淺析民航氣象觀測報文監控系統的設計與應用

劉敏

摘?要：民航氣象觀測報文為機場建設、空管運行、飛行計劃制定以及航空飛行安全管理提供了關鍵的參考依據。目前民航氣象觀測報文傳輸過程中可能發生數據異常情況，會對航空安全運行造成嚴重影響。本文結合工作實踐，詳細探討了對氣象觀測報文的監控與分析策略，對確保報文質量，提高氣象觀測數據的可靠性與準確性起到了積極的促進作用。

關鍵詞：民航氣象;觀測報文;質量監控;報文交換;節點部署

1 緒論

航空氣象觀測報文主要包括兩種不同的形式，分別是例行觀測報告和特殊觀測報告，前者采用METAR電碼格式發布，后者也被稱為特選報，使用SPECI電碼格式向機場外發布。在觀測報告中包含了大量行標規定的氣象要素信息，通過對觀測報文數據的合理分析和評價，可以得出較為準確的本地機場氣象實時變化狀態，為包括關鍵的飛行器起降在內的各項機場工作提供重要的氣象信息服務。

METAR報為例行發布，其間隔時間通常為30分鐘或1小時;SEPCI報則根據本地出現的特殊氣象變化而臨時發布。隨著氣象數據庫越來越多的普及應用，氣象觀測報文不再像以往那樣通過航空電信網AFTN進行交換，而是直接與民航氣象數據庫系統建立連接，并在此處完成數據的錄入、存儲、管理和查詢的一系列操作，不僅大幅度提高了氣象數據處理分析的效率，同時也可通過日志的方式自動記錄各種操作行為和操作的數據對象，提高了數據的可追溯性。但是作為數據庫系統，并不能夠對整個觀測報文的傳輸流程進行有效的監控，使得用戶很難掌握已發出的觀測報文的傳輸狀態，從而給數據的安全性與可靠性埋下了隱患。因此，合理的設計與利用民航氣象觀測報文監控系統，具有著重要意義。

2 觀測報文交換流程

為了更好的提高氣象報文監控系統的針對性，首先就需要掌握實際的觀測報文交換過程中的各個主要環節。根據機場相關規定，并結合筆者的實際工作經驗，將此流程總結如下：

（1）觀測報文的發布環節。由觀測員在編發報終端上執行發布指令，將觀測數據按標準化格式封裝成報文后發出。發報終端機按照預定的傳輸協議，向機場氣象臺中的民航氣象數據庫通信機發出申請，在獲準后構建連接，并將此報文傳輸至通信機。

（2）作為中間節點的通信機在正常接收氣象觀測報文后，即可根據預定的轉報規則向本地民航氣象數據庫轉發此報文，與此同時也將此報文通過MQ線路和AFTN線路分別上報至地區氣象中心通信機以及民航氣象中心的氣象數據庫系統。

（3）地區氣象中心的通信機在收到機場氣象臺的觀測報文后，立即按照同樣的規則將該報文發送至地區氣象中心數據庫，并向民航氣象中心上報。

在整個報文交換的過程中，存在5個重要的中間節點，即機場氣象臺的通信機和數據庫、地區氣象中心的通信機和數據庫，以及地區氣象中心發往民航氣象中心節點。因此，對報文在傳輸過程中的狀態進行監控，必須針對這5個關鍵的中間節點展開，利用掃描在節點主機中留底的文件內容，即可準確的了解報文在經過不同節點是的操作內容和狀態信息。

3 報文監控方案的設計

3.1 監控節點的部署

對于報文交換過程中的5個關鍵節點進行分析，發現其中通信機節點數據傳輸壓力較大，且數據流動性強，因此不適宜作為持續監控的對象，此外民航氣象中心的氣象觀測數據庫是數據的集中備份節點，其數據規模過于龐大，而且是數據流動的終點，因此也不適宜作為監控對象，而機場氣象臺和地區氣象中心的氣象數據庫系統既是數據流動的中間節點，又存有較為完備的數據資料，因此考慮在這兩個節點所在機房安置監控服務器。

