MCU111在民航氣象中的應(yīng)用

唐麗　文鐘華

摘 要： 芬蘭自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)是一種集常規(guī)氣象要素、云、天氣現(xiàn)象等傳感器以及相應(yīng)監(jiān)控和遠(yuǎn)程顯示的集成自動(dòng)化系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于各大民航機(jī)場(chǎng)。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的良好通信，VAISALA公司采用了MCU111通信單元，該單元支持RS 485，RS 232及modem三種信號(hào)模式，并可根據(jù)應(yīng)用需求實(shí)現(xiàn)不同模式間的轉(zhuǎn)換，且具有工作穩(wěn)定、信號(hào)傳輸質(zhì)量高以及良好的安全性等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞： 自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)； 氣象參數(shù)； MCU111； 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)： TN911.7?34； TP73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）09?0160?03

0 引 言

隨著我國民航事業(yè)的高速發(fā)展和近年來復(fù)雜天氣的不斷涌現(xiàn)，為保障飛行安全和航班正常，芬蘭AWOS系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于國內(nèi)各民用機(jī)場(chǎng)，承接著向航空氣象用戶和空中交通管制用戶提供實(shí)時(shí)機(jī)場(chǎng)跑道地面天氣狀況，輔助氣象人員準(zhǔn)確編發(fā)報(bào)和空中交通管制員做出正確決策的重要任務(wù)。

氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)主要由室外傳感器和室內(nèi)分析、處理、顯示系統(tǒng)兩大部分組成。MCU111作為自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的核心單元之一，是室內(nèi)外設(shè)備間溝通的橋梁，負(fù)責(zé)采集外場(chǎng)傳感器數(shù)據(jù)、與室內(nèi)CDU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，將處理后數(shù)據(jù)傳送至工作站和用戶終端等[1?4]。MCU111故障將導(dǎo)致整個(gè)自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失，系統(tǒng)癱瘓，對(duì)航空安全造成重大影響。因此，熟練掌握MCU111的維護(hù)維修操作尤為重要。

1 AWOS系統(tǒng)組成

機(jī)場(chǎng)氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)（Automatic Weather Observation System，AWOS）是為航空器起飛、著落提供各種氣象參數(shù)的助航設(shè)備[5]，是航空氣象服務(wù)保障中必不可少的重要?dú)庀筇綔y(cè)設(shè)備。它由各種氣象傳感器、通信單元、中央處理單元、數(shù)字顯示面板和用戶終端組成，集成了氣象要素測(cè)量、數(shù)據(jù)采集、處理分析和數(shù)據(jù)顯示、存儲(chǔ)等多種功能，能夠?yàn)橛脩籼峁?shí)時(shí)多類氣象數(shù)據(jù)，并可向氣象數(shù)據(jù)庫和其他氣象信息服務(wù)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)源。以桂林機(jī)場(chǎng)為例，其典型配置如圖1所示，可對(duì)機(jī)場(chǎng)跑道周邊及其延長(zhǎng)線范圍內(nèi)的風(fēng)向、風(fēng)速、降水、溫度、露點(diǎn)、氣壓、天氣現(xiàn)象、能見度、RVR、云底高度、背景光亮度等影響飛行的重要?dú)庀笠剡M(jìn)行測(cè)量分析和傳送儲(chǔ)存[6?8]。

圖1 AWOS典型配置

2 MCU111內(nèi)部結(jié)構(gòu)

通信單元MCU111是設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)AWOS系統(tǒng)室內(nèi)外設(shè)備通信的集成單元，外部包含有多達(dá)16路的modem或RS 485信號(hào)插槽，以及一個(gè)Ethernet口和數(shù)個(gè)RS 232接口（COM1～COM4）。其結(jié)構(gòu)如圖2所示，內(nèi)含16端口RS 232/Ethernet轉(zhuǎn)換[9?10]器TS16、MCB111母板和數(shù)塊DMX501/DSI485A子模塊。其信號(hào)數(shù)據(jù)流為：

（1） Ethernet接口設(shè)備與modem/RS 485接口設(shè)備（如外場(chǎng)傳感器、數(shù)字顯示及燈光設(shè)置單元）間的數(shù)據(jù)通信。由TS16、MCB111、DMX501/DSI485A及信號(hào)插槽共同完成，插槽用于引接外部信號(hào)線，DMX501/DSI485A用于modem/RS 485信號(hào)的接收、發(fā)送，MCB111、TS16則分別實(shí)現(xiàn)modem/RS 485與RS 232及Ethernet與RS 232的信號(hào)轉(zhuǎn)換；

（2） Ethernet接口設(shè)備與RS 232接口設(shè)備（如氣象數(shù)據(jù)庫通信系統(tǒng)、觀測(cè)編發(fā)報(bào)系統(tǒng)）間的數(shù)據(jù)通信。由TS16轉(zhuǎn)換器連接相應(yīng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)。

