機(jī)場自觀QNH值實(shí)時(shí)監(jiān)控告警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

田星

摘 要 為了解決機(jī)場自動(dòng)氣象觀測系統(tǒng)中的QNH值常常出現(xiàn)的誤報(bào)漏報(bào)等現(xiàn)象，本文設(shè)計(jì)了一套QNH值實(shí)時(shí)監(jiān)控告警系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用RS-232串口通訊分別收集跑道數(shù)據(jù)和振筒氣壓儀數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)判斷QNH差值是否正常，并在手機(jī)客戶端顯示監(jiān)控狀態(tài)。通過一定時(shí)間的測試，驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可靠性。

【關(guān)鍵詞】QNH值 監(jiān)控告警 RS-232 app客戶端

1 背景介紹

修正海平面氣壓（QNH）是機(jī)場自動(dòng)觀測系統(tǒng)中非常重要的探測資料，是航空器著陸時(shí)的重要參考數(shù)據(jù)。世界民航空難史里，許多災(zāi)難是因?yàn)闅鈮簲?shù)據(jù)的誤差而導(dǎo)致的。因此，QNH值的準(zhǔn)確性將直接影響到飛行安全，涉及到無數(shù)乘客的生命財(cái)產(chǎn)安全。

通常，QNH值是由位于跑道附近的傳感器采集的氣壓原始數(shù)據(jù)經(jīng)過機(jī)房服務(wù)器程序修正而得到的。為了解決自觀數(shù)據(jù)QNH值出現(xiàn)的誤報(bào)漏報(bào)等現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)自我監(jiān)控等功能，本文設(shè)計(jì)了一套QNH值實(shí)時(shí)監(jiān)控告警系統(tǒng)。該系統(tǒng)如圖1所示，分為三部分：數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)顯示單元。

2 數(shù)據(jù)采集單元

數(shù)據(jù)采集單元負(fù)責(zé)機(jī)場QNH值和振筒氣壓儀QNH值的采集和傳輸。

機(jī)場原始機(jī)場QNH值可由自觀機(jī)房服務(wù)器提供，服務(wù)器可利用RS-232串口定時(shí)輸出含有QNH值的報(bào)文，通過格式解析即可獲取。

振筒氣壓儀QNH值由XDY-03型雙振筒氣壓儀獲取。該氣壓儀是以兩只振筒壓力傳感器為基礎(chǔ)，高性能單片微處理器為核心的數(shù)字化智能儀器，具有測量準(zhǔn)確度高、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，基于RS-232串口可與計(jì)算機(jī)等設(shè)備連接通訊。

獲取QNH值的口令為“r”，而該QNH值只能代表氣壓儀所在地點(diǎn)的QFE值，不能直接對比計(jì)算。為了保證氣壓儀數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每隔半年送回廠家做儀器校準(zhǔn)。

3 數(shù)據(jù)處理單元

數(shù)據(jù)處理單元負(fù)責(zé)與數(shù)據(jù)采集單元通訊，計(jì)算對比QNH值，生成監(jiān)控信息，存儲(chǔ)原始數(shù)據(jù)，以及對數(shù)據(jù)顯示單元開放端口推送數(shù)據(jù)。該單元所有功能由一臺(tái)服務(wù)器承擔(dān)完成。

服務(wù)器程序設(shè)計(jì)流程：

（1）程序啟動(dòng)后，判斷用戶界面輸入的參數(shù)。若參數(shù)無誤，則啟動(dòng)任務(wù)線程。

（2）程序開始從指定的串口讀取原始數(shù)據(jù)，添加時(shí)間戳，保存在本地，以便發(fā)生故障時(shí)查詢分析。

（3）根據(jù)特定格式，程序分別提取機(jī)場QNH值和振筒氣壓儀QNH值。

（4）修正同化QNH值，計(jì)算判斷，生成監(jiān)控信息。

（5）響應(yīng)手機(jī)客戶端的socket連接請求，實(shí)時(shí)發(fā)布監(jiān)控信息。

參數(shù)設(shè)置。自觀系統(tǒng)的port server的串口參數(shù)為：9600，N，8，1。振筒氣壓儀的串口參數(shù)為：2400，N，8，1；XDY-03型雙振筒氣壓儀只能提供QFE值，需要乘以系數(shù)才能換算成QNH值，該系數(shù)默認(rèn)為1.003；設(shè)置發(fā)送“r”命令的間隔時(shí)間，默認(rèn)為30秒；設(shè)置QNH值的合理上下限范圍；設(shè)置兩個(gè)QNH值的差值預(yù)警閾值。

