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摘要：在民用航空气象机务日常保障工作中，时常会遇到机场停电或市电切换等长时间供电停止的状况，根据现有的设备监控程序，均未对设备的电源状态进行告警和警报。本文就民用航空气象自动观测系统传感器供电的状态设计了民用航空AWOS传感器供电监控系统，
以及时监控到民用航空气象自动观测系统的电源状态，提升航空气象服务信息化水平、推进航空气象服务能力建设。
关键词：民用航空；AWOS；电源；状态；监控
1 引言
目前，华东地区各空管气象台使用的气象自动观测系统是芬兰Vaisala公司的自动气象观测系统，是气象台提供服务和保障最为重要的手段之一。尤其是此系统提供的RVR（跑道视程）与修正海平面气压对飞行安全有着至关重要的影响。
由于该气象自动观测系统的传感器都分布在飞行控制区，距离气象台值班现场较远，日常对设备的监控只能从系统所配备的状态页面和气象业务监控系统中体现。上述两种监控手段均未对设备的电源状态实现告警与警报。
2 气象自动观测系统简介及必要性。
2.1气象自动观测系统简介
气象自动观测系统（AWOS）：Automatic Weather Observing Syste包括测量能见度、常规气象要素、云和天气现象等传感器以及相应的监控和远程显示的集成自动化系统。
民航福建空管气象台本场采用的为芬兰维萨拉公司（vaisala）的MIDAS IV型自动气象观测系统。主要设备包括：大气透射仪、前向散射仪、云高仪、自动站等。测量的主要数据有：风向风速（WD/WS） 、气压 （QFE， QNH， QFF） 、温度/露点温度（T/DP） 、湿度 （RH） 、降水（RAIN） 、光学能见度（MOR） 、跑道视程（RVR） 、云高（Cbase）等。
2.2民用航空AWOS传感器供电监控系统的必要性
随着民用航空的飞速发展，福州长乐机场的航班量也越来越多，气象服务在保障航空运输安全、快捷的过程中起着及其重要的作用。主要表现在航空器起降过程中，地面风、云高、能见度、温度、露点、降水等气象因素，以及变化而形成的危害天气等，气象自动观测系统能够及时、准确地探测、收集、分析、处理和发布上述气象因素。
但在日常使用过程中，遇到机场停电或市电切换等长时间供电停止的状况时，自动气象观测系统传感器蓄电池所提供的电量不足以持续到机场供电恢复，导致传感器停止工作，不但影响观测工作质量，也对气象服务保障造成较大隐患。所以必须保证气象自动观测系统能够持续正常的工作，并在将会出现供电故障之前及时发现问题并解决，才能及时提醒飞行员和管制员的注意，避免天气原因而发生的飞行事故和事故症候。
3设计思路及功能实现
3.1總体设计思路及采取的技术措施
民用航空AWOS传感器供电监控系统要达成的目标：完成Midas IV自动气象观测系统传感器状态文件的提取，对传感器状态码进行解析，找出状态码中对于供电状态的数据，分析该数据，将该数据体现为图形界面化的显示，实现对系统供电状态的监控。
民用航空AWOS传感器供电监控系统的基本业务流程如下：
民用航空AWOS传感器供电监控系统实现的主要步骤：
步骤1.气象自动观测系统传感器状态码文件定时提取。
步骤2.分析状态码文件中供电状态位。
步骤3.将供电状态转换为图形界面。
步骤4.在用户监控端显示传感器供电状态，并实现告警功能。
系统数据流如下：
系统使用三层交换与自动气象观测系统连接，网络拓扑示意如下：
3.2监控系统功能的实现
由于本系统客户端是windows操作系统，因此程序是基于NET framework.4.0框架并使用vb.net语言开发的。
3.2.1 状态码文件定时提取
气象自动观测系统内的设备状态码通过串口传给服务器，系统中的串口接收子程序将数据接收下来以文本的格式存放在服务器中。
3.2.2分析状态码
服务器端分析提取出并保存在服务器上的状态码文件，分析设备状态码，查找出传感器状态码中的表示供电的码位，并进行分析。关于TL31供电的状态码分为0、1、2，“0”表示系统供电状态OK，“1”表示Battery mode，LT-31工作在备份电池状态，“2”表示Low backup，LT31 will shut down soon，即系统供电不足，即将关闭。CL31供电的状态码分为0、4，“0” 表示系统供电状态OK，“4”表示电池电压低。将分析后的各传感器的状态码数据存储为文本文件中。FD12P的状态码分为0、1、2。“0”表示系统供电状态OK，“1”表示鸣警（数据OFF），“2”的告警内容需要登入传感器查看。分析后，只要状态码不为0，即表示供电出现问题，系统发出警告。服务器端将各传感器的供电状态码存入服务器中的电源状态码文件，等待客户端依据状态码显示相应的告警显示界面。