圖2 MCU111內(nèi)部結(jié)構(gòu)

3 日常維護(hù)維修

3.1 安裝

MCU111交付使用時(shí)，首先需確定安裝是否正確：

（1） 依次將TS16、MCB111固定安裝在MCU內(nèi)部、并根據(jù)機(jī)場(chǎng)設(shè)備配備及端口使用情況將DMX501/DSI485A子模塊插入母板相應(yīng)位置；

（2） 按系統(tǒng)需求正確連接TS16與MCB111端口間接線，確保所有信號(hào)線、電源線連接正常；

（3） 依據(jù)端口分配將用于民航氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、觀測(cè)編發(fā)報(bào)系統(tǒng)的TS16端口與MCU背面串行口（例如COM2、COM3）相連；

（4） 為方便后期維護(hù)，將母板SERV1或SERV2端口引接至MCU背面串行口（COM1）。

3.2 外部信號(hào)線連接

MCU外部信號(hào)線的連接主要包括：

（1） 16路插槽接線。按機(jī)場(chǎng)設(shè)備配備情況分別在相應(yīng)插槽內(nèi)卡入各外場(chǎng)傳感器modem線、燈光級(jí)數(shù)信號(hào)線、DD50、WD50數(shù)字顯示信號(hào)線等。

（2） 串行通信口（COM口）接線。COM1用于連接串行維護(hù)線，以便對(duì)MCB111端口配置進(jìn)行維護(hù)更改；COM2連接民航氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，向數(shù)據(jù)庫提供實(shí)時(shí)AWOS自觀數(shù)據(jù)輸出；COM3與觀測(cè)編發(fā)報(bào)系統(tǒng)相連，用于為編發(fā)報(bào)軟件提供所需氣象參數(shù)；其余COM口可用于系統(tǒng)擴(kuò)展。

（3） Ethernet口接線。連接網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)MCU、CDU及其他工作站間網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換，或連接網(wǎng)絡(luò)維護(hù)線完成對(duì)TS16的配置修改。

3.3 設(shè)備參數(shù)配置

當(dāng)設(shè)備新啟用或系統(tǒng)進(jìn)行增、刪、改變化后，為避免系統(tǒng)錯(cuò)誤必須對(duì)MCU進(jìn)行重新配置。根據(jù)MCU內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其配置過程包括TS16與MCB111的配置。

3.3.1 TS16配置

利用路由器的DHCP功能為TS16獲取指定設(shè)備IP（192.168.x.xxx）。連接網(wǎng)絡(luò)維護(hù)線，通過維護(hù)主機(jī)瀏覽器訪問http：//192.168.x.xxx，輸入用戶名/密碼xxxx/xxxx進(jìn)入TS16配置界面，如圖3所示。點(diǎn)擊左側(cè)菜單Admin??copy configuration，選擇HTTP或TFTP方式將主機(jī)上*.cfg（TS16配置文件）導(dǎo)入TS16，“submit”后出現(xiàn)“configuration stored successfully”，配置文件上傳成功。點(diǎn)擊Configure??Ports檢查各端口參數(shù)配置是否正確，如有錯(cuò)誤，點(diǎn)擊端口名對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改，如圖4所示。

圖3 TS16配置界面

3.3.2 MCB111配置

使用串行維護(hù)線將COM 1口與維護(hù)主機(jī)連接，打開超級(jí)終端，設(shè)置端口通信參數(shù)為9600，8N1。設(shè)備連接后輸入命令open進(jìn)入MCB111端口配置模式，getset可獲取現(xiàn)有參數(shù)配置，如圖5所示。使用setcom 命令對(duì)端口所采用標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗(yàn)和通信模式等進(jìn)行設(shè)置，如圖6所示。值得注意的是，在對(duì)所有端口配置完成后，需輸入RESET命令，使更改生效。

圖4 端口參數(shù)檢查

圖5 MCB111原有配置

圖6 setcom命令配置界面

3.4 Setcom命令使用規(guī)則

Setcom命令使用規(guī)則見表1。其中，ComNo為端口號(hào)。

4 結(jié) 論

AWOS系統(tǒng)是一套高度集成化的自動(dòng)化系統(tǒng)，MCU111通信單元在系統(tǒng)中的應(yīng)用，能使系統(tǒng)室內(nèi)、外數(shù)據(jù)傳輸和不同通信方式間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得以更快速穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)，是整個(gè)自觀系統(tǒng)的核心。實(shí)踐證明，加強(qiáng)設(shè)備日常巡視、熟練掌握系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和內(nèi)外接線、及時(shí)更新、備份配置文件，有助于有條理的故障排查，提高工作效率，從而更好地保障設(shè)備安全、服務(wù)民航事業(yè)。

