LT31、FD12P能見度傳感器在民航空管系統(tǒng)中的應用

1、LT31、FD12P能見度傳感器在民航空管系統(tǒng)中的應用姜莉洋江鵬飛【摘要】為保障飛行平安，進步航班準點率，空管系統(tǒng)設備保障單位必須向管制用戶實時提供各類氣象要素數(shù)據(jù)。其中能見度、跑道視程對于飛行平安非常重要，而L31和FD12P型能見度傳感器在民航領(lǐng)域的應用非常廣泛，它們通過各自不同的測算原理和計算方法對能見度進展測量，測量結(jié)果也存在一定差異。不同地域應根據(jù)其氣候環(huán)境特點及外界各類因素，選用最為適宜的能見度傳感器測算相關(guān)氣象要素。本場由于同一地點同時安裝了LT31型和FD12P型能見度傳感器，就二者測算數(shù)值進展了比對分析，可互為主備更好的為飛行平安提供保障?！娟P(guān)鍵詞】空管系統(tǒng)；大氣透射儀；前向

2、散射儀；能見度；跑道視程中圖分類號：R114文獻標識碼：A文章編號：2095-2457202005-0070-0020引言當今民航領(lǐng)域迅速開展，保障民航的平安運行是空管行業(yè)的使命。各種復雜天氣伴隨著航班量的日益增加，使得空管系統(tǒng)承擔著越來越大的壓力與責任，因此為管制用戶提供準確可靠的氣象要素就變得更加重要，能見度和跑道視程RVR作為核心的氣象要素，對保障航班的正常運行發(fā)揮著非常重要的作用。1能見度、跑道視程能見度是指具有正?？梢暡拍艿娜嗽诋敃r的天氣條件下可以看清目的輪廓的最大間隔 ，而跑道視程RVR是指在當時的背景光亮度、跑道燈光級數(shù)的條件下，航空器上的飛行員在跑道中線能看到跑道面上的標志或跑

3、道邊界燈或中線燈的間隔 。二者對于航空器來說，起飛和降落都有著不同的標準。為保障航班正常，我們必須向管制用戶提供準確的信息，這就需要準確的氣象設備進展測量，當前空管系統(tǒng)測量能見度和跑道視程RVR主要使用大氣透射儀LT31和前向散射儀FS11由于本場使用FD12P型號前向散射儀，下文針對FD12P型號進展分析。兩者采用不同的測算原理和計算方法分別進展能見度和跑道視程RVR的測算。針對不同的天氣狀況，所測得的準確度有差異，因此通常根據(jù)各地的氣候環(huán)境及天氣特點選擇不同的測量設備，為管制用戶提供可靠的氣象要素。2大氣透射儀LT31大氣透射儀LT31直接測量光發(fā)射機和光接收機之間的大氣透射率，產(chǎn)生一個平

4、均消光系數(shù)，其中不僅包括光散射損失的光量，還包括光吸收損失的光量，從而測量天氣能見度值，因此大氣透射儀被認為是在中低能見度下最準確的能見度傳感器。在大氣透射儀LT31接收機端安裝了背景光亮度儀LM21，通過其測算當時的背景光亮度值，再由管制用戶控制跑道燈光級數(shù)，從而自動氣象觀測系統(tǒng)AWOS軟件結(jié)合三要素的數(shù)值測算跑道視程RVR提供給相關(guān)用戶。同時，在大氣透射儀LT31發(fā)射機端安裝了PWD前向散射儀，利用PWD前向散射儀可以對大氣透射儀LT31自動進展校準，對所有由于窗口污染和對準質(zhì)量偏向所導致的中長期漂移效應進展補償。在日常使用中，受到各種天氣影響，例如：沙塵、降雨、降雪、霧霾等，很容易對大氣

5、透射儀發(fā)射和接收鏡面造成污染，但大氣透射儀LT31解決了這個問題。通過長而窄的風雨防護罩及強勁的吹風機和排風通道有效的減少了外界污染。同時，大氣透射儀LT31設有窗口污染測量模塊，可以測算當前的窗口污染程度并補償窗口污染值，不僅進步了精度，更節(jié)約了維護本錢，在民航領(lǐng)域得到了廣泛應用。3前向散射儀FD12P前向散射儀FD12P通過發(fā)射紅外光的脈沖，檢測空中粒子散射的光，測量接收脈沖的強度，通過近紅外LED測量污染和遮蔽物，并通過專門算法轉(zhuǎn)化為氣象光學能見度。相對于大氣透射儀LT31，前向散射儀FD12P更合適在天氣狀況良好的地域環(huán)境使用，在中低能見度的天氣狀況下，大氣透射儀LT31測算值更為準確

6、。因為前向散射儀接收機透鏡將散射光搜集到PIN-光二極管上，再將檢測到的光轉(zhuǎn)換為頻率發(fā)送到CPU計算，但卻無法測量環(huán)境中由于吸收損失的光量，故而影響了能見度測量的準確度。由于各地氣候環(huán)境不同，在中低能見度條件下，光源在空氣中由于各種顆粒物吸收而損失的光量較多，因此隨著能見度的降低，前向散射儀FD12P測量誤差較大氣透射儀LT31也逐漸增加，但其架構(gòu)較大氣透射儀LT31更為簡單，維護更為方便，同時價格更為優(yōu)惠，在氣候環(huán)境良好、能見度長期穩(wěn)定的地域，前向散射儀FD12P就更為適用。因此各地域應綜合考慮氣候環(huán)境及外界因素，選用最為適宜的能見度傳感器。前向散射儀FD12P也可選配各種配件，例如：降水傳

