8. Kết quả khảo sỏt thực tế
8.1Khảo sỏt trạm khớ tượng tự động Sõn Bay Nội Bà i MIDAS IV hóng
VAISALA
a)Tổng quan chung
Trạm khớ tượng sõn bay Nội Bài được thiết kế với cỏc chức năng sau:
- Cung cấp cho giao thụng đường khụng cỏc thụng số khớ tượng cần thiết được quy định bởi tổ chức hàng khụng dõn dụng quốc tế ICAO (international civil aviation organization). Cung cấp cỏc bản tin thời tiết ngắn METAR (Meteorological Aerodrome Report) theo thời gian định trước.
- Cung cấp cỏc dữ liệu khớ tượng cho mạng lưới khớ tượng vựng và mạng lưới khớ tượng quốc gia.
Những tham số khớ tượng được đo tự dộng bao gồm cỏc tham số sau đõy: - Tốc độ giú, hướng giú
- Áp suất
- Nhiệt độ khụng khớ - Độẩm khụng khớ - Lượng mưa
- Tầm nhỡn đường băng - Chiều cao tầng mõy. - Thời tiết hiện tại.
b) Mặt bằng bố trớ thiết bị của trạm khớ tượng tựđộng
Hỡnh 15 - Mặt bằng bố trớ thiết bị của trạm khớ tượng tựđộng
Như trờn hỡnh vẽ ta thấy cỏc sensor được bố trớ bờn cạnh và dọc theo đường băng. Cỏc sensor đo tốc độ và hướng giú, ỏp suất, độẩm, đo lượng mưa, nhiệt độ
khụng khớ được lắp đặt trờn cựng một cột gọi là trạm hiện trường. Trong hỡnh vẽ trờn ta thấy cú 03 trạm hiện trường AWOS Wind Station ( Automated Weather Observing System ). Tại mỗi trạm hiện trường cú 01 bộ chuyển đổi tớn hiệu và lưu trữ cỏc thụng số đo được gọi là bộ QML201 AWS logger. Cỏc trạm hiện trường truyền tớn hiệu về trung tõm quan sỏt khớ tượng thụng qua một modem board được cắm ở bờn trong của bộ Datalogger (đối với Datalogger QML201 modem board sử dụng là loại DMX501). Đường truyền nối giữa modem tại trạm hiện trường và thiết bị dữ liệu trung tõm CDU (Central Data Unit) sử dụng cỏp đụi dõy xoắn theo kiểu kết nối điểm - điểm.
Sensor đo chiều cao tầng mõy (Ceilometer) sử dụng đường truyền riờng biệt truyền tớn hiệu về bộ CDU, khụng thụng qua trạm hiện trường (AWOS Wind Station). Modem board tớch hợp trong bộđo chiều cao tầng mõy cú thể được chọn lựa một trong hai loại là DMX55 hoặc DMX50, cỏc modem board này được cắm trờn khung DMF51 đặt bờn trong của hộp của bộđo chiều cao tầng mõy
Cũng giống như sensor chiều cao tầng mõy, sensor đo tầm nhỡn (Transmissometer) cũng sử dụng đường truyền riờng biệt truyền tớn hiệu về bộ CDU, modem board mà sensor đo tầm nhỡn sử dụng là loại DMX21 được tớch hợp bờn trong hộp của thiết bịđo tầm nhỡn. c) Dải đo của cỏc sensor: 1. Đầu đo ỏp suất khụng khớ PTB220 - Dải đo: 600 đến 1100 hPa - Độ chớnh xỏc: ±0.2 hPa - Độ phõn giải : 0.1 hPa
- Đầu ra sensor: giao tiếp theo cổng RS-232
2. Đầu đo nhiệt độ và độẩm khụng khớ HMP45D *Nhiệt độ kiểu PT100
- Dải đo: -60 đến +80 0C
- Độ chớnh xỏc: theo tiờu chuẩn ẳ DIN 43760
- Độ chớnh xỏc: (1% khi độẩm <90%), (3% khi độẩm >90%) - Tớn hiệu đầu ra: (0 …1VDC) tương ứng với dải đo (0,8 đến 100%) - Điện ỏp nguồn nuụi (7…35VDC) 3. Thiết bịđo mưa RG13 - Đường kớnh sensor: 225 mm - Thiết diện sensor: 400 cm2 - Tớn hiệu đầu ra : dạng tiếp điểm (0,2mm/1xung).
