【摘要】本文主要介紹民航黑龍江空管分局氣象臺(tái)開發(fā)的自動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)接收處理系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)資料，包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成、數(shù)據(jù)流程設(shè)計(jì)、主要技術(shù)指標(biāo)、主窗體介紹、航空天氣報(bào)告編發(fā)、月總簿和年總簿的統(tǒng)計(jì)制作、天氣紀(jì)要編輯、參數(shù)設(shè)置、查詢打印輸出等。

【關(guān)鍵詞】ARDS系統(tǒng);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);技術(shù)功能

1.引言

自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)（MidasIV）是廣泛應(yīng)用于民航氣象的自動(dòng)觀測(cè)設(shè)備，是民航機(jī)場(chǎng)發(fā)布天氣報(bào)告的主要數(shù)據(jù)來源。如何更方便有效地使用自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)天氣報(bào)告自動(dòng)生成，按時(shí)發(fā)送，同時(shí)進(jìn)行報(bào)文質(zhì)量控制，避免錯(cuò)情發(fā)生，是每個(gè)機(jī)場(chǎng)氣象觀測(cè)部門的工作重點(diǎn)。

為充分開發(fā)和利用自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)資源，更加有效地實(shí)施飛行氣象服務(wù)保障工作，民航黑龍江空管分局氣象臺(tái)開發(fā)了“自動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)接收處理系統(tǒng)”（以下簡(jiǎn)稱ARDS系統(tǒng)），在保留自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)終端軟件主要功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)讀取實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)并進(jìn)行維護(hù)，連續(xù)監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)和存儲(chǔ)觀測(cè)數(shù)據(jù)，自動(dòng)編輯和發(fā)布天氣報(bào)告等功能，并增加了統(tǒng)計(jì)月總簿、年總簿及統(tǒng)計(jì)、查詢、打印輸出等功能。

本文從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流程、主要功能及技術(shù)特點(diǎn)等方面全面介紹ARDS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及實(shí)現(xiàn)的功能。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

本系統(tǒng)由數(shù)據(jù)讀取單元、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)單元、提示告警單元、編發(fā)天氣報(bào)告單元、報(bào)告統(tǒng)計(jì)制作單元、數(shù)據(jù)查詢輸出單元、趨勢(shì)預(yù)報(bào)編發(fā)單元、綜合功能單元等八個(gè)部分組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 數(shù)據(jù)流程示意圖

如圖1中所示，數(shù)據(jù)讀取單元實(shí)現(xiàn)監(jiān)控通信狀態(tài)，實(shí)時(shí)讀取并存儲(chǔ)原始數(shù)據(jù)的功能;數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)單元實(shí)現(xiàn)維護(hù)、存儲(chǔ)原始數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)演變趨勢(shì)的功能;提示告警單元實(shí)現(xiàn)提示告警特殊天氣報(bào)告、氣象要素閥值和規(guī)則的功能;編發(fā)天氣報(bào)告單元實(shí)現(xiàn)編輯、發(fā)送、存儲(chǔ)、打印例行和特殊天氣報(bào)告的功能;報(bào)表統(tǒng)計(jì)制作單元實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)和制作、存儲(chǔ)月總簿、年總簿的功能;數(shù)據(jù)查詢輸出單元實(shí)現(xiàn)查詢、顯示、打印歷史數(shù)據(jù)和圖表的功能;趨勢(shì)預(yù)報(bào)編發(fā)單元實(shí)現(xiàn)天氣報(bào)告預(yù)交換、編發(fā)添加趨勢(shì)預(yù)報(bào)報(bào)文的功能;綜合功能單元實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)置相關(guān)參數(shù)、提供幫助信息等其它功能。

2.2 數(shù)據(jù)流程結(jié)構(gòu)

ARDS系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)流程包括接收自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，寫入氣象信息綜合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫;解析處理的編報(bào)、發(fā)報(bào)以及報(bào)文存儲(chǔ)和打印輸出;編發(fā)趨勢(shì)預(yù)報(bào)。數(shù)據(jù)流程如圖2所示。