7、感器、背景光亮度儀等。自動氣象觀測系統(tǒng)AWOS也可以通過前向散射儀FD12P測算的能見度值、背景光亮度值和管制用戶提供的跑道燈光級數(shù)值，測算跑道視程RVR。那么，在同一地點安裝的大氣透射儀LT31和前向散射儀FD12P能否互為主備向相關(guān)用戶提供能見度等數(shù)值就值得深化討論。由于以上兩種能見度傳感器的測算原理、計算方法及適用環(huán)境有差異，導致同一時間同一地點二者所測算的能見度數(shù)值也出現(xiàn)差異，下面針對二者能見度測算數(shù)值進展了比對分析。4大氣透射儀LT31與前向散射儀FD12P數(shù)據(jù)比對分析本場跑道同一地點同時安裝了大氣透射儀LT31和前向散射儀FD12P，當主用設備大氣透射儀LT31出現(xiàn)故障或例行停機維

8、護時，維護人員及用戶單位都希望可以使用前向散射儀FD12P替代大氣透射儀LT31提供能見度、跑道視程RVR等數(shù)值，以保證氣象要素的不連續(xù)提供，為航空飛行平安提供保障。通過六個月的比對觀測，可分析兩種能見度傳感器在一樣環(huán)境下二者測算數(shù)值的差異。由于大氣透射儀LT31測量上限為15km，前向散射儀FD12P測量上限為50km，且能見度在4km以上對航空飛行根本無影響，因此僅選取二者能見度均為4km以下的有效能見度數(shù)值作為采樣點進展分析。圖1為4km以下大氣透射儀LT31與前向散射儀FD12P能見度數(shù)值比對圖。圖中采樣點為2020年7月至12月大氣透射儀LT31與前向散射儀FD12P每15s分別輸出

9、的能見度數(shù)值，通過挑選得到9521對有效數(shù)據(jù)。根據(jù)圖1可以看出大氣透射儀LT31與前向散射儀FD12P所測算的能見度數(shù)值大部分根本吻合，但個別存在一定差異，能見度2km以上出現(xiàn)個別差值較大現(xiàn)象，最大的接近500m。由于能見度傳感器本身測量精度不同，并且兩套能見度傳感器之間物理安裝位置相隔10m，出現(xiàn)個別相差較大的現(xiàn)象，判斷可能由于地面小范圍揚沙或浮土引起，不具有代表性。觀察能見度在2km以上時，二者能見度差值根本保持在400m以內(nèi)，滿足±20%的能見度精度要求；能見度在2km以下時，二者能見度差值根本保持在200m以內(nèi)，滿足±10%的能見度精度要求。由于管制用戶開關(guān)燈標準為

10、2km，并且能見度越低要求的精度越高，因此進一步分析能見度2km以下大氣透射儀LT31與前向散射儀FD12P能見度數(shù)值差異，如圖2所示為2km以下二者的能見度數(shù)值比對圖，其中通過挑選得到1468對有效數(shù)據(jù)。圖2中大氣透射儀LT31與前向散射儀FD12P能見度數(shù)值根本重合，能見度500m以上個別點差值接近200m，處于能見度精度±10%的偏向范圍之內(nèi)。同時可從圖2中看出，前向散射儀FD12P測量的能見度數(shù)值普遍高于大氣透射儀LT31測量的能見度數(shù)值，這也印證了前向散射儀的測量原理。由于前向散射儀FD12P無法測量空中顆粒物對光的吸收而損失的光量，隨著能見度的降低，空中顆粒物增多，因吸收

11、而損失的光量也增多，因此在中低能見度下，這種現(xiàn)象更顯而易見。同時也印證了“大氣透射儀是在中低能見度下最準確的能見度傳感器的說法。由于一類盲降運行標準為能見度800m，為了進一步確保兩種能見度傳感器交換的可靠性，僅針對800m以下大氣透射儀LT31與前向散射儀FD12P的能見度數(shù)值進展分析。如圖3所示為800m以下二者能見度數(shù)值比對圖，其中通過挑選得到100對有效數(shù)據(jù)。圖3可見二者能見度數(shù)值在800m以下根本重合，偏向根本保持在±50m以內(nèi)，滿足能見度500m以下測量精度偏向±50m內(nèi)的要求。由于不同設備測量原理和測量精度不同，差異必然存在，而設備本身的測量精度也符合相關(guān)標準

12、及要求，且兩種能見度傳感器測量偏向也滿足測量精度要求，因此可得出結(jié)論如下：在往后日常維護工作中，當大氣透射儀LT31故障或例行停機維護時，自動氣象觀測系統(tǒng)AWOS可以暫時采用前向散射儀FD12P測量的能見度值進展計算分析并測算跑道視程RVR，將相關(guān)氣象要素數(shù)據(jù)提供給相關(guān)用戶，以保證能見度和跑道視程RVR數(shù)據(jù)不連續(xù)提供，為航空飛行平安提供保障。5結(jié)語民航業(yè)是國民經(jīng)濟的重要根底產(chǎn)業(yè)，為全面推進建立民航強國，保障各地區(qū)民航事業(yè)平安跨越式開展，民航空管系統(tǒng)發(fā)揮著非常重要的作用。作為空管系統(tǒng)氣象設備維護人員，必須牢記使命、不忘初心，時刻把保障飛行平安、維護設備正常運行放在第一位。能見度傳感器大氣透射儀LT31、前向散射儀F