Современные тенденции развития

аэродромных метеорологических информационно-измерительных систем

Измерения метеорологических параметров на аэродромах являются одним из важнейших элементов системы метеообеспечения взлета и посадки воздушных судов. В соответствии с этим предъявляются повышенные требования к объему, оперативности и достоверности измерительной метеоинформации и к используемым техническим средствам.

Основными направлениями работ по новым техническим средствам в РФ и за рубежом является создание аэродромных измерительно-информационных систем и нового поколения «интеллектуальных» датчиков, обеспечивающих на базе встроенных микропроцессоров обработку исходной информации и формирование результирующих данных, повышение информационных и эксплуатационных характеристик приборов на базе новых технологий.

Требования к метеооборудованию, необходимому для обеспечения аэродромов различных категорий и классов, подробно регламентируются нормативными документами – Нормами годности к эксплуатации аэродромов (НГЭА) и Нормами годности к эксплуатации оборудования гражданских и воздушных трасс (НГЭО), а также Авиационными правилами (АП-139, АП-170). Указанные документы определяют состав измеряемых метеорологических параметров, требования к диапазону и погрешности измерений, обязательный (минимальный) состав метеооборудования для аэродромов всех категорий и классов, а также места его установки на аэродроме.

В соответствии с нормативными документами МАК и ИКАО наличие в составе метеооборудования аэродрома специализированной ЭВМ, обеспечивающей автоматическое измерение, вычисление и выдачу потребителям информации, обязательно только для аэродромов категории II и III; для остальных аэродромов достаточно иметь не измерительно-информационные системы, а наборы отдельных дистанционных приборов. Практически же требования к информации и к составу средств измерений для категорированных аэродромов и некатегорированных аэродромов классов А, Б, В совпадают. Это делает целесообразным оснащение аэродромными ИИС, как минимум, всех категорированных аэродромов и аэродромов классов А, Б, В, а также (в уменьшенной комплектации) аэродромов класса Г. При этом количество систем, необходимое для оснащения аэродромов РФ, превышает 200.

Таким образом, аэродромные измерительно-информационные системы являются важнейшими элементами технического оснащения авиаметеосети. Использование АМИИС позволяет не только радикально повысить оперативность, достоверность, объем, объективность получаемой метеоинформации, но и значительно усовершенствовать всю технологию метеообеспечения на аэродроме по сравнению с применением автономных метеорологических приборов и устройств представления данных.

Общей тенденцией при разработке и внедрении на аэродромах АМИИС является расширение возможностей систем, круга решаемых задач, т.е. повышение уровня автоматизации метеобеспечения на аэродроме. Приведем примеры задач, в той или иной мере реализованных и внедренных на аэродромах РФ. В частности, в [1] приведены технические и алгоритмические решения, реализованные для указанных задач в системе АМИС-РФ.

Прежде всего, необходимо отметить расширение возможностей метеоизмерений.

Несмотря на введение поправки 23 к НГЭА-92, допускающей исключение резервных датчиков, на большинстве категорированных аэродромов и аэродромов старших классов, оборудованными современными АМИИС, используются различные схемы резервирования для важнейших метеопараметров (с опросом в системе основных и резервных датчиков, диагностикой их состояния и др.).

Помимо типового (минимально необходимого) состава измерительной аппаратуры, предназначенной для оснащения аэродромов, можно указать на дополнительные датчики, служащие для повышения уровня автоматизации метеоизмерений (датчики яркости фона, гололеда, количества и интенсивности осадков, состояния ВПП, пеленгатор грозовых разрядов, комплекс дополнительных датчиков для режимных наблюдений, идентификатор явлений погоды, подсистемы определения горизонтального и вертикального сдвига ветра и др.). Такие технические средства просто ассимилируются в общую АМИИС аэродрома как дополнительные датчики и измерительные подсистемы и совместно с дополнительным программным обеспечением системы позволяют решать широкий круг задач получения и представления результирующих данных на основе комплексирования различных метеоданных.

В качестве примера можно указать подключение дополнительных датчиков ветра для реализации подсистем сдвига ветра, датчиков аппаратуры ROSA для подсистемы состояния ВПП, датчиков погоды FD-12P, грозопеленгатора TSS-928 и др.

Важными дополнительными задачами, возлагаемыми на АМИИС, является автоматизация режимных наблюдений и формирование климатических характеристик аэродрома.

Получение режимных характеристик выполняется на большом числе АМСГ. АМИИС позволяет автоматизировать технологию получения режимной и синоптической информации в интересах общей метеорологической сети. Включение в состав программного обеспечения АМИИС дополнительных модулей по формированию режимной информации на базе данных измерений АМИИС избавляет персонал АМСГ от трудоемкой ручной работы и повышает достоверность данных. Представляется также целесообразным подключение к АМИИС для указанной задачи комплекта дополнительных датчиков (температуры почвы, количества и интенсивности осадков, высоты снежного покрова, продолжительности солнечного сияния). Реализация в полном объеме этой задачи обеспечивает сгущение наблюдательной сети, повышает уровень ее автоматизации и дает экономический эффект благодаря использованию аэродромной ИИС для решения задач наблюдательной сети.

