高空氣象探測系統軟件的使用體會與改進探討

李斌 魏璐 周曉湘 潘心順

摘 要：在高空探測系統中，高空氣象探測系統軟件屬重要組成部分，目前在全國各高空站L波段高空氣象探測系統得到廣泛應用，并取得不錯探測效果。本文將會對高空氣象探測系統軟件概述，并提出改進對策。

關鍵詞：高空氣象探測系統；軟件使用；改進對策

L波段屬于高空氣象探測系統中常用的一個波段，可有效提高高空探測質量。通過對高空氣象探測系統軟件進行改造后，使其具有操作簡便快捷、界面直觀、運行穩定、可靠等特點，更好滿足高空氣象探測系統需求。

1.高空氣象探測系統軟件概述

1.1功能模塊

L波段高空氣象探測系統軟件選擇在Windows操作系統下借助BorlandC+ +語言編程，并選擇圖形化操作界面。實際上，高空氣象探測系統軟件主要由放球程序、小球凈舉力計算程序和數據處理程序等3個子程序組成。在高空氣象探測系統軟件使用過程中，為能夠對其有效調整，還引入數據格式轉換軟件，在格式調整前實現探空數據有效兼容。

1.2放球程序

在高空氣象探測系統軟件中，該程序肩負數據實時錄取任務，氣球飛行時一般不受控。因此對放球程序設計時，要有效提高放球程序可靠性，避免由于程序崩潰而導致探測數據丟失。放球程序包括：（1）基本功能。放球程序可準確接收地面瞬時值數據與探空儀基測數據和探空儀下傳探空數據。放球軟件借助計算機串行口（RS-232）對探空解碼器和雷達傳輸來溫、壓、濕數據和球坐標等數據收集和保存。放球程序中測風球坐標（采樣仰角、方位、時間、距離）、探空數據（采樣溫度、氣壓、時間、濕度）數據等，都需要采用單精度浮點數，方便后續計算工作，確保計算精準度。同時，每組雷達傳輸探空數據都要錄取，一般會每分鐘和每秒對球坐標數據錄取。（2）功能示例。地面參數輸入：對于高空氣象探測系統軟件，需按照要求把臺站基本信息、地面瞬時觀測值、地面基測值、臺站值班人員等信息輸入放球軟件中，特殊情況還要人工對補放小球數據錄入；探空曲線顯示與處理?？山柚@示處理模塊把探空數據以探空曲線形式呈現，并對數據相應處理，準確識別異常數據。（3）異常事件處理。如雷達需補放小球或在低空丟失目標時，要借助補放小球數據輸入模塊來輸入小球測風數據，一般要求補放數據要超過40min記錄，選擇自動計算小球凈舉力功能，以確保記錄數據真實性和準確性。

1.3數據處理程序

數據處理軟件通過對放球軟件在磁盤上保存數據文件讀取，并通過對這些數據分析，得到各種氣象產品報表圖形，對這些氣象產品打印、顯示和保存。該過程中還要借助異常處理模塊對異常數據處理，如探測數據缺測處理，用戶可借助鼠標對探空曲線功能修改，異常處理模塊上一般會顯示氣壓-時間、溫度-時間、濕度-時間等曲線，然后用戶可以根據實際情況來對數據修改，如果溫、壓、濕數據出現可信度差或連續失測情況，可根據現行高空氣象探測的相關規范和標準缺測處理，提高探測結果真實性、準確性。

2.高空氣象探測系統軟件改進對策

2.1在“放球軟件”上添加基值測定保存功能

L波段高空氣象探測系統中，“放球軟件”完成了高空實時探測雷達控制、數據錄取、數據監測、數據曲線平滑糾錯等，而“基值測定”是重要工作。如數據顯示為氣壓982.9hPa，溫度29.4℃，濕度82%下的基值測定記錄，但由于操作失誤，又打開“基測”開關，并嚴格按相關步驟進入“基值測定記錄”界面，得到儀器值發生改變得到全新溫壓濕數據，如數據顯示氣壓983.0hPa，溫度29.5℃，濕度83%下基值測定記錄。此時要重新輸入干球氣壓表附溫、溫度及氣壓讀數，得到正確變量，稍有疏忽，就有可能施放不合格儀器，影響測試最終結果。