3.2 系統功能的設計

3.2.1 系統節點的功能

監控系統的功能大部分是依賴監控節點實現的，通過該節點對數據的監測來識別報文是否在流轉過程中出現錯誤或丟包等情況。監控節點監控系統通過彼此之間以及與報警服務器之間的實時通信，來獲取被監測報文的傳輸狀態信息，同時審核該報文在通過各個節點時是否一致，如發現數據異常，則通過報警服務器向用戶發出警示。圖1給出了監控系統的工作流程。

3.2.2 報文異常的識別策略

在報文監控系統中，對對象報文是否正常的判斷基于兩個條件，其一是報文的傳輸軌跡是否正常，即該報文是否經過了以上的關鍵節點;其二是報文的一致性，即根據各節點反饋回的報文信息判斷該報文的數據在傳輸過程中是否發生了改變。根據這兩個條件，設定了三種報文異常的情況：當觀測報文未到達任何關鍵節點時，定義為“未到報”;反之若僅到達部分節點時，則提示“節點異常”;當發現5個關鍵節點反饋回的報文信息發生不一致情況時，則提示用戶“數據異常”。任何異常情況的發生都會引發系統的告警，若發送的報文無任何異常情況，則系統向用戶發出“報文已成功發送”的提示。

3.3 報文監控機制的執行過程

根據觀測報文的類型的不同，監控機制也對應分為兩種不同的模式，分別為自動監控和用戶觸發監控。前者監控的對象為整點或半點發送的例行觀測報文，后者則針對特殊情況下臨時發布的非例行報文和更正報文進行監控。此外系統也提供了數據接口與觀測發報軟件相銜接，對該軟件的發報行為進行監控觸發，從而提高監控操作的自動化水平。

3.3.1 定時監控的輪詢方式

過于頻繁的向關鍵節點發送監控申請，將會直接影響后者的運行效率，尤其是對于氣象數據庫而言，大量的訪問行為還可能導致數據庫出現異常，為了這一問題，系統對于例行觀測報文的監控采取了定時段的輪詢監控方式，現以機場氣象臺告警服務器為例進行介紹。

機場氣象臺告警服務器于整點前兩分鐘開始，到下個小時的第五分鐘結束，以一分鐘時間為間隔，持續向其他節點發起輪詢，要求這些節點返回本地民航氣象數據庫系統中的本次實況報文信息，如收這些報文的確認信息并審核無誤，則向觀測終端發出報文發送正常的提示，若未收到確認則向觀測終端發出告警提示。同理，在發送半點報的機場氣象臺告警服務器于每個半點前的兩分鐘開啟輪詢，至半點后五分鐘結束，其流程與整點觀測報文監控流程一致。此外，如果出現特殊情況需要補發報文，則可采用手動觸發查詢模式。

3.3.2 實現監控報文傳輸狀態的方式

另一種監控模式的分類方法是根據監控節點所在地進行劃分，可分為針對通信機的監控和針對數據庫的監控兩種。第一類監控模式的原理是針對定時輪詢通信系統中的留底文件進行遍歷，查詢其中指定報文的記錄并加以判斷是否出現異常。第二類就是對數據庫中的文件進行查詢，直接采用SQL語句查詢的方式，使用結構化查詢語言根據監控報文的站點名、類型和時次進行匹配查詢從而獲取數據庫中指定報文的信息。查詢后的情況由監控服務器通過XML方式將監控所得的信息傳回反饋終端，同樣告警服務器對報文的內容一致性進行判斷，如發現異常則進行告警提示。

4 結論

通過對本系統的合理應用，可有效的提高航空氣象觀測報文的監控水平，更加及時的反饋觀測氣象報文在交換過程中出現的各種異常情況，極大的減少以往在觀測報文發布過程中容易出現的錯漏現象，確保氣象數據的準確性、可靠性和一致性。目前，民航氣象觀測報文監控系統仍舊屬于一種輔助監控系統，尚且無法實現全部監控功能的自動化。

參考文獻：

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