表1 setcom命令使用規(guī)則

[命令＼&值（value）＼&命令描述＼&SETCOM ComNo

CCITT value＼&V.21，V.22，

or V.23＼&為modem模塊設(shè)置

通信模式＼&SETCOM ComNo ORIGINATE value＼&1 or 0＼&為modem模塊選擇

通信頻帶＼&SETCOM ComNo DATABITS value＼&7 or 8＼&設(shè)置通信模式中的

數(shù)據(jù)位＼&SETCOM ComNo STOPBITS value＼&1 or 2＼&設(shè)置通信模式中的

停止位位數(shù)＼&SETCOM ComNo

PARITY value＼&odd， even， or none＼&設(shè)置通信模式

奇偶校驗(yàn)位＼&SETCOM ComNo RSMODE value＼&RX or TX＼&設(shè)置module子

模塊的收、發(fā)模式＼&]

參考文獻(xiàn)

[1] 李震.芬蘭氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)保障及故障分析[J].氣象水文海洋儀器，2007（4）：55?56.

[2] 阮杰.MCU111通信架構(gòu)技術(shù)改造的可行性分析[J].陜西氣象，2011（4）：43.

[3] 陶建國.氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)典型故障及系統(tǒng)維護(hù)[J].氣象水文海洋儀器，2007（3）：47?49.

[4] 杜強(qiáng).機(jī)場(chǎng)AWOS室內(nèi)外設(shè)備信號(hào)光纖傳輸探討[J].硅谷，2009（20）：181.

[5] VAISALA公司.AWOS原理手冊(cè)[M].芬蘭：VAISALA公司，2008.

[6] 周建華.航空氣象業(yè)務(wù)[M].北京：氣象出版社，2011.

[7] 張靄琛.現(xiàn)代氣象觀測(cè)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2000.

[8] 黃儀方，朱志愚.航空氣象[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2002.

[9] 呂松茂，韓震宇，李曉東.用pcomm處理Windows環(huán)境下的串口通信[J].計(jì)算機(jī)工程，2001，27（6）：176?179.

[10] 龔尚福，宋會(huì)亮.串口?網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].西安科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（4）：483?485.

圖3 TS16配置界面

3.3.2 MCB111配置

使用串行維護(hù)線將COM 1口與維護(hù)主機(jī)連接，打開超級(jí)終端，設(shè)置端口通信參數(shù)為9600，8N1。設(shè)備連接后輸入命令open進(jìn)入MCB111端口配置模式，getset可獲取現(xiàn)有參數(shù)配置，如圖5所示。使用setcom 命令對(duì)端口所采用標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗(yàn)和通信模式等進(jìn)行設(shè)置，如圖6所示。值得注意的是，在對(duì)所有端口配置完成后，需輸入RESET命令，使更改生效。

圖4 端口參數(shù)檢查

圖5 MCB111原有配置

圖6 setcom命令配置界面

3.4 Setcom命令使用規(guī)則

Setcom命令使用規(guī)則見表1。其中，ComNo為端口號(hào)。

4 結(jié) 論

AWOS系統(tǒng)是一套高度集成化的自動(dòng)化系統(tǒng)，MCU111通信單元在系統(tǒng)中的應(yīng)用，能使系統(tǒng)室內(nèi)、外數(shù)據(jù)傳輸和不同通信方式間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得以更快速穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)，是整個(gè)自觀系統(tǒng)的核心。實(shí)踐證明，加強(qiáng)設(shè)備日常巡視、熟練掌握系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和內(nèi)外接線、及時(shí)更新、備份配置文件，有助于有條理的故障排查，提高工作效率，從而更好地保障設(shè)備安全、服務(wù)民航事業(yè)。

表1 setcom命令使用規(guī)則

[命令＼&值（value）＼&命令描述＼&SETCOM ComNo

CCITT value＼&V.21，V.22，

or V.23＼&為modem模塊設(shè)置

通信模式＼&SETCOM ComNo ORIGINATE value＼&1 or 0＼&為modem模塊選擇

通信頻帶＼&SETCOM ComNo DATABITS value＼&7 or 8＼&設(shè)置通信模式中的

數(shù)據(jù)位＼&SETCOM ComNo STOPBITS value＼&1 or 2＼&設(shè)置通信模式中的

停止位位數(shù)＼&SETCOM ComNo

PARITY value＼&odd， even， or none＼&設(shè)置通信模式

奇偶校驗(yàn)位＼&SETCOM ComNo RSMODE value＼&RX or TX＼&設(shè)置module子

模塊的收、發(fā)模式＼&]

參考文獻(xiàn)

[1] 李震.芬蘭氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)保障及故障分析[J].氣象水文海洋儀器，2007（4）：55?56.

