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1、 自动观测数据接收处理系统的设计与实现 【摘要】本文主要介绍民航黑龙江空管分局气象台开发的自动观测数据接收处理系统的相关技术资料，包括系统结构组成、数据流程设计、主要技术指标、主窗体介绍、航空天气报告编发、月总簿和年总簿的统计制作、天气纪要编辑、参数设置、查询打印输出等。【关键词】ARDS系统;结构设计;技术功能1.引言自动气象观测系统（MidasIV）是广泛应用于民航气象的自动观测设备，是民航机场发布天气报告的主要数据来源。如何更方便有效地使用自动气象观测系统数据，实现机场天气报告自动生成，按时发送，同时进行报文质量控制，避免错情发生，是每个机场气象观测部门的工作重点。为充分开发和利用自动气
2、象观测系统资源，更加有效地实施飞行气象服务保障工作，民航黑龙江空管分局气象台开发了“自动观测数据接收处理系统”（以下简称ARDS系统），在保留自动气象观测系统终端软件主要功能的基础上，实现了自动读取实时观测数据并进行维护，连续监测、统计和存储观测数据，自动编辑和发布天气报告等功能，并增加了统计月总簿、年总簿及统计、查询、打印输出等功能。本文从系统的结构、数据流程、主要功能及技术特点等方面全面介绍ARDS系统的设计以及实现的功能。2.系统结构设计2.1 系统结构组成本系统由数据读取单元、数据监测单元、提示告警单元、编发天气报告单元、报告统计制作单元、数据查询输出单元、趋势预报编发单元、综合功能单
3、元等八个部分组成。系统结构如图1所示。图1 系统结构示意图图2 数据流程示意图如图1中所示，数据读取单元实现监控通信状态，实时读取并存储原始数据的功能;数据监测单元实现维护、存储原始数据，监测数据演变趋势的功能;提示告警单元实现提示告警特殊天气报告、气象要素阀值和规则的功能;编发天气报告单元实现编辑、发送、存储、打印例行和特殊天气报告的功能;报表统计制作单元实现统计和制作、存储月总簿、年总簿的功能;数据查询输出单元实现查询、显示、打印历史数据和图表的功能;趋势预报编发单元实现天气报告预交换、编发添加趋势预报报文的功能;综合功能单元实现系统设置相关参数、提供帮助信息等其它功能。2.2 数据流程结
4、构ARDS系统主要数据流程包括接收自动气象观测系统数据，写入气象信息综合网络数据库;解析处理的编报、发报以及报文存储和打印输出;编发趋势预报。数据流程如图2所示。如图2中所示，ARDS系统建立并运行在气象信息综合网络上，通过串口接收自动气象观测系统输出的CAACLINE数据，写入气象信息综合网络ORACLE数据库进行数据交换。解析处理的编报、发报以及报文存储和打印输出等部分是系统主要功能单元，实现数据读取、监测、维护和存储、编发例行和特殊天气报告，统计制作月总簿、年总簿，查询和打印有关数据图表，设置系统参数、提供帮助信息等功能。趋势预报编发部分是依据民航气象规范，实现例行和特殊天气报告报文在气
5、象探测室和预报室间进行交换并在天气报告中追加趋势预报。3.系统功能描述3.1 界面设计主窗体设计借鉴了自动观测系统窗体风格，采用完全中文显示，界面布局友好。主要数据集成显示在主窗口上，便于观测员监控，数据每30秒刷新1次（如图3所示）。系统主窗体实时显示读取的各类数据及最新实况报文，通过系统菜单或命令按钮，值班观测员能够完成编辑并发送METAR、SPECI和SPECIAL报告;编写纪要栏内容;统计制作月总簿和年总簿;打印报文、月总簿和年总簿;设置系统参数;查询相关信息等工作。3.2 设置系统参数本系统提供了大量可更改的参数数据，包括发报状态、地址总汇、监测项目、发报标准、基准点信息、本站信息和
6、通信参数等内容（示意图略）。3.2.1 发报状态参数发报状态设置包括：例行天气报告编发状态、特殊天气监测状态、使用跑道状态和计时发报项目等。其中特殊天气可设为自动监测时，当选定的要素达到特殊天气标准时，系统及时提醒观测员编发特殊天气报告。如果选定发报计时项目，系统将在发送报文前进行倒计时，在规定时间发出报文。3.2.2 电报地址总汇系统可以设置全部收电地址及当前电报需要发送的收电地址，并能够根据需要增加或删除地址。3.2.3 监测项目参数监测项目设置包括SPECI和SPECIAL需要监测的部分项目：风、主导能见度、跑道视程、云高和垂直能见度、天气现象、温度变量等。3.2.4 特殊天气标准特殊天