3.2.3及图形界面显示告警
在系统状态码分析完成后，监控系统客户端会将通过FTP的方式获取电源状态码文件。并将状态码转换为告警信息，结果转换成图形见面，显示在用户终端上，方便用户进行查看。FD12P和CL31只有两种状态，分别为供电正常与供电故障。LT31有三种状态，电源供电正常，电池供电及马上没电的状态。本系统为了凸显不正常状态还提供声音告警及颜色告警来引起维护人员的注意。
4 案例
此系统经过1年多的试运行，多次成功的预警，给与设备维护人员充足的时间对于突发停电状况处理。避免了因供电问题影响到气象服务的运行。运行期间未发生错报警，漏报警的现象。下面举两个由供电设备故障引发告警的实例：
实例一：
2016年9月中旬上午，值班人员突然听到告警声音，发现03方向的设备供电异常。设备维护人员立即联系相关部门询问飞行控制区供电情况，得知供电正常的情况立即开展对设备进行检查，发现是由于插座老化短路引跳闸造成的。设备维护人员立即维修，全程没有中断数据提供。
实例二：
2017年4月1日3点半监控发现21方向的设备市电供电不正常，询问相关部门得知此时市电供电正常。设备维护人员立即进入飞行控制区对设备进行供电进行排查，发现是由于内场负载不正常引起外接ups（不间断电源）故障。设备维护人员立即进行维修。全程没有中断数据的提供。
当然不仅仅是由于供电设备故障引起监控系统告警，还有市电停电等其他原因造成市电供应不造成也会引发此系统告警。
民用航空AWOS传感器供电监控系统实现对设备电源供电监控的功能，完善了对于气象业务监控的缺口。在日常工作中，减少了在突发情况下造成安全隐患的可能性，给予设备维护人员更加方便，快捷的技术支持，让设备维护人员能够及时发现设备供电出现的紧急状况。
5存在的问题及展望
当然系统还有一些不足，由于软件是采用C/S架构设计的。虽然这种设计提高了监控系统的反应速度。但是软件维护升级方面就没有那么便利了。当然由于本系统只是针对本场自观系统，用户也只有设备信息室的维护人员。所以此问题并不凸显。功能上还有很多可以加强改进的地方，将来可以增加将短息提醒，自动拨号等更智能化的功能。甚至不单单只是供电监控系统，增加监控内容使其变为更全面，更安全，更便捷，更有效的系统。
以及时监控到民用航空气象自动观测系统的电源状态，提升航空气象服务信息化水平、推进航空气象服务能力建设。
关键词：民用航空；AWOS；电源；状态；监控
1 引言
目前，华东地区各空管气象台使用的气象自动观测系统是芬兰Vaisala公司的自动气象观测系统，是气象台提供服务和保障最为重要的手段之一。尤其是此系统提供的RVR（跑道视程）与修正海平面气压对飞行安全有着至关重要的影响。
由于该气象自动观测系统的传感器都分布在飞行控制区，距离气象台值班现场较远，日常对设备的监控只能从系统所配备的状态页面和气象业务监控系统中体现。上述两种监控手段均未对设备的电源状态实现告警与警报。
2 气象自动观测系统简介及必要性。
2.1气象自动观测系统简介
气象自动观测系统（AWOS）：Automatic Weather Observing Syste包括测量能见度、常规气象要素、云和天气现象等传感器以及相应的监控和远程显示的集成自动化系统。
民航福建空管气象台本场采用的为芬兰维萨拉公司（vaisala）的MIDAS IV型自动气象观测系统。主要设备包括：大气透射仪、前向散射仪、云高仪、自动站等。测量的主要数据有：风向风速（WD/WS） 、气压 （QFE， QNH， QFF） 、温度/露点温度（T/DP） 、湿度 （RH） 、降水（RAIN） 、光学能见度（MOR） 、跑道视程（RVR） 、云高（Cbase）等。
2.2民用航空AWOS传感器供电监控系统的必要性
随着民用航空的飞速发展，福州长乐机场的航班量也越来越多，气象服务在保障航空运输安全、快捷的过程中起着及其重要的作用。主要表现在航空器起降过程中，地面风、云高、能见度、温度、露点、降水等气象因素，以及变化而形成的危害天气等，气象自动观测系统能够及时、准确地探测、收集、分析、处理和发布上述气象因素。
但在日常使用过程中，遇到机场停电或市电切换等长时间供电停止的状况时，自动气象观测系统传感器蓄电池所提供的电量不足以持续到机场供电恢复，导致传感器停止工作，不但影响观测工作质量，也对气象服务保障造成较大隐患。所以必须保证气象自动观测系统能够持续正常的工作，并在将会出现供电故障之前及时发现问题并解决，才能及时提醒飞行员和管制员的注意，避免天气原因而发生的飞行事故和事故症候。
