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【摘要】科学技术日新月异，随着时代的变迁，国内民航空管系统气象部门所采用的气象实况要素收集设备也有了很大的变化。从最初的手工观测仪器一直发展到现在的气象自动观测系统，从采集原理到数据通讯，都有了较大的发展，为观测、预报、管制等相关部门提供了风向风速、温度、湿度、压强、能见度等常规气象要素，为飞行安全做出了贡献。本文的侧重点是数据通讯传输，并以主流气象设备芬兰Vaisala（维萨拉）公司所生产的MIDAS IV型气象自动观测系统作为例子，以室内设备通讯配置为着重点，进行通讯原理的论述。
【关键词】气象自动观测系统数据通讯故障判定
一、引言
无论气象观测系统的设备如何更新和发展，作为气象设备维护人员，都要对其根本的数据通信原理进行详细掌握，这样才能更好的解决数据传输上的故障。
二、传输方式分类
当今主流的通信传输手段主要分两大类，有线和无线。下面对这应用最为普遍的有线传输进行详细论述。
有线传输的使用范围相当广泛，包括：调制解调、RS-232、RS-485、网络等。根据它们不同的特点，应用于不同的场合。
1、调制解调。即我们常说的modem，调制就是用基带信号去控制载波信号的某个或几个参量的变化，将信息荷载在其上形成已调信号传输，而解调是调制的反过程，通过具体的方法从已调信号的参量变化中将恢复原始的基带信号。这种传输方式十分常见，普通家庭里拨号上网跟它是同样的原理。在民航气象设备中，它的使用也是很普遍的，例如传感器采集到的数据传输至室内核心单元。MIDAS IV和AMS-II自动观测设备外场采集单元到室内服务器也是采用的该方法。MIDAS IV的室外设备中，调制解调模块便是DMX501和DXL421，对应室内通信单元MCU中的是DMX501。
2、RS-232。RS-232是电子工业协会（Electronic Industries Association，EIA）所制定的异步传输标准接口。通常RS-232接口以9个引脚（DB-9）或是25个引脚（DB-25）的型态出现。对于一般的通信，仅需要收、发、地三根线就可以满足需要。这种传输方式也是十分普遍，例如计算机上的串口。通常我们用来接入AFTN线路和设备现场维护。MIDAS IV系统中，外场维护就是使用维护线将笔记本的串口与设备维护口相连，采用RS-232方式进行传输，MCU中，也是将DMX501解调后的数据使用RS-232的方式送入端口服务器TS16。
3、RS-485。RS-485采用了差分信号负逻辑，+2V～+6V表示“0”，- 6V～- 2V表示“1”。RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。该通信方式在MIDAS IV系统中，主要是用于将位于塔台管制室的跑道/灯光控制单元与MCU相连以及大气透射仪发射和接收端间的通信。另外DE130智能风传感器输出的也是RS-485信号。
4、网络。网络传输更加普遍，主要协议有TCP/IP和UDP。TCP/IP通常是被成为互联协议，因此在互联网络中使用较为普遍，例如气象自动观测系统室内各工作站和服务器之间就是使用这种方式进行数据传输。UDP被称作用户数据报协议，在MIDAS IV系统中，各传感器采集到的数据，在MCU中，被端口服务器TS16转换成为UDP数据包，然后通过交换机送至服务器。
三、传输方式转换
气象自动观测系统中根据不同的需求，选择相应的传输方式和不同传输方式之间的转换。外场采集设备与室内设备之间的距离较远，调解解调的传输距离较RS-232和RS-485远，因此会选择该传输方式。然而通常情况下，外场与室内的距离在2～3km以上，调制解调传输也会因为传输线阻值过大而会产生数据丢失情况，因此我们增加了光传输设备。使用光纤复用设备，可以大大降低因线阻过大造成的风险。光复用设备需要满足调制解调需要的适当增益的2线音频接口。
塔台管制室与MCU之间的距离一般在50m左右，跑道/灯光控制单元使用RS-485协议就足够了。常规智能风观测设备与观测室距离也在100m之内，因此足够使用其传感器产生的RS-485信号传输至室内终端，然而终端接口一般都是RS-232，因此需要一个转换模块将RS-485信号转换成为RS-232信号。
四、MCU配置