如圖2中所示，ARDS系統(tǒng)建立并運(yùn)行在氣象信息綜合網(wǎng)絡(luò)上，通過串口接收自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)輸出的CAACLINE數(shù)據(jù)，寫入氣象信息綜合網(wǎng)絡(luò)ORACLE數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。解析處理的編報(bào)、發(fā)報(bào)以及報(bào)文存儲(chǔ)和打印輸出等部分是系統(tǒng)主要功能單元，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取、監(jiān)測(cè)、維護(hù)和存儲(chǔ)、編發(fā)例行和特殊天氣報(bào)告，統(tǒng)計(jì)制作月總簿、年總簿，查詢和打印有關(guān)數(shù)據(jù)圖表，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)、提供幫助信息等功能。趨勢(shì)預(yù)報(bào)編發(fā)部分是依據(jù)民航氣象規(guī)范，實(shí)現(xiàn)例行和特殊天氣報(bào)告報(bào)文在氣象探測(cè)室和預(yù)報(bào)室間進(jìn)行交換并在天氣報(bào)告中追加趨勢(shì)預(yù)報(bào)。

3.系統(tǒng)功能描述

3.1 界面設(shè)計(jì)

主窗體設(shè)計(jì)借鑒了自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)窗體風(fēng)格，采用完全中文顯示，界面布局友好。主要數(shù)據(jù)集成顯示在主窗口上，便于觀測(cè)員監(jiān)控，數(shù)據(jù)每30秒刷新1次（如圖3所示）。

系統(tǒng)主窗體實(shí)時(shí)顯示讀取的各類數(shù)據(jù)及最新實(shí)況報(bào)文，通過系統(tǒng)菜單或命令按鈕，值班觀測(cè)員能夠完成編輯并發(fā)送METAR、SPECI和SPECIAL報(bào)告;編寫紀(jì)要欄內(nèi)容;統(tǒng)計(jì)制作月總簿和年總簿;打印報(bào)文、月總簿和年總簿;設(shè)置系統(tǒng)參數(shù);查詢相關(guān)信息等工作。

3.2 設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)

本系統(tǒng)提供了大量可更改的參數(shù)數(shù)據(jù)，包括發(fā)報(bào)狀態(tài)、地址總匯、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、發(fā)報(bào)標(biāo)準(zhǔn)、基準(zhǔn)點(diǎn)信息、本站信息和通信參數(shù)等內(nèi)容（示意圖略）。

3.2.1 發(fā)報(bào)狀態(tài)參數(shù)

發(fā)報(bào)狀態(tài)設(shè)置包括：例行天氣報(bào)告編發(fā)狀態(tài)、特殊天氣監(jiān)測(cè)狀態(tài)、使用跑道狀態(tài)和計(jì)時(shí)發(fā)報(bào)項(xiàng)目等。其中特殊天氣可設(shè)為自動(dòng)監(jiān)測(cè)時(shí)，當(dāng)選定的要素達(dá)到特殊天氣標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，系統(tǒng)及時(shí)提醒觀測(cè)員編發(fā)特殊天氣報(bào)告。如果選定發(fā)報(bào)計(jì)時(shí)項(xiàng)目，系統(tǒng)將在發(fā)送報(bào)文前進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，在規(guī)定時(shí)間發(fā)出報(bào)文。

3.2.2 電報(bào)地址總匯

系統(tǒng)可以設(shè)置全部收電地址及當(dāng)前電報(bào)需要發(fā)送的收電地址，并能夠根據(jù)需要增加或刪除地址。

3.2.3 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目參數(shù)

監(jiān)測(cè)項(xiàng)目設(shè)置包括SPECI和SPECIAL需要監(jiān)測(cè)的部分項(xiàng)目：風(fēng)、主導(dǎo)能見度、跑道視程、云高和垂直能見度、天氣現(xiàn)象、溫度變量等。

3.2.4 特殊天氣標(biāo)準(zhǔn)

特殊天氣發(fā)報(bào)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置包括SPECI標(biāo)準(zhǔn)和SPECIAL標(biāo)準(zhǔn)。主導(dǎo)能見度、跑道視程、云高和垂直能見度、溫度變量等發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)按照《民用航空氣象地面觀測(cè)規(guī)范》要求設(shè)定。

3.2.5 基準(zhǔn)點(diǎn)和本站信息

基準(zhǔn)點(diǎn)是設(shè)置觀測(cè)發(fā)報(bào)時(shí)所選擇的基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)據(jù)，當(dāng)基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)據(jù)不可用時(shí)系統(tǒng)能夠自動(dòng)選擇備份的非基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行編發(fā)報(bào)文。

