韶關(guān)CINRAD/SA天氣雷達(dá)一次虛警故障的排除

巫 喬，鐘小明，董根銘，朱永兵

(廣東省韶關(guān)市氣象局，廣東 韶關(guān) 512026)

1 引言

新一代天氣雷達(dá)投入業(yè)務(wù)運(yùn)行以來，在雷達(dá)故障分析和故障維護(hù)技術(shù)方面已經(jīng)積累了一些經(jīng)驗(yàn)，其中干擾信號(hào)使控保系統(tǒng)引起虛假故障的情況占了一定比例，李泳澤、吳少峰、鄺家豪等人分別對(duì)各自臺(tái)站CINRAD/SA 天氣雷達(dá)出現(xiàn)的雜波干擾引起虛警故障的情況進(jìn)行了成因分析［1－3］。CINRAD/SA 天氣雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和信號(hào)流程復(fù)雜，隨著天氣雷達(dá)使用時(shí)間的增長，元器件的老化，由干擾信號(hào)引起的故障將不可避免的增多。該文對(duì)韶關(guān)CINRAD/SA 天氣雷達(dá)由干擾信號(hào)引起的報(bào)警進(jìn)行了成因分析，為以后處理此類故障提供參考。

2014年1月20 —28日雷達(dá)報(bào)警頻繁，達(dá)到20余次，在雷達(dá)軟件RDASC 系統(tǒng)的報(bào)警文件中出現(xiàn)如下的故障報(bào)警信息:PEDESTAL INTERLOCK OPEN(天線座互鎖打開)，STANDBY FORCED BY INOP ALARM(不可工作報(bào)警強(qiáng)制系統(tǒng)待機(jī))。此次報(bào)警嚴(yán)重影響了雷達(dá)資料正常采集和傳輸，站內(nèi)維護(hù)人員經(jīng)過多次維護(hù)，終于在28日晚上解除報(bào)警現(xiàn)象，最終在汛前巡檢時(shí)根本解決報(bào)警問題，使雷達(dá)恢復(fù)正常運(yùn)行。

2 故障判斷

2.1 虛警判斷

當(dāng)“天線座互鎖打開報(bào)警”發(fā)生以后，天線強(qiáng)制停轉(zhuǎn)，需要值班人員重新啟動(dòng)RDASC 控制程序，雷達(dá)才能重新恢復(fù)正常運(yùn)行，但幾個(gè)或者十幾個(gè)小時(shí)后，雷達(dá)會(huì)再次報(bào)警“天線座互鎖打開”，再次造成雷達(dá)系統(tǒng)強(qiáng)制待機(jī)，再次重啟RDASC 控制程序后雷達(dá)又能恢復(fù)正常運(yùn)行，如此反復(fù)。因此，站內(nèi)維護(hù)人員首先判定此報(bào)警為虛警，報(bào)警由干擾信號(hào)引起。

2.2 報(bào)警信號(hào)傳輸通道

根據(jù)報(bào)警信息，找出報(bào)警信號(hào)傳輸通道來確定可能出現(xiàn)問題的節(jié)點(diǎn)。“天線座互鎖打開”的報(bào)警信號(hào)傳輸通道是:安全開關(guān)→上光端機(jī)(天線所有信號(hào)、狀態(tài)信息傳輸都通過光纖傳輸)→上光纖板→光纖→下光纖板→DAU 底板(轉(zhuǎn)換光纖傳輸過來的信號(hào))→DCU(數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換，傳給RDA 計(jì)算機(jī)處理)。

3 故障維護(hù)過程

①天線座互鎖打開報(bào)警為起保護(hù)作用的安全報(bào)警，防止有人員在天線罩內(nèi)而天線處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況，起始報(bào)警信號(hào)位于天線座內(nèi)的安全開關(guān)處。維護(hù)人員初步判斷報(bào)警是由于天線座內(nèi)安全開關(guān)連線或接觸不良引起的，經(jīng)過兩次簡單緊固安全開關(guān)幾條連接線的線頭，但是報(bào)警沒有消除。

②在第1 次維護(hù)無效果后，維護(hù)人員又著手從信號(hào)傳輸鏈路上檢查，根據(jù)敏視達(dá)公司提供的資料，出現(xiàn)天線座互鎖打開報(bào)警的關(guān)鍵器件是上光纖板的D24、D32 和U31。由于本站備件庫里有上光纖板，故維護(hù)人員首先更換上光纖板，但是虛警仍然沒有消除。

③在第2 次維護(hù)過程之后，基本排除上光纖板沒有問題。維護(hù)人員著手檢查下光纖板(站內(nèi)無下光纖板備件)，站內(nèi)人員打開下光纖板電路圖，找到和天線座互鎖相關(guān)的電路圖部分(圖1)。