參數(shù)配置完成，點(diǎn)擊運(yùn)行按鍵，程序啟動(dòng)，同時(shí)后臺(tái)將啟動(dòng)兩條線程。

線程1：

用于接受兩個(gè)串口數(shù)據(jù)，分析格式，提取修正QNH值，判斷QNH值是否有效，計(jì)算QNH的差值，生成監(jiān)控信息，發(fā)送給線程2；每條串口數(shù)據(jù)，保存在磁盤日志，如圖4所示；經(jīng)過計(jì)算和判斷后生成的三類信息：數(shù)據(jù)丟失告警、差值過大告警、數(shù)據(jù)正常。

線程2：

用于開放對外服務(wù)端口（該系統(tǒng)默認(rèn)值為9010）和手機(jī)客戶端建立socket連接，并實(shí)時(shí)發(fā)送最新的監(jiān)控信息。為了減小服務(wù)器的壓力，該系統(tǒng)將socket連接對象上限設(shè)為10。每隔5分鐘，該線程向各個(gè)客戶端發(fā)送詢問消息，若對方無回執(zhí)，則在socket列表里剔除該對象，回收資源。

4 數(shù)據(jù)顯示單元

數(shù)據(jù)顯示單元負(fù)責(zé)與服務(wù)器通訊，顯示實(shí)時(shí)監(jiān)控信息，發(fā)出告警信息。該系統(tǒng)基于安卓4.0版本開發(fā)了手機(jī)客戶端。當(dāng)手機(jī)和服務(wù)器都處于同一局域網(wǎng)內(nèi)便可訪問實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和獲取監(jiān)控信息。

當(dāng)客戶端接受到含有數(shù)據(jù)丟失告警和差值過大告警的監(jiān)控信息后，手機(jī)會(huì)彈出置頂提示信息提醒用戶注意。在客戶端界面上，黃色表示數(shù)據(jù)丟失告警，紅色表示差值過大告警，綠色表示正常。

5 測試驗(yàn)證

該系統(tǒng)在開發(fā)調(diào)試完成后，經(jīng)過了3個(gè)月的測試驗(yàn)證。其中，發(fā)現(xiàn)了一些問題，并及時(shí)解決，完善了整個(gè)系統(tǒng)。整個(gè)測試過程中，出現(xiàn)了程序BUG、串口松動(dòng)、通訊線路故障等問題。其中多數(shù)問題是因?yàn)榫帉懙某绦蛑杏蠦UG而導(dǎo)致的。通過一定時(shí)間調(diào)試后，系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，在業(yè)務(wù)應(yīng)用中逐漸發(fā)揮作用。如，6月一次振筒氣壓儀出現(xiàn)故障，系統(tǒng)成功發(fā)出告警，使值班人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除了故障。

6 總結(jié)

本文設(shè)計(jì)的機(jī)場自動(dòng)氣象觀測站QNH值實(shí)時(shí)監(jiān)控告警系統(tǒng)，采用數(shù)據(jù)對比方式，在手機(jī)客戶端聯(lián)網(wǎng)顯示，并實(shí)現(xiàn)了對機(jī)場跑道QNH值的實(shí)時(shí)監(jiān)控與告警功能。系統(tǒng)通過長時(shí)間的測試驗(yàn)證了其可靠性，降低了QNH值誤報(bào)漏報(bào)的故障率，并在業(yè)務(wù)運(yùn)行中逐漸應(yīng)用開來，提高了安全生產(chǎn)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]林銳，韓永泉.高質(zhì)量程序設(shè)計(jì)指南：C++/C語言.（第3版）[M].電子工業(yè)出版社，2012（412）.

[2][民用航空氣象 第9部分：自動(dòng)氣象觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸出格式][Z].中國空中交通管理局，2011.MH/T 4016.9-2011.

作者單位

1.中國民用航空西南地區(qū)空中交通空管局氣象中心 四川省成都市 610225

2. 中國民用航空華北地區(qū)空中交通空管局氣象中心 北京市 100621