4. Thiết bịđo tốc độ và hướng giú loại siờu õm WAS425
- Dải đo: 0….65 m/s; 0....3600
- Độ phõn giải : 0.1m/s; 10 - Độ chớnh xỏc: ± 3%; ± 20
- Đầu ra sensor: giao tiếp theo cổng RS-232
5. Thiết bịđo tầm nhỡn đường băng (Runway Visual Range), Cú tớch hợp phộp đo độ chúi nền (Background luminance)
*Đo tầm nhỡn:
- Dải đo: 0…..100% transmittance (hệ số truyền sỏng) - Độ phõn giải : 0,02% of transmittance
- Độ chớnh xỏc: 1% của toàn dải đo
- Dải đo tầm nhỡn: (Visibility measuring range)
(Dải đo tầm nhỡn phụ thuộc vào khoảng cỏch đặt giữa đầu thu và đầu phỏt chựm sỏng của bộđo tầm nhỡn, khoảng cỏch đặt giữa đầu thu và đầu phỏt được gọi là
baseline.) Single baseline. - 25….1500 m với 35m baseline - 40….2000 m với 50m baseline - 50….3000 m với 75m baseline - 70….5000 m với 100m baseline - 150….10000 m với 200m baseline (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khi sử dụng phộp đo với một đầu phỏt và hai đầu thu chựm sỏng thỡ hai khoảng cỏch này được gọi là Double baseline.
Double baseline.
- 7….10000 m với 10 và 200m baseline
- Giữa đầu thu và đầu phỏt chựm sỏng được nối với nhau qua cỏp đụi dõy xoắn và truyền thụng nối tiếp với nhau.
- Đầu ra sensor: giao tiếp theo cổng RS-232 - Truyền tớn hiệu về bộ CDU qua modem DMX21 *Đo độ chúi nền:
- Dải đo: 4…..30000 cd/m2 - Độ phõn giải : 10%
- Đầu ra sensor: giao tiếp theo cổng RS-485.
6. Thiết bịđo chiều cao tầng mõy (Ceilometer CT25K)
- Dải đo: 0….25000 ft (0….7,5km) - Độ phõn giải : 50 ft (15m)
- Độ chớnh xỏc: 2% ± 1/2 * [độ phõn giải]
- Đầu ra sensor: giao tiếp theo cổng RS-232; RS-485. - Truyền tớn hiệu về bộ CDU qua modem board DMX55
7. Thiết bịđo thời tiết hiện tại (Present Weather Sensor FD12P)
Là một thiết bịđo đa năng cú thểđo tầm nhỡn, trạng thỏi thời tiết như: mưa, sương mự. - Dải đo tầm nhỡn: 10….50000m - Độ chớnh xỏc: ± 10% (<10km), ± 20% (>10km) - Nhận dạng thời tiết: 11 kiểu (mưa, mưa đỏ sương mự nặng, sương mự nhẹ, tuyết...)
- Truyền tớn hiệu về bộ CDU qua modem board DMX21
d) Bộ Datalogger QML201
- Bộ Datalogger QML201 của trạm khớ tượng MIDAS IV cú chức năng thu thập cỏc tớn hiệu đo lường từ cỏc sensor khớ tượng lưu trữ và xử lý dữ liệu, giao tiếp với mỏy tớnh và mạng lưới khớ tượng thụng qua cỏc modem truyền dẫn.
Hỡnh 16 - Hỡnh ảnh bộ Datalogger QML201
Cỏc đặc tớnh của bộ Datalogger:
- Được thiết kế với 1 một bảng mạch sử dụng vi xử lý 32 bit của Motorola. - Bộ nhớ lưu trữ dữ liệu là 1,6Mb Flash memory.
- Trờn mặt Datalogger cú một khe cắm thẻ nhớ (bộ nhớ ngoài) cú dung lượng từ 32 Mb lờn đến hàng trăm Mb. Thẻ nhớ cú thể được mỏy tớnh PC đọc thụng qua một Card Reader, jắc nối từ Card Reader vào PC là cổng USB.
- Cú 10 đầu vào tớn hiệu analog riờng biệt (differential channel H-L) đểđấu nối với cỏc sensor khớ tượng, khi đấu nối cỏc kờnh đú theo kiểu (Single-Ended Channel) tớn hiệu tương tự lấy giữa 1 chõn H hoặc L với common C thỡ 10 kờnh (differential channel) sẽ thành 20 kờnh (Single-Ended Channel).