本站信息設(shè)置包括與電報(bào)編輯、發(fā)送、打印和其他有關(guān)的信息。其內(nèi)容設(shè)定與本場(chǎng)信息及通信部門發(fā)報(bào)參數(shù)相一致。

3.2.6 電報(bào)通信參數(shù)設(shè)置

根據(jù)系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)配置的不同，本系統(tǒng)設(shè)定了2種通信發(fā)報(bào)方式，既可以通過氣象局域網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)，又可以通過本機(jī)串口直接發(fā)送。

3.3 編發(fā)航空天氣報(bào)告

到達(dá)觀測(cè)時(shí)間后，系統(tǒng)定時(shí)提醒音樂啟動(dòng)提醒觀測(cè)員進(jìn)行觀測(cè);觀測(cè)員通過“編發(fā)報(bào)文”選擇報(bào)文類型等信息后系統(tǒng)彈出觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示窗體，顯示用于編輯報(bào)文的自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)，觀測(cè)員可以直觀地修改補(bǔ)充各項(xiàng)氣象要素（如圖4所示），確認(rèn)無誤之后，系統(tǒng)將按照航空氣象電碼規(guī)范自動(dòng)編輯生成天氣報(bào)告內(nèi)容（如圖5所示）。此時(shí)觀測(cè)員仍可以對(duì)報(bào)文進(jìn)行修改或直接“請(qǐng)求趨勢(shì)”。預(yù)報(bào)員在預(yù)定時(shí)間內(nèi)添加趨勢(shì)報(bào)文或系統(tǒng)自動(dòng)添加“NOSIG”并返回后，觀測(cè)界面彈出“發(fā)報(bào)預(yù)覽”，觀測(cè)員再次確認(rèn)無誤后點(diǎn)擊“發(fā)送”，系統(tǒng)將進(jìn)入報(bào)文發(fā)送倒計(jì)時(shí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將報(bào)文發(fā)出（如圖6所示）。

在圖4、圖5、圖6中，用于編輯報(bào)文的自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)均是讀取的自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)輸出數(shù)據(jù)，其中天氣現(xiàn)象（含近時(shí)天氣現(xiàn)象）、低空風(fēng)切變信息、總云量、各高度層云量、云狀和云高等按時(shí)要求由值班觀測(cè)員人工判斷、選擇和輸入;根據(jù)選擇編發(fā)的報(bào)文類型（METAR、SPECI、SPECIAL）不同，顯示的內(nèi)容有相應(yīng)改變，確認(rèn)編報(bào)后彈出相應(yīng)編輯報(bào)文窗體，報(bào)頭設(shè)置、報(bào)文信息均可以修改，報(bào)文是按照航空氣象電碼規(guī)范自動(dòng)生成，趨勢(shì)預(yù)報(bào)內(nèi)容由預(yù)報(bào)員通過網(wǎng)絡(luò)交互提供;報(bào)文預(yù)覽無誤點(diǎn)擊發(fā)送后，如果是編發(fā)SPECIAL報(bào)文，此電報(bào)立即發(fā)出;如果是編發(fā)METAR或者SPECI報(bào)文，且預(yù)先設(shè)定了計(jì)時(shí)發(fā)報(bào)，系統(tǒng)立即進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，并在規(guī)定的時(shí)間發(fā)出此電報(bào)。

3.4 報(bào)表的統(tǒng)計(jì)制作

ADRS系統(tǒng)具有完善的統(tǒng)計(jì)、制作報(bào)表的功能，包括制作氣象觀測(cè)月總簿和年總簿。該功能操作簡(jiǎn)單，使用方便，自動(dòng)化程度高。

在主菜單上選擇“統(tǒng)計(jì)分析”，彈出“統(tǒng)計(jì)月總簿和年總簿”窗體，選擇需要統(tǒng)計(jì)的項(xiàng)目后點(diǎn)擊確定，系統(tǒng)將自動(dòng)讀取歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，大約2、3分鐘后，將自動(dòng)生成“EXCEL”格式的月總簿或年總簿文件，存儲(chǔ)到系統(tǒng)指定位置，以備查詢和打?。ㄊ疽鈭D略）。