圖1 下光纖板天線座互鎖信號(hào)傳輸略圖

為了消除虛警信號(hào)，維護(hù)人員在U13 的2 腳信號(hào)接濾波電容104，虛警仍然存在。維護(hù)人員又將下光纖板上P2 的A01 腳的PEDESTAL INTERLOCK 信號(hào)接上濾波電容104，但是雷達(dá)運(yùn)行經(jīng)過一段時(shí)間后虛警仍然存在。故站內(nèi)維護(hù)人員判斷虛警不是由下光纖板產(chǎn)生，將兩個(gè)濾波電容取下。

④經(jīng)過前面的維護(hù)過程后，虛警仍然存在，而數(shù)字采集單元大底板維護(hù)相對(duì)困難，并且此部件出問題可能性較小，故將檢查對(duì)象轉(zhuǎn)為數(shù)字控制單元，找出相關(guān)的電路圖部分(圖2)。

將圖2 所示的座鎖定信號(hào)M 點(diǎn)接地，經(jīng)過一段時(shí)間觀察后，“天線座互鎖打開”報(bào)警消失，但是虛警故障并沒有從根本上解除，只是將此報(bào)警短接了，讓報(bào)警信號(hào)永遠(yuǎn)處于低電平，所以需要更深層次的維護(hù)來解除報(bào)警。

圖2 數(shù)字控制單元天線座互鎖信號(hào)傳輸略圖

⑤經(jīng)過第4 次維護(hù)后，“天線座互鎖打開”報(bào)警消失了，在短時(shí)間內(nèi)保證了雷達(dá)系統(tǒng)正常運(yùn)行，但報(bào)警問題沒有根本解決。在2014年的汛前巡檢中，臺(tái)站維護(hù)人員向巡檢工作人員描述了此次維護(hù)過程，巡檢人員認(rèn)為臺(tái)站人員的維護(hù)過程是正確的，但是忽略了一個(gè)問題，那就是光纖鏈路傳輸會(huì)放大信號(hào)，雜波信號(hào)可能會(huì)在傳輸過程中被放大了，所以在下光纖板上接濾波電容，電容并不一定能濾除已經(jīng)放大了的雜波，雜波的存在引起了報(bào)警。雖然站內(nèi)有上光纖板備件，更換后報(bào)警仍然存在，但是引起報(bào)警的雜波信號(hào)并不一定是由上光纖板自己產(chǎn)生，周圍的電子器件和電路也可能會(huì)產(chǎn)生雜波，巡檢人員認(rèn)為要根本解決此報(bào)警，還是應(yīng)該從上光纖板著手。在巡檢人員的提議下，將上光纖板的74LS244 芯片的17 腳接上濾波電容104，以濾除可能產(chǎn)生的雜波干擾信號(hào)，然后將在第4 次維護(hù)過程中短接的報(bào)警斷開，雷達(dá)經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，報(bào)警沒有再發(fā)生，至此從根本上解決了問題(圖3)。

圖3 上光纖板天線座互鎖信號(hào)傳輸略圖

本次故障的原因是:在上光纖板周圍的電子元器件或者電路中的寄生振蕩器，偶爾產(chǎn)生干擾信號(hào)(雜波)，傳輸?shù)接?jì)算機(jī)后被判斷為真實(shí)報(bào)警信號(hào)，引起報(bào)警。

4 結(jié)束語

目前，在CINRAD/SA 天氣雷達(dá)的保障工作中，大多數(shù)維護(hù)工作都定在“模塊”一級(jí)，憑借CINRAD/SA 天氣雷達(dá)故障的自檢系統(tǒng)，再結(jié)合故障現(xiàn)象和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，臺(tái)站對(duì)“模塊”一級(jí)的故障判斷和定位并不困難。但是，通過韶關(guān)站這次的維護(hù)過程可以看出，并不是所有的故障維護(hù)都可以通過更換“模塊”來解決的，維護(hù)人員應(yīng)該更深層次進(jìn)入“芯片/元件”一級(jí)的維護(hù)，逐步完善認(rèn)識(shí)各單元詳細(xì)的原理框圖和積累維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，以提高雷達(dá)保障能力。

［1］李泳澤，黃衛(wèi)東，等. 天氣雷達(dá)天伺系統(tǒng)的虛警故障分析［J］. 廣東氣象，2012，34(6):61－63.

［2］吳少峰，李源鴻，郭澤勇. CINRAD/SA 雷達(dá)分系統(tǒng)常見故障的分析處理［J］. 氣象水文海洋儀器，2009，(3).

［3］鄺家豪，胡東明. 湛江新一代天氣雷達(dá)天線一次傳輸干擾故障的排除［J］. 廣東氣象，2011，33(1):2－71.