觀測數據對比軟件設計開發

葉選成，王波

觀測數據對比軟件設計開發

葉選成，王波

（民航溫州空中交通管理站氣象臺，浙江 溫州 325024）

設計了一套自動讀取同一時間點不同系統間的數據與人工測量值并進行自動對比的系統，大大提升了機場氣象觀測員的對比觀測效率，根據不同的情況發出告警提醒，具有較高的應用價值。

氣象觀測；數據對比；自動氣象觀測系統；軟件功能

按規定，為了提高工作效率，機場氣象觀測員每天需對自動氣象站、自動氣象觀測系統測的基本氣象要素進行對比，并顯示每項要素間的最大差值，如超出設置閾值，將根據不同的情況發出告警提醒。通過觀測員的實踐應用，一致認為該軟件系統可靠、穩定、便捷，能解決不同設備測量的氣象數據間進行自動對比，具有較高的實際應用價值。

1 設計分析

1.1 氣象要素數據分析

為了對氣象要素數據進行自動對比，需自動獲取不同系統同一時間點的數據，目前自動氣象觀測系統（AWOS）及自動氣象站（AWS）這兩個系統在一個局域網內，但是數據的存儲方式不一樣，前者歷史數據以文件格式存儲，后者的歷史數據以表格方式存儲于數據庫中，此軟件將根據對比的時間點，自動讀取相應的數據。而人工測量的數據需在軟件中逐條輸入。

1.2 自動氣象觀測系統數據分析

1.2.1 文件路徑及文件名解析

通過查找數據文件得知，其文件路徑及文件名隨日期的變化而變化，文件路徑以月為單位進行歸類，文件以天為單位進行命名，都是以世界時（UTC）為基準時間，本應用軟件的輸入時間以世界時（UTC）為基準時間，根據輸入日期生成文件路徑，找到相應的文件，如表1所示。

表1 自動氣象觀測系統文件路徑及文件名解析

系統名稱自動氣象觀測系統 時制名稱世界時 對應日期2019-07-31 文件路徑2019jul 各要素對應的文件名PTU_R03_31.HIS（含溫度、場面氣壓、修正海壓、相對濕度、露點溫度）WIND_R03.HIS（含風向、風速）TEMP24H_MAX_MIN_31.HIS（含最高最低溫度）RAIN_R03_31.HIS（含降水量）

1.2.2 數據文件格式分析

自動氣象觀測系統歷史數據文件，文件中的數據以可讀的ASCII碼保存，以制表符為數據間隔，如數據不夠，以空格代替，以PTU_03_31.his文件舉例，文件中的部分內容如圖1所示。通過觀察分析可知，文件中第一行為英文簡寫標識數據類型，第二開始至結尾為每行的數據值，且按照每分鐘一條記錄排序，依照輸入的日期及時間可以用編程方式讀取對應的要素值。

圖1 自動氣象觀測系統歷史數據文件部分內容

1.3 自動氣象站數據分析

自動氣象站各數據存儲在SQL數據庫的各表里，各表分類以年為結尾的命名方式，如WIND_21_2019（含風向風速）、PRESS_21_2019（含場面氣壓、修正海壓）、HUMITEMP_21_2019（含溫度、露點溫度、相對濕度等）、RAIN_21_2019（含降水量），可以通過訪問數據庫讀取相應的數據。

1.4 人工測量數據

每天在某個時間點，機場觀測人員分別讀取觀測場里的人工風數據、氣壓數據、干球溫度、濕球溫度、最高最低溫度及降水量后，將數據輸入本軟件，可自動計算出相對濕度、露點溫度。具體計算公式如下：

=102［（7.5×）/（237.3+）］×6.11 （1）

式（1）中：為溫度為時的空氣飽和水蒸氣壓；為干球溫度。

=102［（7.5×）/（237.3+）］×6.11 （2）

式（2）中：為溫度為時的空氣飽和水蒸氣壓；為濕球溫度。

=（1 000－）××（－）/{×1 000+

/［（273.15+）×（273.15+）］}（3）

式（3）中：為場面氣壓，濕球溫度的訂正值。

訂正后的濕球溫度值=+。

1=－××（－） （4）

式（4）中：1為空氣的水氣壓；為干濕表系數。

相對濕度=1/。

露點溫度=237.3/［7.5/（1/6.11）－1］。

1.5 軟件主要功能

該軟件的主要功能是輸入某個時間（含年月日時分，以分鐘為最小單位）及人工測量的數據，根據該時間點，通過網絡讀取不同系統中對應時間點各要素的值，并將同一要素值進行比較，計算出最大差值，在界面上顯示，同時判斷各最大差值是否超出預設的值，如有超出，則會彈出告警信息，差值顯示為紅色。另外軟件對輸入的人工數據具有一定的質量控制功能，對輸入的數據明顯超出常規范圍的，如溫度超出50 ℃的，將進行告警提示，保證數據可靠。此外軟件還具有歷史數據檢索查詢功能，對異常情況進行統計。

2 功能實現

本軟件采用基于Microsoft Visual Studio 2010之Vb進行編寫。

2.1 文件路徑及文件名生成

根據輸入的日期，生成自動氣象觀測系相應的文件路徑及文件名，主要思路是先將目的文件主路徑映射為本地的y盤，分別通過時間判斷月份、判斷日期等生成文件路徑及文件名。

2.2 讀取相關數據并顯示

自動氣象觀測數據文件數據的讀取與顯示，如讀取修正海壓、場壓、溫度、相對濕度、露點溫度等值，其他值讀取方法類似。

自動氣象站數據讀取sql數據庫里相關表對應字段的數據即可。

2.3 三處數值的最大差值

用上述方法取得三處的相關數據后，首先判斷相應時間點的各處數據是否為空，如果有空值，則告警；如果都有數據，計算出最大差值，判斷最大差值是否超過預設的閾值，如果超過則進行告警提示。

2.4 異常時告警方式

信息告警：MessageBox.Show("警報：氣壓數據異常，請檢查","氣壓數據異常告警",MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Question)

顏色告警：TextBox1.BackColor=Color.Red

2.5 其他功能

軟件還具有數據存儲、數據查詢及歷史數據表格制作等功能。

3 結束語

本文設計開發的機場觀測數據對比軟件，按要求讀取2個不同系統的氣象數據，與輸入的人工測量數據進行對比，實現了對機場各處的觀測數據進行對比的功能，以發現測量設備的異常情況。該軟件通過模擬測試及實際運行測試，系統穩定、可靠，能解決日常工作中所需的氣象數據對比問題，基本能達到設計要求，有效地提高了工作效率，獲得了令人滿意的效果。

［1］彭作民.Visual Basic.NET實用教程（基于Visual Studio 2010）［M］.2版.北京：電子工業出版社，2013.

P412

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.18.042

2095－6835（2019）18－0102－02

葉選成（1971—），男，主要研究方向為民航氣象設備。

〔編輯：嚴麗琴〕