3.5 打印及信息查詢功能

ADRS系統(tǒng)可打印項(xiàng)目包括：電報(bào)報(bào)文、月總簿和年總簿。

選擇主菜單“打印輸出”，可選擇需要打印的數(shù)據(jù)類型。對(duì)于日?qǐng)?bào)文打印，按日期進(jìn)行選擇。對(duì)于月總簿打印，可選表格包括20張?jiān)陆y(tǒng)計(jì)表和封面、概況等內(nèi)容。對(duì)于年總簿打印，可選擇表格包括6張統(tǒng)計(jì)表和封面、概況等內(nèi)容（示意圖略）。

ADRS系統(tǒng)查詢項(xiàng)目包括：電報(bào)報(bào)文、例行觀測(cè)數(shù)據(jù)、特殊觀測(cè)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)。對(duì)于查詢的觀測(cè)數(shù)據(jù)，由系統(tǒng)根據(jù)相應(yīng)時(shí)次報(bào)文記錄自動(dòng)解析并顯示在對(duì)應(yīng)項(xiàng)目中。統(tǒng)計(jì)查詢內(nèi)容預(yù)設(shè)了查詢對(duì)象及查詢條件，查詢對(duì)象包括風(fēng)、能見度、跑道視程、溫度、露點(diǎn)、水汽壓、相對(duì)溫度、場(chǎng)壓、修正海壓、降水量等（示意圖略）。

3.6 紀(jì)要欄編寫

按照民航氣象觀測(cè)規(guī)范要求，每天00時(shí)前氣象觀測(cè)員必須錄入天氣紀(jì)要內(nèi)容。因此紀(jì)要欄編寫也是氣象觀測(cè)工作的重要內(nèi)容。紀(jì)要欄包括：最高氣溫、最低氣溫、日降水量、積雪深度、最大冰雹直徑、天氣現(xiàn)象、能見度和云的演變紀(jì)要等內(nèi)容。其中最高氣溫、最低氣溫、日降水量由系統(tǒng)自動(dòng)錄入且能夠修正，其他數(shù)據(jù)由人工輸入（如圖7所示）。

3.7 主要技術(shù)指標(biāo)

（1）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的中文界面顯示，具有標(biāo)準(zhǔn)、美觀、友好和便捷的人機(jī)信息交互方式，系統(tǒng)功能全面，可移植性好，觀測(cè)員操作簡(jiǎn)便易懂。

（2）系統(tǒng)能夠自動(dòng)接收、讀取并顯示MidasIV系統(tǒng)實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)及部分統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，連續(xù)監(jiān)測(cè)線路狀態(tài)，保證線路暢通，并能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)丟失告警。

（3）系統(tǒng)能夠按照民航氣象觀測(cè)規(guī)范自動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，生成符合新版地面觀測(cè)規(guī)范要求的電子表格文件形式的月總簿和年總簿，極大地減輕了氣象觀測(cè)人員的工作量。

（4）系統(tǒng)設(shè)置了較為完整的數(shù)據(jù)錄入和操作糾錯(cuò)功能，避免初始數(shù)據(jù)錄入出錯(cuò)以及操作失誤導(dǎo)致的運(yùn)行出錯(cuò)。通過設(shè)置大量的判斷條件，實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)錄入提示告警。

4.結(jié)語

ADRS系統(tǒng)從最初研制運(yùn)行至今已超過10年，從最初接收并處理AWOS2000型的自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)到現(xiàn)在的MidasIV數(shù)據(jù)，并根據(jù)民航氣象地面觀測(cè)規(guī)范的修訂進(jìn)行5次版本更新，系統(tǒng)更加完善，功能更加齊全。ADRS系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來，為機(jī)場(chǎng)飛行氣象保障和服務(wù)工作提供了及時(shí)準(zhǔn)確的地面氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，為氣象觀測(cè)工作及時(shí)、有效和無差錯(cuò)運(yùn)行提供了基礎(chǔ)保障。

作者簡(jiǎn)介：黃偉（1973—），男，黑龍江哈爾濱人，大學(xué)本科，工程師，現(xiàn)供職于民航黑龍江空中交通管理分局，主要從事航空氣象機(jī)務(wù)工作。