Получение климатических характеристик аэродрома требует формирования многолетних архивов опасных для авиации метеорологических условий и явлений, формирования месячных и годовых таблиц повторяемости этих параметров и явлений, их суточного и годового хода, продолжительности и др. (для высоты нижней границы облаков, дальности видимости, условий погоды различной степени сложности, опасных явлений погоды, ветра и др.). Автоматизация позволяет резко упростить решение задач климатического описания аэродрома и повысить достоверность и объективность данных, а также возможность их наглядного представления в виде графиков, диаграмм и др.

Развитие аэродромных ИИС включает не только задачи измерений, обработки и документирования метеоданных, но и задачи, связанные с автоматизацией работы аэродрома в целом. В техническом плане сюда относятся входящие в состав ИИС коллективные и индивидуальные средства отображения, автоматизированные рабочие места (синоптика-консультанта, синоптика-прогнозиста и др.), средства сопряжения ИИС с другими системами аэродрома (АС УВД, телекоммуникационной аппаратурой, АТИС, светосигнальными системами, аппаратурой технических служб и т.д.). Это позволяет усовершенствовать всю технологию метеообеспечения аэродрома.

Помимо расширения возможностей аэродромных ИИС, важными тенденциями их развития являются повышение гибкости и надежности систем.

Под гибкостью ИИС понимается возможность модернизациии технических средств и программного обеспечения системы для решения задач конкретных аэродромов, создание модификаций системы, в т.ч. для двухполосных аэродромов, аэродромов младших классов и вертодромов, т.е. адаптацию системы к оборудованию и технологии метеообеспечения конкретного аэродрома. Это означает, в частности, возможность работы ИИС практически со всеми имеющимися в РФ сертифицированными отечественными и зарубежными датчиками, а также с различными вариантами аэродромного оборудования (систем связи, АТИС и т.д.).

Гибкость АМИИС подразумевает не только возможность адаптации системы при ее развертывании под требования конкретного аэродрома, но и возможность оперативного изменения программного обеспечения, а также технических средств системы в процессе ее эксплуатации по мере уточнения этих требований.

Повышение надежности АМИИС включает не только аппаратную надежность (различные схемы резервирования датчиков и центральной системы, тестирование и т.п.), но и обеспечение достоверности, защиту информации, обеспечение большей репрезентативности измерительной информации.. Это касается, в первую очередь, алгоритмов измерения и обработки данных (контроль и исключение выбросов, мажоритарное методы осреднения и т.п. ).

Необходима доработка унифицированных требований к метеорологическим данным и к алгоритмам их формирования (дискретности исходных данных, осреднению и т.д.).

Важным элементом надежности системы является также требование архивирования всей входящей (включая резервные датчики) и выдаваемой информации, а также всех действий оператора и защита архива от непредусмотренных технологией метеообеспечения его изменений.

В заключение отметим, что тенденции автоматизации метеообеспечения аэродромов и автоматизированные технологии метеобеспечения в настоящее время вызывают большой интерес за рубежом [2].

С.М. Персин,

заведующий отделом метеорологических исследований

ГУ «ГГО им.Воейкова»

Литература

1. Анискин Л.В., Персин С.М. Опыт внедрения и развития аэродромной метеорологической информационно-измерительной системы АМИС-РФ

практического развития АМИС-РФ. См. настоящий сборник.

2. Hannu Katajamaki, Katri Heikkila. Vaisala AviMet – Weather an your Service. «Vaisala News», № 174, 2007.

Типовые схемы оснащения аэродромов метеорологическим оборудованием в значительной степени определяются требованиями к составу и размещению на аэродроме первичных измерительных преобразователей (датчиков) в определенных местах вблизи взлетно-посадочной полосы (ВПП), а также дистанционных пультов и АМИИС, устанавливаемых в рабочих помещениях наблюдателей.

Учитывая требования к дистанционности измерений (до 8 км для датчиков дальности видимости, высоты облаков, параметров ветра), особенно важным является их реализация как цифровых приборов. Использование цифрового выхода позволяет резко уменьшить требования к линиям связи, влияние помех, упростить грозозащиту, исключить погрешность, связанную с передачей аналоговых сигналов, осуществить контроль, тестирование, управление датчиком. Для датчиков с аналоговыми выходными сигналами (например, датчиков температуры и влажности) целесообразно использование группового преобразователя с цифровым выходом, расположенного рядом с датчиками.