- Trong 10 kờnh vào analog cú 2 kờnh CHA, CHB là kờnh đầu vào xung, loại kờnh này phự hợp với cỏc sensor đo tốc độ giú loại chong chúng và sensor đo mưa dạng chao lật. Cỏc kờnh CH0, CH1, CH2, CH3 là loại 16-bit ADC cú cực E là cực phỏt ra điện ỏp (voltage excitation) 12V/25mA, và cung cấp dũng điện (current excitation) 100àΑ/1mΑ, cỏc đầu vào này phự hợp với cỏc sensor như: kiểu điện ỏp, kiểu chiết ỏp, kiểu cặp nhiệt ngẫu, kiểu cầu điện trở, nhiệt điện trở. Bốn kờnh tương tự CH4, CH5, CH6, CH7 là loại ACD 16 bit với cực E cú thể cấp dũng (current excitation) 100àΑ/1mΑ cỏc đầu vào này phự hợp với cỏc sensor như : kiểu điện ỏp, kiểu nhiệt điện trở.
- Trờn Datalogger QLM201 cú một cổng nối tiếp COM0 cú thể đấu nối theo chuẩn RS232 cỏc chõn ( RXD, TXD, GND) hoặc theo chuẩn RS485 ( SD+, SD-).
Cổng này ỏp dụng cho cỏc sensor cú dạng đầu ra số như sensor đo giú bằng siờu õm AWS425, hay sensor đo ỏp suất khớ…
- Cú hai khe cắm nằm bờn trong của bộ Datalogger là cỏc khe MOD1, MOD2 sử dụng với cỏc Module giao tiếp, với hai khe cắm này ta cú thể lựa chọn cỏc loại module sau:
+ Module DSU232 (chuẩn RS232) hoặc module DSI485 (chuẩn RS485) , khi cắm cỏc module truyền thụng trờn vào vị trớ khe MOD1, MOD2 ta được cỏc cổng giao tiếp RS232 hay RS485.
+ Modem board DMX501 dựng để truyền thụng giữa trạm hiện trường và bộ điều khiển trung tõm CDU, khoảng cỏch truyền lớn nhất cú thể lờn đến 10km
Hỡnh 17 - Giao diện đấu nối sensor của bộ Datalogger QML201 Đầu ra của Modem board DMX501 sử dụng cho truyền thụng dữ liệu Dựng để truyền thụng với PC tại chỗ hoặc với cỏc sensor cú tớn hiệu ra dạng số Nối với sensor đo tốc độ giú (đầu vào dạng xung) Nối với sensor đo Mưa (đầu vào dạng xung) Nguồn cung cấp Dựng cho đấu nối cỏc sensor khỏc như nhiệt độ, ỏp suất, độẩm ..v.v Dựng cho đấu nối cỏc sensor khỏc như nhiệt độ, ỏp suất, độẩm..v.v
e) Modem truyền thụng sử dụng trong trạm khớ tượng tựđộng sõn bay Nội Bài:
Tại tủđiều khiển trung tõm cú gắn một bộ Modem Rack gồm nhiều khe cắm để gắn những modem board. Modem sử dụng để kết nối truyền thụng tớn hiệu tại tủ điều khiển trung tõm cú tờn là DMX55U Modem Board. (Hỡnh 18) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hỡnh 18 - DMX55U Modem Board.
Modem Board DMX55U cú thể được cấu hỡnh kết nối kiểu điểm điểm (point to point) hoặc điểm- nhiều điểm (multi-drop). Modem DMX55U cú thể hoạt động theo chuẩn điều chế tớn hiệu V.21 (300bps FSK) hoặc chuẩn điều chế dịch pha V.22bis (1200 bps DPSK).
Tại trạm hiện trường Modem module được cắm trờn khe cắm MOD1 hoặc MOD2 bờn trong của bộ Datalogger QML201. Modem sử dụng trong cỏc trạm hiện trường là loại DMX501.