7、气发报标准的设置包括SPECI标准和SPECIAL标准。主导能见度、跑道视程、云高和垂直能见度、温度变量等发布标准按照民用航空气象地面观测规范要求设定。3.2.5 基准点和本站信息基准点是设置观测发报时所选择的基准点数据，当基准点数据不可用时系统能够自动选择备份的非基准点数据进行编发报文。本站信息设置包括与电报编辑、发送、打印和其他有关的信息。其内容设定与本场信息及通信部门发报参数相一致。3.2.6 电报通信参数设置根据系统及网络配置的不同，本系统设定了2种通信发报方式，既可以通过气象局域网转发，又可以通过本机串口直接发送。3.3 编發航空天气报告到达观测时间后，系统定时提醒音乐启动提醒观测员
8、进行观测;观测员通过“编发报文”选择报文类型等信息后系统弹出观测数据显示窗体，显示用于编辑报文的自动观测系统实时观测数据，观测员可以直观地修改补充各项气象要素（如图4所示），确认无误之后，系统将按照航空气象电码规范自动编辑生成天气报告内容（如图5所示）。此时观测员仍可以对报文进行修改或直接“请求趋势”。预报员在预定时间内添加趋势报文或系统自动添加“NOSIG”并返回后，观测界面弹出“发报预览”，观测员再次确认无误后点击“发送”，系统将进入报文发送倒计时，在规定时间内将报文发出（如图6所示）。在图4、图5、图6中，用于编辑报文的自动观测系统实时观测数据均是读取的自动观测系统实时输出数据，其中天气
9、现象（含近时天气现象）、低空风切变信息、总云量、各高度层云量、云状和云高等按时要求由值班观测员人工判断、选择和输入;根据选择编发的报文类型（METAR、SPECI、SPECIAL）不同，显示的内容有相应改变，确认编报后弹出相应编辑报文窗体，报头设置、报文信息均可以修改，报文是按照航空气象电码规范自动生成，趋势预报内容由预报员通过网络交互提供;报文预览无误点击发送后，如果是编发SPECIAL报文，此电报立即发出;如果是编发METAR或者SPECI报文，且预先设定了计时发报，系统立即进行倒计时，并在规定的时间发出此电报。3.4 报表的统计制作ADRS系统具有完善的统计、制作报表的功能，包括制作气象
10、观测月总簿和年总簿。该功能操作简单，使用方便，自动化程度高。在主菜单上选择“统计分析”，弹出“统计月总簿和年总簿”窗体，选择需要统计的项目后点击确定，系统将自动读取历史数据进行统计，大约2、3分钟后，将自动生成“EXCEL”格式的月总簿或年总簿文件，存储到系统指定位置，以备查询和打印（示意图略）。3.5 打印及信息查询功能ADRS系统可打印项目包括：电报报文、月总簿和年总簿。选择主菜单“打印输出”，可选择需要打印的数据类型。对于日报文打印，按日期进行选择。对于月总簿打印，可选表格包括20张月统计表和封面、概况等内容。对于年总簿打印，可选择表格包括6张统计表和封面、概况等内容（示意图略）。ADR
11、S系统查询项目包括：电报报文、例行观测数据、特殊观测数据和统计分析数据。对于查询的观测数据，由系统根据相应时次报文记录自动解析并显示在对应项目中。统计查询内容预设了查询对象及查询条件，查询对象包括风、能见度、跑道视程、温度、露点、水汽压、相对温度、场压、修正海压、降水量等（示意图略）。3.6 纪要栏编写按照民航氣象观测规范要求，每天00时前气象观测员必须录入天气纪要内容。因此纪要栏编写也是气象观测工作的重要内容。纪要栏包括：最高气温、最低气温、日降水量、积雪深度、最大冰雹直径、天气现象、能见度和云的演变纪要等内容。其中最高气温、最低气温、日降水量由系统自动录入且能够修正，其他数据由人工输入（如
12、图7所示）。3.7 主要技术指标（1）系统实现了自动观测系统数据的中文界面显示，具有标准、美观、友好和便捷的人机信息交互方式，系统功能全面，可移植性好，观测员操作简便易懂。（2）系统能够自动接收、读取并显示MidasIV系统实时观测数据及部分统计分析数据，连续监测线路状态，保证线路畅通，并能够实现数据丢失告警。（3）系统能够按照民航气象观测规范自动进行统计、分析，生成符合新版地面观测规范要求的电子表格文件形式的月总簿和年总簿，极大地减轻了气象观测人员的工作量。（4）系统设置了较为完整的数据录入和操作纠错功能，避免初始数据录入出错以及操作失误导致的运行出错。通过设置大量的判断条件，实现错误数据录入提示告警。4.结语ADRS系统从最初研制运行至今已超过10年，从最初接收并处理AWOS2000型的自动气象观测系统数据到现在的MidasIV数据，并根据民航气象地面观测规范的修订进行5次版本更新，系统更加完善，功能更加齐全。ADRS系统自投入运行以来，为机场飞行气象保障和服务工作提供了及时准确的地面气象观测数据，为气象观测工作及时、有效和无差错运行提供了基础保障。 -全文完-