基值測定通常是在探空儀施放前對其相關參數調整，只有參數符合要求后才允許投放。如探空儀基值測定結果不滿足要求則不能施放，如未對探空儀基值測定，嚴禁“放球”操作。對于下述幾種情況會出現基值測定數據丟失，放球前，不小心關閉“放球軟件”，致使計算機突然死機，對于這種現象只有通過基值重新測定給予解決，但是基值測定往往需要消耗5-10分鐘，影響放球及時性，致使相關信息無法得到及時探測，可以借助基值測定保存功能對基值測定數據保存，下次就可以直接調用，提高了基值測定保存功能使用效率。

2.2對單獨測風放球時間訂正

高空氣象探測系統中，放球時間并非施放氣球北京時間，而指放球瞬間，在“放球軟件”中，按下“確定放球”鍵探測系統軟件復位時間、開始觀測的時刻是否與氣球被施放的時刻保持同步，而值班用的通信設、惡劣天氣、值班員間協調配合等都是誘發放球時間不同步的因素。實際上，放球時間不同步問題包括“晚按放球鍵”和“早按放球鍵”有兩情況，早按放球鍵主要是按下“確定放球”鍵時，氣球未能夠被同時施放，而是延遲一段時間才施放；而“晚按放球鍵”通常與其相關。上述兩種放球時間不同步現象都有可能導致整份記錄結果出現偏差。在高空氣象探測系統軟件中，綜合測風可以對放球時間有效訂正，而單獨測風具備該功能，因此需要對單獨測風放球時間訂正。

2.3增加測風秒數據查詢和探空秒數據查詢時的選中標識功能

在高空氣象探測系統軟件中，測風秒數據查詢和探空秒數據查詢功能是每天探測過程中應用最多一個功能，是對數據飛（非）點查詢、確定、刪除關鍵。而測風秒數據查詢和探空秒數據查詢中所涉及數據為秒數據，具有非常大數據量，傳統系統軟件中只支持時間欄的選中標識，但不存在表格區分，無法一目確定一行數據，增加某一飛（非）點數據差距查詢人力和物力。探空信號接收不理想時，會導致飛（非）點增多，致使測風和探空數據要分別查詢、刪除，該過程中將會花費大量時間和精力。如果增加測風秒數據查詢和探空秒數據查詢時選中標識功能，將會使各時段所對應要素值一目了然，值班員可在短時間內對飛（非）點確定和處理。同理增加可以對秒數據刪除功能，可根據數據查詢結果對飛（非）點準確刪除。

2.4增加一鍵獲取整月探空數據功能

對于高空氣象探測系統而言，每月都需要按照要求對整月探空數據資料打包上傳，通常，一個月會產生1000個左右數據文件，并把它們按文件類型分別存儲于相對應8個指定目錄中，每月底都需要從這8個文件夾中篩選出整月探空數據文件，該過程中所產生工作量非常大，而且易出現錯漏現象。此時，在高空氣象探測系統軟件中增加一鍵獲取整月探空數據功能，既有效降低工作人員工作量，又避免出現上傳資料錯漏現象。

3.高空氣象探測系統軟件未來發展設想

在系統監控與數據處理過程中，高空氣象探測系統軟件與目前實際要求還存在差距，因此要對高空氣象探測系統軟件優化、改造和升級。對現有文件存儲與數據查詢方式改造，實現對設備運行狀態遠程監控，并對探測數據遠程調用，以更好滿足時代發展需求。高空氣象探測系統軟件未來發展設想包括以下方面：（1）完善高空氣象探測數據標準接口，使其更好滿足不同高空探測業務需求；（2）分別開發秒級探測數據存儲資料數據庫、系統運行與臺站值班操作日志數據庫存儲、雷達監控狀態數據庫存儲等3套數據庫；（3）開發基于CS數據庫管理軟件，以實現對數據編輯、統計查詢、添加、刪除、備份等功能。

4.結語

高空氣象探測工作過程中，經常遇到各種各樣突發問題影響探測工作效果，此時就要根據高空氣象探測系統軟件實際使用情況對其相應改進，有效提高高空氣象探測系統軟件運行效率，確保探測結果真實性、準確性。

參考文獻

[1]李媛.高空氣象探測接收端中頻信號處理技術研究[D].南京郵電大學，2016.

作者簡介

李斌（1986-）男，漢，甘肅隴南市人，本科，助理工程師，從事綜合觀測。