[2] 阮杰.MCU111通信架構(gòu)技術(shù)改造的可行性分析[J].陜西氣象，2011（4）：43.

[3] 陶建國.氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)典型故障及系統(tǒng)維護(hù)[J].氣象水文海洋儀器，2007（3）：47?49.

[4] 杜強(qiáng).機(jī)場(chǎng)AWOS室內(nèi)外設(shè)備信號(hào)光纖傳輸探討[J].硅谷，2009（20）：181.

[5] VAISALA公司.AWOS原理手冊(cè)[M].芬蘭：VAISALA公司，2008.

[6] 周建華.航空氣象業(yè)務(wù)[M].北京：氣象出版社，2011.

[7] 張靄琛.現(xiàn)代氣象觀測(cè)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2000.

[8] 黃儀方，朱志愚.航空氣象[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2002.

[9] 呂松茂，韓震宇，李曉東.用pcomm處理Windows環(huán)境下的串口通信[J].計(jì)算機(jī)工程，2001，27（6）：176?179.

[10] 龔尚福，宋會(huì)亮.串口?網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].西安科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（4）：483?485.

圖3 TS16配置界面

3.3.2 MCB111配置

使用串行維護(hù)線將COM 1口與維護(hù)主機(jī)連接，打開超級(jí)終端，設(shè)置端口通信參數(shù)為9600，8N1。設(shè)備連接后輸入命令open進(jìn)入MCB111端口配置模式，getset可獲取現(xiàn)有參數(shù)配置，如圖5所示。使用setcom 命令對(duì)端口所采用標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗(yàn)和通信模式等進(jìn)行設(shè)置，如圖6所示。值得注意的是，在對(duì)所有端口配置完成后，需輸入RESET命令，使更改生效。

圖4 端口參數(shù)檢查

圖5 MCB111原有配置

圖6 setcom命令配置界面

3.4 Setcom命令使用規(guī)則

Setcom命令使用規(guī)則見表1。其中，ComNo為端口號(hào)。

4 結(jié) 論

AWOS系統(tǒng)是一套高度集成化的自動(dòng)化系統(tǒng)，MCU111通信單元在系統(tǒng)中的應(yīng)用，能使系統(tǒng)室內(nèi)、外數(shù)據(jù)傳輸和不同通信方式間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得以更快速穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)，是整個(gè)自觀系統(tǒng)的核心。實(shí)踐證明，加強(qiáng)設(shè)備日常巡視、熟練掌握系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和內(nèi)外接線、及時(shí)更新、備份配置文件，有助于有條理的故障排查，提高工作效率，從而更好地保障設(shè)備安全、服務(wù)民航事業(yè)。

表1 setcom命令使用規(guī)則

[命令＼&值（value）＼&命令描述＼&SETCOM ComNo

CCITT value＼&V.21，V.22，

or V.23＼&為modem模塊設(shè)置

通信模式＼&SETCOM ComNo ORIGINATE value＼&1 or 0＼&為modem模塊選擇

通信頻帶＼&SETCOM ComNo DATABITS value＼&7 or 8＼&設(shè)置通信模式中的

數(shù)據(jù)位＼&SETCOM ComNo STOPBITS value＼&1 or 2＼&設(shè)置通信模式中的

停止位位數(shù)＼&SETCOM ComNo

PARITY value＼&odd， even， or none＼&設(shè)置通信模式

奇偶校驗(yàn)位＼&SETCOM ComNo RSMODE value＼&RX or TX＼&設(shè)置module子

模塊的收、發(fā)模式＼&]

參考文獻(xiàn)

[1] 李震.芬蘭氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)保障及故障分析[J].氣象水文海洋儀器，2007（4）：55?56.

[2] 阮杰.MCU111通信架構(gòu)技術(shù)改造的可行性分析[J].陜西氣象，2011（4）：43.

[3] 陶建國.氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)典型故障及系統(tǒng)維護(hù)[J].氣象水文海洋儀器，2007（3）：47?49.

[4] 杜強(qiáng).機(jī)場(chǎng)AWOS室內(nèi)外設(shè)備信號(hào)光纖傳輸探討[J].硅谷，2009（20）：181.

[5] VAISALA公司.AWOS原理手冊(cè)[M].芬蘭：VAISALA公司，2008.

[6] 周建華.航空氣象業(yè)務(wù)[M].北京：氣象出版社，2011.

[7] 張靄琛.現(xiàn)代氣象觀測(cè)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2000.

[8] 黃儀方，朱志愚.航空氣象[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2002.

[9] 呂松茂，韓震宇，李曉東.用pcomm處理Windows環(huán)境下的串口通信[J].計(jì)算機(jī)工程，2001，27（6）：176?179.

[10] 龔尚福，宋會(huì)亮.串口?網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].西安科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（4）：483?485.