1、端口配置文件。室内通信单元MCU中外场传感器是由DMX501转换成为RS-232信号。端口服务器TS16是将RS-232转换成UDP传输方式。MCU中端口设置，首先需要修改配置文件ports.ini。文件中：“INSTANCES”表示实例名称，其中的“NET01=YES”表示端口已启用；配置端口“LOCATION”表示设备所在位置，“CLASS=[S]udp”表示传输方式为UDP，“LOCALPORT=[I]10001”表示本地端口号，“REMOTEPORT= [I]2101”表示远程端口号，“REMOTEHOST”远端主机其实就是TS16的地址。
2、TS16配置。对TS16的设置，主要使用IE浏览器完成。在IE浏览器中输入TS16的地址（192.168.1.101），打开网页后能看到TS16的配置页面。在左边可以看到有configuration（配置）、applications（应用）、management（管理）和administration（管理员）三个选项。配置串行端口，选择serial ports，可以看到各个端口的描述和配置。选择需要配置的端口，然后可以看到UDP这一项。主要配置UDP的发送地址和端口。选择Basic Serial Settings（基本串行设置）。修改描述，以及波特率、数据位、停止位、校验码等。这样，TS16中串口数据的配置就完成了。
3、通讯模块配置。下面是用Sensor Terminal（传感器终端）设置各模块的参数。选择SERVICE进行连接。连接SERVICE之后可以刷出系统中传输介质的使用情况。投入命令“open”回车之后，可以得到mcu中各模块的信息。可以看到系统中含有DMX501模块和DSI485模块的数量。使用getset命令查看各模块的配置，setcom命令设置模块配置。这个地方的设置要与外场设备中的传输模块的参数要一致。
这步完成之后，室内设备的通讯配置就全部结束，然后需要重启系统服务，使配置生效。对于外场设备，使用笔记本和专用维护线进行连接配置，各个设备的连接和配置方法，参看相应的技术说明文档。
五、结束语
总体来说，MIDAS IV自动观测系统的数据通讯相对单一一些，都是比较常见的传输模式：RS-232、RS-485、网络等。其中还有各种协议之间的转换。另外，按照当地机场的需求，在传输链路中还需要增加些环节。但是万变不离其宗，基本的通信原理还是一成不变的。因此，气象设备维护人员只有掌握了这些基本的通信协议，那么气象观测设备的数据通讯问题便迎刃而解，从而可以快速恢复通讯故障设备，进而提供及时有效的气象信息，保障着飞行的安全。
参考文献
[1] [K]维萨拉公司.《MIDAS IV系统指南》通讯部分. 2006
[2] [M]陆玉库等译.《最新网络通信协议手册》.电子工业出版社. 2007
【关键词】气象自动观测系统数据通讯故障判定
一、引言
无论气象观测系统的设备如何更新和发展，作为气象设备维护人员，都要对其根本的数据通信原理进行详细掌握，这样才能更好的解决数据传输上的故障。
二、传输方式分类
当今主流的通信传输手段主要分两大类，有线和无线。下面对这应用最为普遍的有线传输进行详细论述。
有线传输的使用范围相当广泛，包括：调制解调、RS-232、RS-485、网络等。根据它们不同的特点，应用于不同的场合。
1、调制解调。即我们常说的modem，调制就是用基带信号去控制载波信号的某个或几个参量的变化，将信息荷载在其上形成已调信号传输，而解调是调制的反过程，通过具体的方法从已调信号的参量变化中将恢复原始的基带信号。这种传输方式十分常见，普通家庭里拨号上网跟它是同样的原理。在民航气象设备中，它的使用也是很普遍的，例如传感器采集到的数据传输至室内核心单元。MIDAS IV和AMS-II自动观测设备外场采集单元到室内服务器也是采用的该方法。MIDAS IV的室外设备中，调制解调模块便是DMX501和DXL421，对应室内通信单元MCU中的是DMX501。
2、RS-232。RS-232是电子工业协会（Electronic Industries Association，EIA）所制定的异步传输标准接口。通常RS-232接口以9个引脚（DB-9）或是25个引脚（DB-25）的型态出现。对于一般的通信，仅需要收、发、地三根线就可以满足需要。这种传输方式也是十分普遍，例如计算机上的串口。通常我们用来接入AFTN线路和设备现场维护。MIDAS IV系统中，外场维护就是使用维护线将笔记本的串口与设备维护口相连，采用RS-232方式进行传输，MCU中，也是将DMX501解调后的数据使用RS-232的方式送入端口服务器TS16。