3设计思路及功能实现
3.1總体设计思路及采取的技术措施
民用航空AWOS传感器供电监控系统要达成的目标：完成Midas IV自动气象观测系统传感器状态文件的提取，对传感器状态码进行解析，找出状态码中对于供电状态的数据，分析该数据，将该数据体现为图形界面化的显示，实现对系统供电状态的监控。
民用航空AWOS传感器供电监控系统的基本业务流程如下：
民用航空AWOS传感器供电监控系统实现的主要步骤：
步骤1.气象自动观测系统传感器状态码文件定时提取。
步骤2.分析状态码文件中供电状态位。
步骤3.将供电状态转换为图形界面。
步骤4.在用户监控端显示传感器供电状态，并实现告警功能。
系统数据流如下：
系统使用三层交换与自动气象观测系统连接，网络拓扑示意如下：
3.2监控系统功能的实现
由于本系统客户端是windows操作系统，因此程序是基于NET framework.4.0框架并使用vb.net语言开发的。
3.2.1 状态码文件定时提取
气象自动观测系统内的设备状态码通过串口传给服务器，系统中的串口接收子程序将数据接收下来以文本的格式存放在服务器中。
3.2.2分析状态码
服务器端分析提取出并保存在服务器上的状态码文件，分析设备状态码，查找出传感器状态码中的表示供电的码位，并进行分析。关于TL31供电的状态码分为0、1、2，“0”表示系统供电状态OK，“1”表示Battery mode，LT-31工作在备份电池状态，“2”表示Low backup，LT31 will shut down soon，即系统供电不足，即将关闭。CL31供电的状态码分为0、4，“0” 表示系统供电状态OK，“4”表示电池电压低。将分析后的各传感器的状态码数据存储为文本文件中。FD12P的状态码分为0、1、2。“0”表示系统供电状态OK，“1”表示鸣警（数据OFF），“2”的告警内容需要登入传感器查看。分析后，只要状态码不为0，即表示供电出现问题，系统发出警告。服务器端将各传感器的供电状态码存入服务器中的电源状态码文件，等待客户端依据状态码显示相应的告警显示界面。
3.2.3及图形界面显示告警
在系统状态码分析完成后，监控系统客户端会将通过FTP的方式获取电源状态码文件。并将状态码转换为告警信息，结果转换成图形见面，显示在用户终端上，方便用户进行查看。FD12P和CL31只有两种状态，分别为供电正常与供电故障。LT31有三种状态，电源供电正常，电池供电及马上没电的状态。本系统为了凸显不正常状态还提供声音告警及颜色告警来引起维护人员的注意。
4 案例
此系统经过1年多的试运行，多次成功的预警，给与设备维护人员充足的时间对于突发停电状况处理。避免了因供电问题影响到气象服务的运行。运行期间未发生错报警，漏报警的现象。下面举两个由供电设备故障引发告警的实例：
实例一：
2016年9月中旬上午，值班人员突然听到告警声音，发现03方向的设备供电异常。设备维护人员立即联系相关部门询问飞行控制区供电情况，得知供电正常的情况立即开展对设备进行检查，发现是由于插座老化短路引跳闸造成的。设备维护人员立即维修，全程没有中断数据提供。
实例二：
2017年4月1日3点半监控发现21方向的设备市电供电不正常，询问相关部门得知此时市电供电正常。设备维护人员立即进入飞行控制区对设备进行供电进行排查，发现是由于内场负载不正常引起外接ups（不间断电源）故障。设备维护人员立即进行维修。全程没有中断数据的提供。
当然不仅仅是由于供电设备故障引起监控系统告警，还有市电停电等其他原因造成市电供应不造成也会引发此系统告警。
民用航空AWOS传感器供电监控系统实现对设备电源供电监控的功能，完善了对于气象业务监控的缺口。在日常工作中，减少了在突发情况下造成安全隐患的可能性，给予设备维护人员更加方便，快捷的技术支持，让设备维护人员能够及时发现设备供电出现的紧急状况。
5存在的问题及展望
当然系统还有一些不足，由于软件是采用C/S架构设计的。虽然这种设计提高了监控系统的反应速度。但是软件维护升级方面就没有那么便利了。当然由于本系统只是针对本场自观系统，用户也只有设备信息室的维护人员。所以此问题并不凸显。功能上还有很多可以加强改进的地方，将来可以增加将短息提醒，自动拨号等更智能化的功能。甚至不单单只是供电监控系统，增加监控内容使其变为更全面，更安全，更便捷，更有效的系统。