На аэродромных метеостанциях (АМСТ) выходы датчиков подключаются к общему устройству сбора и передачи данных, управляемому от автоматизированного рабочего места (АРМ) метеоролога-наблюдателя. АРМ осуществляет также формирование сообщений и выдачу их на рабочие места метеоперсонала, диспетчерского состава и другие системы аэродрома, в каналы связи.

Важно отметить возможность использования в АМИИС радиоканалов и оптоволоконных линий связи при реализации систем сбора данных.

Техническое оснащение аэродрома включает не только измерительные задачи, но и задачи, связанные с автоматизацией работы аэропорта в целом. В техническом плане сюда относятся коллективные и индивидуальные средства отображения, автоматизированные рабочие места (синоптика-консультанта, синоптика-прогнозиста и др.), организация связи и т.д.; должно быть обеспечено сопряжение АМИИС с другими техническими средствами и системами аэродрома и адаптация АМИИС к составу технических средств и технологии работы аэродрома.

В настоящее время наблюдается общий подход к построению АМИИС для метеообеспечения авиации на аэродромах РФ, базирующийся на рациональном выборе отечественных и зарубежных датчиков с использованием центральной части ИИС и программного обеспечения российского производства.

Как показывает опыт нашего сопровождения эксплуатации ИИС (КРАМС-2, АМИС-РФ) хорошо зарекомендовали себя датчики фирмы Вайсала: облакомеры CT25K, измеритель дальности видимости MITRAS, датчики скорости и направления ветра WAA151 и WAV151, давления PTB220, температуры и влажности воздуха HMP45D.

Помимо типового (минимально необходимого) состава аппаратуры предназначенного для оснащения аэродромов, можно указать на дополнительные технические средства (датчики яркости фона, гололёда, состояния ВПП, грозопеленгаторы, комплекс датчиков для режимных наблюдений и т.д.), в том числе средства предназначенные для повышения уровня автоматизации наблюдений (идентификаторы явлений, системы определения горизонтального и вертикального сдвига ветра, и д.р.) Такие технические средства просто ассимилируются в общую ИИС аэродрома.

В настоящее время на АМИИС возлагаются также важные задачи по составлению климатических характеристик аэродрома и формированию режимных сводок.

АМИИС позволяет автоматизировать технологию получения на АМСГ режимной метеоинформации в интересах общей метеорологической сети. Включение в состав программного обеспечения АМИИС специальной программы по автоматизированному составлению таблиц массивов 8-срочной информации (ТМС) [1] избавляет персонал станции от трудоёмкой ручной работы и повышает достоверность данных. Такая автоматизация осуществлена на АМСГ Нижний Новгород, где от системы АМИС-РФ автоматически поступают данные метеонаблюдений в специальный АРМ в котором ежемесячно формируются таблицы ТМС. Предусмотрена возможность дополнения и корректировки данных, формирование результирующих массивов информации в соответствии с [1] и передача данных в УГМС Н. Новгород по каналу связи.

Климатические условия учитываются при планировании и метеорологическом обеспечении полётов воздушных судов. Для каждого аэропорта составляется климатическая характеристика, где приводятся сведения о метеорологических величинах и явлениях, оказывающих воздействие на работу авиации. На их основе выявляются сезоны года и части суток с благоприятными или неблагоприятными условиями для взлёта и посадки самолётов, рассчитывается объём загрузки, планируется применение аэродромной техники. Правильное использование климатических материалов даёт возможность повысить безопасность, регулярность и экономичность полётов.

На основании многолетних метеонаблюдений в климатической характеристике приводятся материалы о суточном и годовом ходе величин и явлений, оказывающих влияние на работу авиации. Это – сведения о высоте нижней границы облаков, дальности видимости, условиях погоды различной степени сложности (например, сочетание ограниченной видимости и/или высоты нижней границы облаков, ветре, опасных явлениях погоды, температуре воздуха, атмосферном давлении и др.)

На аэродромах оборудованных современными АМИИС (например, АМИС-РФ) предусмотрено формирование климатических таблиц в соответствии с [2] на специальном АРМ (АРМ «Климат»), с использованием метеоданных непрерывно поступающих от центральной системы АМИС-РФ. При этом обеспечивается также формирование метеоархива в электронной форме в соответствии с [3]. Архив может постоянно пополняться и храниться в форме удобной для проверки расчётов таблиц и графиков, выполненных по данному архиву, а также для получения дополнительных выборок по запросам потребителей.

Литература

1. Методические указания по машинной обработке и контролю данных гидрометеорологических наблюдений. Ч. 1 Метеорологическая информация станций. Гидрометеоиздат, 1983, 78 с.

2. З.М. Маховер. Методические указания по составлению климатической характеристики аэродрома. Гидрометеоиздат, 1983, 59 с.

3. Требования к составлению климатического описания аэродрома. Руководящий документ. РД52.27….-2007, 35 с.

Blog

Современные тенденции развития

Содержание