Giống như Modem DMX55U, Modem module DMX501 cú thể hoạt động theo chuẩn điều chế tớn hiệu V.21 (300bps FSK) hoặc chuẩn điều chế dịch pha V.22bis
Hỡnh 19 - DMX501 Modem module
Hỡnh 20 - Khe cắm Modem module trờn Datalogger QML201
Thiết bị đo chiều cao tầng mõy Ceilometer truyền tớn hiệu đo lường về trung tõm sử dụng Modem board DMX55 cắm trờn một giỏ cú tờn là DMF51 Fame đặt bờn trong của hộp Ceilometer. Modem board DMX55 cú thể hoạt động theo chuẩn điều chế tớn hiệu V.21 (300bps FSK) hoặc chuẩn điều chế V.23 (1200 bps).
Hỡnh 21 - Modem board DMX55
Thiết bịđo tầm nhỡn đường băng (Runway Visual Range) và thiết bịđo thời tiết hiện thời (Present Weather Sensor) truyền tớn hiệu đo lường về trung tõm sử dụng Modem board DMX21.
Với thiết bị đo tầm nhỡn đường băng (Runway Visual Range) Modem board DMX21 được bảng Mother Board LPB11. Với thiết bị đo thời tiết hiện thời (Present Weather Sensor) thỡ Modem board DMX21 được cắm trờn Interface board 16127FD.
Modem board DMX21 cú thể hoạt động theo chuẩn điều chế tớn hiệu V.21 (300bps FSK).
f) Cỏc thiết bịđiều khiển giỏm sỏt trung tõm của trạm khớ tượng tựđộng Sõn Bay Quốc Tế Nội Bài.
Hỡnh 22 - Mụ hỡnh giỏm sỏt, theo dừi thụng số khớ tượng tại trung tõm
Tất cả cỏc tớn hiệu từ cỏc trạm khớ tượng hiện trường, cỏc thiết bị đo tầm nhỡn, chiều cao tầng mõy.. được đưa về một mỏy tớnh cụng nghiệp tại trung tõm điều khiển. Mỏy tớnh cụng nghiệp cú vai trũ như một thiết bị dữ liệu trung tõm CDU Central Data Unit.
Cỏc trạm hiện trường và cỏc thiết bị đo như thiết bị đo chiều cao tầng mõy (Ceilometer), thiết bịđo tầm nhỡn (Runway Visual Range), thiết bị nhận dạng thời tiết hiện thời (Present Weather Sensor) được nối tới CDU qua modem theo kiểu kết nối điểm-điểm. Modem truyền dẫn giữa trung tõm và hiện trường sử dụng dạng Modem Board. Mụi trường truyền dẫn sử dụng cỏp đụi dõy xoắn.
Tại trung tõm cú một Rack để gắn cỏc Modem board loại DMX55U. Tại cỏc thiết bị hiện trường cú 2 loại modem được sử dụng là: dạng Module cắm trờn Datalogger như modem DMX501, hoặc ở dạng Modem Board cắm trờn Frame hay Mother Board đặt trong hộp của cỏc thiết bị như cỏc modem DMX55, DMX21.
Cỏc modem được được nối với bộ CDU qua giao tiếp RS232. Thiết bị CDU cú một card Digitalboard gồm 16 cổng nối tiếp theo chuẩn RS232.
Trờn mặt panel tủ điều khiển trung tõm cú gắn cỏc thiết bị hiển thị như nhiệt độ, ỏp suất, tốc độ giú. Cỏc thiết bị này nối với bộ CDU qua chuẩn giao tiếp RS485.
Cỏc mỏy tớnh theo dừi vận hành (mỏy tớnh trạm) được nối với mỏy tớnh server (CDU) thụng qua mạng LAN với giao thức TCP/IP.
Mỏy tớnh trung tõm CDU cú nhiệm vụ cung cấp cỏc thụng số khớ tượng theo tiờu chuẩn của tổ chức hàng khụng dõn dụng quốc tế ICAO (international civil avitation organization) và tổ chức khớ tượng thế giới WMO (World Meteorological Organization). Cỏc phần mềm tớnh toỏn và hiển thị cỏc thụng số đo lường khớ tượng được cài đặt trong CDU. Cỏc ứng dụng trờn mỏy tớnh CDU gồm:
- Soạn thảo cỏc bản tin bỏn tự động hoặc tự động theo định dạng METAR hoặc SPECI).
- Giao diện dữ liệu thời tiết. - Phần mềm cảnh bỏo.
8.2 Khảo sỏt trạm khớ tượng tựđộng Thanh Húa và Hải Phũng. a) Mụ hỡnh tổng quan.