation safety.Through the construction of automatic meteorological observation system transmission in Zhanjiang new airport,from the aspects of design ideas,scheme implementation and transmission comparative analysis,discuss reliable and stable transmission mode.
 
  【Key words】:Zhanjiang airport;automatic meteorological observation system;wireless transmission;opticalfiber ring network
 
  0引言
 
  湛江新机场自动气象观测系统的建设与旧机场自动气象观测系统的建设在硬件设备和传输方式上截然不同,湛江新机场自动气象观测系统在2021年底完成了建设,采用了气象SDH光纤环网和无线传输备份以及室外视频监控的建设方案,实现了自动气象观测系统传输链路双备份以及室外视频监控传感器环境状态。自动气象观测系统是民航空管气象设备的重要组成部分,保障自动气象观测系统运行正常对飞行安全有着重要的意义。因此,新机场自动气象观测系统建设需要充分考虑数据传输的备份手段,确保数据传输不中断。

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  1自动气象观测系统概述
 
  自动气象观测系统由传感器、数据处理单元、用户终端、数据传输、跑道灯光强度设定单元、电源、防雷等硬件和软件构成。传感器和用户终端通过光纤链路数据传输网络、数据交换网络等设备与数据处理单元互连。通过自动气象观测系统传感器(风向、风速、气压、气温、湿度、雨量、云高仪、前向散射仪、背景光亮度仪、闪电定位仪等传感器)获取跑道附近的气象数据,经光纤链路数据传输网络和数据交换网络将数据发送到数据处理单元并进行处理,然后发送给各类用户终端(包括数据存储、处理和图象显示等)和专用显示设备,提供气象服务。
 
  2气象SDH光纤环网建设
 
  湛江旧机场的自动气象观测系统于2016年投入使用,跑道外面的传输设备通过光端机和熔纤盒把传感器数据转光纤信号传回航管楼。南部的传感器数据从南部光纤传回至航管楼,中部的传感器数据经过北部的熔纤盒再和北部的传感器数据一同传回航管楼,因此跑道外面的传感器数据在传输中没有形成环网,当光纤链路或者传输设备任何一节点出现故障,都会导致传感器数据因没有备份链路传回航管楼而中断,并且很难在短时间内修复传输故障,从而无法保障自动气象观测系统的正常运行,无法提供气象服务,直接影响飞行安全[1]。湛江旧机场自动气象观测系统传输结构如图1所示。

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图 1 湛江旧机场自动气象观测系统传输结构图
 
  为实现跑道外面的设备环网传输,湛江新机场自动气象观测系统建设采用了气象SDH光纤环网传输[2]。
 
  (1)设计思路。跑道南、北端的外场传感器,如独立风站、自动气象站、云高仪、前向散射仪等每个设备输出的串口数据经通信电缆接入室外不锈钢配电机箱内后,经各自的光纤串口服务器转化为光信号,沿新建传输光缆传输至南北气象方舱内,接入光交换机;光交换机上联至机房内的SDH环网节点机。跑道中部的外场传感器同样经光纤串口服务器转化为光信号,通过新建传输光缆传送至风廓线雷达机房内,接入光交换机,再上联至机房内的SDH环网节点机,组成一个基于网络层传输的环形网络。(2)方案实施。跑道南、北和中端的外场传感器通过新建24芯的传输光缆进行连接,中端的传感器分别新建南北端的24芯传输光缆传回至南北气象方舱内,形成中端传感器双光纤链路备份。在南北气象方舱内,传感器通过熔纤盒再汇集光纤到光交换机,光交换机再接入SDH环网节点机,SDH环网节点机通过光缆连接到航管楼室内的SDH环网节点机,形成了气象SDH光纤环网传输。(3)传输方式对比。对比旧机场的外场设备传输方式,新机场的外场传输将原来的点对点的传输方式升级了可以双向传输的SDH光纤环网,当某段光纤链路中断或者传输设备故障的时候,可以通过气象SDH环网进行备份链路传输,比如说当南气象方舱的SDH环网节点机故障的时候,数据传输就自动切换选择北方舱的SDH环网节点机传输回航管楼。这样就可以有力地保障了自动气象观测系统的数据传输不中断,不影响飞行安全。湛江新机场自动气象观测系统传输结构如图2所示。

