C波段多普勒天气雷达故障维修及维护管理措施.pdf

1、152中国高新科技2023年第1 4期地理信息|GEOGRAPHICINFORMATIONC波段多普勒天气达故障维修及维护管理措施蒋尚雄李松杨依山张辉黔西南州气象局，贵州黔西南562400摘要：文章主要结合黔西南州C波段多普勒天气雷达运用实际，对C波段多普勒天气雷达故障进行分析，给出了故障维修方式，并梳理了维护管理措施，为今后更高效地保障多普勒天气雷达的安全稳定运行提供参考。关键词：多普勒天气雷达；雷达故障；故障维修；维护管理文献标识码：A中图分类号：TN959文章编号：2 0 9 6-41 37（2 0 2 3）1 4-1 5 2-0 3D0l:10.13535/ki.10-1507/n.2

2、023.14.48Troubleshooting and maintenance management measures for cband doppler weather radarJIANG Shangxiong,LI Song,YANG Yishan,ZHANG HuiQianxinan Prefecture Meteorological Bureau,Qianxinan 562400,ChinaAbstract:Based on the practical application of C band Doppler weather radar in Qianxinan Prefectu

3、re,this paper analyzes the faultof C band Doppler weather radar,gives the fault maintenance methods,and finally combs out several maintenance and managementmeasures to provide reference for more eficient and safe operation of Doppler weather radar in the future.Keywords:Doppler weather radar;radar m

4、alfunction;fault maintenance;maintenance management多普勒天气雷达属于现代气象探测业务中不可或缺的部分。随着气象事业的发展进步，我国许多地方均布设了多普勒天气雷达。黔西南州气象局使用的天气雷达为C波段多普勒天气雷达。C波段多普勒天气雷达主要工作在5.35.7 GHz频率区间内，该雷达基于多普勒效应对大气中云雨滴、冰晶、雪花、冰電等水成物粒子的回波强度、径向速度以及速度谱宽等信息进行测量。C波段多普勒天气雷达主要由天线、天线罩、控制与监控、发射机、信号处理、伺服系统、接收机、气象产品生成与显示终端等分系统共同构成。该雷达具有稳定性强、自动化水平和

5、灵敏度高、使用维护方便等特点，还能满足2 4h连续运转、无人值守等要求。多普勒天气雷达是复杂天气预报制作的重要工具，能够有效监测以及识别冰電、短时强降水、龙卷、雷暴等中小尺度强天气现象。通过应用C波段多普勒天气雷达可以填补局部区域监测盲区，促进气象探测数据的完整性和准确性大幅提升，这对于地方复杂天气、地方灾害性天气的监测、预警以及服务能力具有重要意义。但是，在C波段多普勒天气雷达应用过程中也会出现一些故障，从而影响气象探测业务的顺利实施。因此，本文结合黔西南州C波段多普勒天气雷达运用实际，对C波段多普勒天气雷达故障进行分析，给出了故障维修方式，并梳理了几点维护管理措施，为今后更好地保障多普勒天

6、气雷达的安全、平稳运行提供科学指导。1C波段多普勒天气雷达故障维修方式1.1回波故障维修方式通常情况下，多普勒雷达接收到的信号大部分为低频波与中频波。现阶段，C波段多普勒雷达在运行中的波形比较容易产生干扰回波，信号分析系统不易进行处理，即产生回波故障，影响雷达的顺利工作。当雷达碰到强磁场干扰时，会出现回波故障，因为在磁场干扰的情况下，多普勒天气雷达发出的波在磁场强度以及磁曲线的干扰下容易出现弯曲的状况。若出现弯曲现象，雷达接收系统就能够接收到同样的波形。如果这两个波形出现共振，它们会对人类信号分析系统进行直接破坏。对于此类回波故障，有必要增加波的频率和初速度，以减少它在磁场内持续的时间，此类方

7、式不但能够较好地排除回波故障，而且要求的成本低。此外，若某个区域出现降水天气，空气中夹杂着一些难以目测到的不明物体。而雷达在接收到波形之后，却显示该地区最近没有降雨，这与事实不相符，属于回波方面的异常问题。对于此类状况，需要更高的功率来发射波浪，同时能够在波浪前面设置1 个透明的可燃塑料套管，并确保波传输路径的可靠性。1.2接收系统故障维修方式对于C波段多普勒雷达而言，接收系统经常会出现噪声电平偏低的问题，这会对接收机灵敏度造成不良影响。因此，在处理该问题时，有必要将中频电缆断开，并且首先要确定是否属于中频数字接收器造成的故障。为了对故障的振动频率进行测量，还要选择频谱分析仪测试频率来诊断故障