3、RS-485。RS-485采用了差分信号负逻辑，+2V～+6V表示“0”，- 6V～- 2V表示“1”。RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。该通信方式在MIDAS IV系统中，主要是用于将位于塔台管制室的跑道/灯光控制单元与MCU相连以及大气透射仪发射和接收端间的通信。另外DE130智能风传感器输出的也是RS-485信号。
4、网络。网络传输更加普遍，主要协议有TCP/IP和UDP。TCP/IP通常是被成为互联协议，因此在互联网络中使用较为普遍，例如气象自动观测系统室内各工作站和服务器之间就是使用这种方式进行数据传输。UDP被称作用户数据报协议，在MIDAS IV系统中，各传感器采集到的数据，在MCU中，被端口服务器TS16转换成为UDP数据包，然后通过交换机送至服务器。
三、传输方式转换
气象自动观测系统中根据不同的需求，选择相应的传输方式和不同传输方式之间的转换。外场采集设备与室内设备之间的距离较远，调解解调的传输距离较RS-232和RS-485远，因此会选择该传输方式。然而通常情况下，外场与室内的距离在2～3km以上，调制解调传输也会因为传输线阻值过大而会产生数据丢失情况，因此我们增加了光传输设备。使用光纤复用设备，可以大大降低因线阻过大造成的风险。光复用设备需要满足调制解调需要的适当增益的2线音频接口。
塔台管制室与MCU之间的距离一般在50m左右，跑道/灯光控制单元使用RS-485协议就足够了。常规智能风观测设备与观测室距离也在100m之内，因此足够使用其传感器产生的RS-485信号传输至室内终端，然而终端接口一般都是RS-232，因此需要一个转换模块将RS-485信号转换成为RS-232信号。
四、MCU配置
1、端口配置文件。室内通信单元MCU中外场传感器是由DMX501转换成为RS-232信号。端口服务器TS16是将RS-232转换成UDP传输方式。MCU中端口设置，首先需要修改配置文件ports.ini。文件中：“INSTANCES”表示实例名称，其中的“NET01=YES”表示端口已启用；配置端口“LOCATION”表示设备所在位置，“CLASS=[S]udp”表示传输方式为UDP，“LOCALPORT=[I]10001”表示本地端口号，“REMOTEPORT= [I]2101”表示远程端口号，“REMOTEHOST”远端主机其实就是TS16的地址。
2、TS16配置。对TS16的设置，主要使用IE浏览器完成。在IE浏览器中输入TS16的地址（192.168.1.101），打开网页后能看到TS16的配置页面。在左边可以看到有configuration（配置）、applications（应用）、management（管理）和administration（管理员）三个选项。配置串行端口，选择serial ports，可以看到各个端口的描述和配置。选择需要配置的端口，然后可以看到UDP这一项。主要配置UDP的发送地址和端口。选择Basic Serial Settings（基本串行设置）。修改描述，以及波特率、数据位、停止位、校验码等。这样，TS16中串口数据的配置就完成了。
3、通讯模块配置。下面是用Sensor Terminal（传感器终端）设置各模块的参数。选择SERVICE进行连接。连接SERVICE之后可以刷出系统中传输介质的使用情况。投入命令“open”回车之后，可以得到mcu中各模块的信息。可以看到系统中含有DMX501模块和DSI485模块的数量。使用getset命令查看各模块的配置，setcom命令设置模块配置。这个地方的设置要与外场设备中的传输模块的参数要一致。
这步完成之后，室内设备的通讯配置就全部结束，然后需要重启系统服务，使配置生效。对于外场设备，使用笔记本和专用维护线进行连接配置，各个设备的连接和配置方法，参看相应的技术说明文档。
五、结束语
总体来说，MIDAS IV自动观测系统的数据通讯相对单一一些，都是比较常见的传输模式：RS-232、RS-485、网络等。其中还有各种协议之间的转换。另外，按照当地机场的需求，在传输链路中还需要增加些环节。但是万变不离其宗，基本的通信原理还是一成不变的。因此，气象设备维护人员只有掌握了这些基本的通信协议，那么气象观测设备的数据通讯问题便迎刃而解，从而可以快速恢复通讯故障设备，进而提供及时有效的气象信息，保障着飞行的安全。
参考文献
[1] [K]维萨拉公司.《MIDAS IV系统指南》通讯部分. 2006
[2] [M]陆玉库等译.《最新网络通信协议手册》.电子工业出版社. 2007