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图 2 湛江新机场自动气象观测系统传输结构图
 
  3无线传输备份系统建设
 
  湛江旧机场自动气象观测系统的传输只通过光纤有线传输数据至航管楼室内,因地面传输方式容易受施工等因素影响,造成中断且很难短时间内恢复,进而无法保障气象服务的提供甚至影响飞行安全。因此,湛江新机场自动气象观测系统的建设采用了可靠稳定的无线传输网络,实现了室外设备有线和无线双传输的备份链路[3]。

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  (1)设计思路。无线传输的方式目前常见的方式有两种,一种是利用无线网桥实现无线数据通信,另一种是利用4G传输实现无线数据通信。结合现状,考虑到信号质量、传感器端实现方式、预算费用等,使用5.8GHz频段的无线网桥传输的方式比使用4G无线传输更具有更高的传输速率,传输距离更远,稳定性更好。结合湛江新机场现状,通过在外场南、北、中部分别搭建无线网桥,在航管楼塔台搭建无线网桥,相对定向放置,以实现数据的无线通信传输。(2)方案实施。本次在外场设备安装点及航管楼塔台设置无线传输网络,采用无线网桥作为无线传输设备。跑道南、北、中部的无线网桥发射端分别安装在南、北、中部的风塔传感器上,接入该点的光交换机获取自动气象观测系统传感器信号并发送出去。将塔台作为无线传输中继点,在塔台楼顶平台安装无线网桥接收端,与外场的各无线网桥发射端一一对应,同时安装一台无线网桥发射端,将各接收端接收的传感器数据汇聚后再发射至航管楼。在航管楼合适位置安装一台无线网桥接收端,接收来自塔台中继点的无线网桥发射端发送的传感器数据,并通过网线上联至自动气象观测系统防火墙,最终传输至自动气象观测观系统服务器。(3)传输方式对比。对比旧机场的外场设备传输方式,新机场虽然搭建了气象SDH光纤环网,大大地降低了因光纤链路故障而影响数据传输中断概率,但是随着机场周边的施工不断增多,有线传输的不足仍存在传输链路中断的可能性,所以增加无线传输的方式可以多重保障数据传输的稳定。无线通信传输相比有线传输,不需单独铺设光纤线缆和供电线路从外场到航管楼,只需将各路传感器的信号分别转换成网络信号,航管楼室内汇聚三端传感器的无线网络信号后引入自动气象观测系统网络。值得注意的是利用5.8GHz频段的无线网桥传输虽然进行了网络信号的加密传输和关闭了网络广播,但是仍然存在网络安全的问题,不适用于网络安全保护等级较高要求,在进行网络数据交换,同时也容易受到外界的干扰。考虑到无线网络传输的安全性,无线网桥传输回到航管楼室内机房的网络防火墙,可以保证网络安全。
 
  4结语
 
  本文通过介绍自动气象观测系统结构组成和数据传输,结合新机场自动气象观测系统传输的建设,对比旧机场的传输方式,分析了不同传输方式的优缺点。新机场通过双向传输的气象SDH光纤环网和双向传输的无线网桥无线传输,完善了以往旧机场自动气象观测系统传输的不足,有效提升了气象设备的稳定性,提供了更加可靠的数据,为新机场的飞行安全提供保障。
 
  参考文献
 
  [1]姜莉洋,黄顺利,徐阳.自动气象观测系统无线通信传输方式在民航系统中的应用[J].科技创新与应用,2021,11(28):179-181.

       [2]王丽,戴求淼,李大海.深圳机场二跑道自动观测系统无线传输方案[J].科技创新与应用,2016(36):10-11.
 
  [3]张涛.郑州机场自动气象观测系统无线传输备份系统解决方案[J].决策探索(中),2020(9):95-96. 
 
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