8、原因。若将上面提及的故障原因排除，则应对晶体振荡器的工作情况进行检测，同时还需使用摄谱仪测试1 0 0 MHz晶体振荡器下的雷达输出情况，以进行判断，做好低噪声级故障的维修维护工作。此外，特性曲线异常也属于接收系统常见的故障。当发生此类状况时，噪声电平无异常，而故障问题通常是因为DDS功率下降，导致实际功率与软件功率之间的差异太大，造成曲线无法达到最高值。当面临此类故障时，有必要先对接收器的噪声水平进行检测，然后对接收器电源的保险丝进行查看。这两项任务完成后，需要校准接收器功率的最大数据，接着选择摄谱仪测量校准后的输出功率。借助于这种方2023年第1 4期中国高新科技153GEOGRAPHIC

9、INFORMATION地理信息式，可以确定接收系统的故障所处位置，之后及时进行维修或者更换新的部件。1.3发射机故障维修方式C波段多普勒天气雷达发射系统包含发射监控分机、固态放大器、发射配电电路、磁场电源分机等部分。发射机设计为模块化，在发生故障时可以对所有模块及时进行检测。在发射机应用期间，通常夏天的设备故障率高于其他季节。分析其产生的原因了解到，雷达发射机的功耗很高，而且设备本身在运行期间会产生较高的热量。如果在高温过程中持续运行，很有可能导致系统内部模块的部件参数产生变化。在高温运行条件下容易出现故障的部件包括：放电开关部件、发电机高压电源、聚焦线圈电源等，发电机的高压电源和其他部件的故

10、障均会对发电机的稳定运行造成不良影响。为防止出现上述故障，可结合当地温度和雷达室的实际情况，在高温条件下及时设置空调降温，还需密切注意机房的状况，要依据运行状况，定期将雷达发射机的高压关掉，降低持续运行时间，延长发射机使用寿命。要积极采取各类处理方法，确保发射机能够有效使用。1.4伺服系统故障维修方式C波段多普勒天气雷达伺服系统故障通常包括方位电源故障、方位R/D转换故障、俯仰电源故障等类型。（1）对于方位电源故障，应进行仔细的分析和检修。要检查定向电源开关是否闭合。如果未闭合，就应打开此开关。检查方位驱动器，看仪器是否有任何故障。通常情况下，当出现此类故障时，驱动器上的数码管通常连续闪烁。如

11、果出现此类故障，有必要关闭方位电源开关，过一段时间再打开，此时驱动器通常能恢复到稳定状态。如果尚未恢复稳定状态，则应仔细记录驱动器上数码管显示的字符，并检查汇流环是否存在问题，直到故障得到处理。（2）方位角R/D转换故障。为解决此类故障，需要先检查方位R/D转换器板上的插座，以观察信号正弦波是否有任何问题。如果有任何异常，要检查伺服单元到转台的连接电缆是否存在问题；如果信号都无异常，则工作人员需要更换方位角R/D备份板。（3）俯仰电源故障。关于俯仰电源故障，应采取如下检修措施：要检查俯仰电源开关是否闭合。如果它未闭合，则有必要开启此开关。认真检查俯仰驱动器是否存在故障。在其发生故障时，驱动器上

12、的数码管通常会继续闪烁。如果出现故障，需要关闭俯仰电源开关一段时间，然后重新启动俯仰电源开关，驱动器通常会恢复稳定。如果故障尚未恢复正常，则应认真记录驱动器上数码管显示的字符，然后仔细检查汇流环，直到发现故障。2C波段多普勒天气雷达维护管理措施2.1发射机系统维护管理措施发射机系统作为C波段多普勒雷达的关键部分，其功能是发射低频波以及中频波。因为这两种波的频率很低、波很长，因此，发射系统的发动机要求的发射功率往往较大。当发动机以高功率启动时，一旦处理不到位，电机会在自我保护装置下停止，使得传动系统瘫痪。在多普勒雷达维护管理过程中，工作人员需认真对发射系统的电机以及连接电机的接线进行检查，若存在

13、问题需及时进行维护或换新。此外，发射柜属于重要的保护对象。发射柜柜内有一个大型散热风机，用来冷却变速箱，在持续运行过程中，风机叶片会吸收大量灰尘，使其转速下降，还可能会导致其堵塞。工作人员应每间隔一周清洁一次风机，以确保其正常运行。2.2接收机系统的维护管理措施接收机系统通常需要接收和放大微弱回波信号、转换频率，并且对回波信息进行提取，还需完成系统的自动校准。接收器处理微弱的信号，很少会导致设备出现损坏。在日常维护过程中，不但需要注意清洁设备的表面灰尘，还要确保电缆连接可靠。2.3伺服系统维护管理措施因为C波段多普勒雷达主要使用免维护汇流环，因此不用进行维护，但需要时常对汇流环舱隔进行认真检查

14、，观察其有无渗水或者发霉的情况，以确保汇流环工作环境的可靠性。另外，方位角和俯仰驱动装置通常部署于室外，工作人员平时应注意检查舱盖有无渗水或者螺丝松动问题。在多普勒天气雷达工作超过半年后，需要在传动齿轮上添加极低温润滑脂。2.4天线座体维护管理措施针对天线底座，通常每6 个月检查1 次，若检查时发现其超过误差范围，应及时将其调平。要认真对天线底座进行清洁处理。依据相关规定要求，及时清洗，并要认真检查天线底座各部位的端盖以及密封垫是否可靠。在对其表面进行清洁时，要使用干净水，内部需选择真空吸尘器进行清洁，严禁使用含有水的液体清洁内部部件。应对天线底座状况进行定期检查，拆除双向门盖板等检测点，观察

15、导波旋转接头有无问题，查看内部插头接触点有无脏污或者松动现象，要及时对部件上的杂质进行清理，并对划痕进行修复。在清洁维护之后，需要恢复盖板。需认真查看天线底座的润滑状况。天线座中减速箱的中间齿轮和输出轴承要定期润滑，齿轮箱以及方位油池应每半年更换1 次润滑油。（下转第1 6 0 页）160中国高新科技2023年第1 4期（责任编辑：肖央然）.0.（责任编辑：肖央然）林水利AGRICULTUREWATERCONSERVANCY其对应的灌溉半径能耗系数0 R1。在正弦交流电路中，y轴的峰值大小b与峰值拉伸倍数A均与用电量大小有关。因此，结合变频器的实时变化曲线及式（1 1）中的变量分析可以得出，通

16、过变频器调节交流电的峰值大小，即交流电最大电压值大小。3.4.2圆形灌溉方式能耗变化曲线分析圆形灌溉中的能耗变化曲线如图8 所示。u(wt)Umax=BToffwtTonT-图：圆形灌溉中的能耗变化曲线图8 中，圆形灌溉中设备起动周期Ton，运行周期为T，可得出其对应的运行能耗函数为：J2(x)=kx+B(13)由该函数可以看出，J2(x)函数值始终大于1，即J(x)1。当其正常运行时，其圆形喷灌设备能耗达到电压最大值Umx且Umax=B，其对应函数截距值保持不变。因此，圆形灌溉的单位半径能耗系数始终存在R1。表1 中，圆形灌溉方式较矩形灌溉方式耗能更多，且其能耗增加将随灌溉区域的增加成倍增长

17、；而矩形灌溉区域可以通过降低用电量的方式保证灌溉效率最大化。4结论由以上分析可以得出以下结论：单位面积能耗半径灌溉系数R，当0 S2，即多个矩形灌溉方式要优于多个圆形灌溉方式，从能耗方面优于圆形灌溉方式。（2）在后期灌溉设备研发方面，矩形灌溉方式可以考虑通过变频技术来控制水压的大小，以减小实时用水量，最终实现精准灌溉的目标。（3）通过以上分析可以得出结论：如果通过变频技术改变水压来控制矩形灌溉，可以实现节水灌溉的目标，可为后期进一步研发其对应的灌溉设备奠定良好的基础。基金项目：邯郸市科技局邯郸市科学技术研究与发展计划项目课题“基于VR技术的智慧农业物联网信息化平台应用研究”(214229022

18、06)。作者简介：魏玮（1 9 8 1-），女，河北邯郸人，邯郸职业技术学院讲师，研究方向：自动控制系统。参考文献1QIU J.China faces up to groundwatercrisisJ.Nature,2010,466（7 30 4):30 8.2李金基于物联网的农田灌溉系统设计D淮南：安徽理工大学，2 0 1 7.3陈凯新疆滴灌系统工程技术问题分析及其管理模式研究D保定：河北农业大学，2 0 1 6.4SIMPSON R A,DANDY G C,LAURENCE J M.Geneticalgorithms com-pared to other techniques for pi

19、pe optimizationJ.Journal of Water Resource Planning and Management，2 0 0 4，1 2 0（4):42 3-443.5】张兵，袁寿其，李红，等基于模糊决策理论的冬小麦精量灌溉智能系统的研究J中国农村水利水电，2 0 0 6(5):17-20.6张昆大田智能灌溉系统研究与设计J河南机电高等专科学校学报，2 0 1 8，36（2）：2 5-30.科技与创新，2 0 1 5（9）：1 5 3-1 5 4.3杨正玮多普勒天气雷达日常维护与故障维修J.设备管理与维修2 0 1 8（6）：7 3-7 4.4】张硕新一代C波段脉冲多普勒天气雷达：故障检测排除个例分析J吉林气象，2 0 0 4（2）：35-37.5李卫东，韩波，殷秋云多普勒雷达常见故障分析与维修J江西农业，2 0 1 7（1 7）：5 3.6】张福贵，舒毅，唐佳佳，等天气雷达定标、测试与故障诊断技术发展与趋势J气象科技进展，2 0 2 1，1 1(4):72-81.