空軍機場修正海壓數據共享系統的設計與實現

梁欣 傅帥

摘? 要： 根據從咸陽機場向四個空軍導航臺引接修正海壓數據的需求，開發了空軍機場修正海壓數據共享系統。該系統在民航氣象數據庫業務系統的基礎上，開發數據采集及處理程序和前端顯示軟件，采集咸陽國際機場自動觀測系統修正海壓數據進行解析，再通過前端顯示軟件向四個空軍機場用戶展示。前端顯示軟件基于B/S架構，運用ASP.NET平臺搭建網頁，提供了hPa（百帕）和mmHg（毫米汞柱）兩種單位的修正海壓數據，該軟件運行于Windows平臺，用戶通過IE瀏覽器即可獲取實時修正海壓數據。

關鍵詞： 空軍; 修正海壓; 氣象數據庫業務系統; B/S架構

中圖分類號：TP3? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2021）05-38-03

Design and implementation of QNH data sharing system for air force airport

Liang Xin， Fu Shuai

（Air Traffic Management Bureau of Northwest Regional of CAAC， Xi'an， Shaanxi 710082， China）

Abstract： According to the requirements of transmitting QNH data from XianYang International Airport to four air force navigation stations， the QNH data sharing system is developed. Based on the NWMC database system， the software for data acquisition and processing and the Display Terminal software are developed to collect and parse QNH data from the Automatic Observation System of XianYang International Airport， and then display it to the users of four air force airports through the display terminal software. The display terminal software adopts B/S architecture， and uses ASP.NET framework to build web pages which provide QNH data in hPa and mmHg units. The software runs on Windows platform， and users can obtain real-time QNH data through IE browser.

Key words： air force; QNH; NWMC database system; B/S architecture

0 引言

空軍與民航行業相通、歷史相連、命運相系、利益相同，都事關國家的和平、安全、穩定、發展。近年來，隨著空軍與民航團結協作、相互支持的不斷加深，西北空管局氣象中心和西安咸陽國際機場周邊空軍機場就氣象信息進行了全面融合、主動融合、精準融合。根據西北空管局與空軍簽訂的相關協議要求，需從咸陽機場向空軍四個導航臺（武功、閻良、戶縣、臨潼）引接統一修正海壓數據。要求實現數據傳輸穩定，并對用戶提供實時顯示功能。在實現這些功能的基礎上，將來還可擴展應用于屬地化機場等協同單位。

1 背景

修正海壓即修正海平面氣壓高度，選擇平均海平面為基準面所測量的飛行高度。即在氣壓式高度表上其氣壓刻度是按經過修正的海平面氣壓撥正后所指示的高度。當飛機停在跑道上，高度表指示出機場標高。由于海平面是隨著地域和時間的不同而不同，為此中國確定以黃海的年平均平面為修正海平面，這也是測定中國各地標高的基準面[1]。

機場的修正海壓數據作為飛機起飛和降落重要參考數據，一直以來由西北空管局氣象中心自動觀測系統測量獲得數據，并向周邊空軍機場提供服務。

空軍機場根據日常飛行任務需要，在相應時間以電話方式致電氣象中心觀測室獲取當下修正海壓數據。[2]該方式不僅實時性差，而且存在誤報等風險，對空軍的安全飛行存在一定隱患。

根據西北空管局與空軍簽訂的修正海壓數據引接協議要求，西北空管局氣象中心信息室建設完成了空軍機場修正海壓數據共享系統。該系統在民航氣象數據庫業務系統的基礎上，開發了數據采集及處理程序和前端顯示軟件，搭建后臺WEB服務程序，采集咸陽國際機場自動觀測系統的修正海壓數據進行解析、存儲等，并通過前端顯示軟件向四個空軍用戶提供網頁展示。

2 總體設計方案

2.1 系統設計原則

按照氣象信息系統相關管理規定以及空軍用戶需求，確立如下的設計原則。

⑴ 先進性

系統采用先進成熟的技術滿足當前的業務需求，并具有良好的發展潛力，以適應未來可能為空軍提供更多業務的需要。

⑵ 安全性

在系統設計、實現時首先需要保證民航氣象數據庫系統的安全，同時保證自觀數據傳輸安全，因此在傳輸時須采用相關的軟硬件技術提供較強的管理機制、控制手段和網絡安全等技術措施提高網絡系統的安全性。

⑶ 可擴展性

考慮到未來發展及空軍用戶今后可能得的其他需要，設計應有靈活性、可擴充性，使投資得到更好的保護。

⑷ 合理性

系統軟硬件配置要合理、精煉，并充分利用已有資源。

⑸ 經濟性

應以較高的性能價格比構建該系統，使資金的產出投入比達到最大值。能以較低的成本、較少的人員投入來維持系統運轉，提供高效能與高效益。

2.2 總體架構設計

整個系統根據功能劃分為數據提供區域（氣象數據庫系統）、數據采集服務區域、用戶數據展示區域三個部分。如圖1所示，其中，數據提供區域（氣象數據庫系統）為現有系統;數據采集提供服務區域、用戶數據展示區域為新建系統。

該系統需要開發兩套軟件，分別為數據采集及處理程序和用戶前端顯示軟件。

2.2.1 數據提供區

該區域由自動觀測系統和串口服務器組成，通過自動觀測系統MCU服務器串口進行擴展，從自動觀測機房引接兩根超五類雙絞線（一主一備）至氣象數據庫機房，如圖2所示，數據通過串口服務器，將串口數據轉為網口數據，落地數據采集提供服務器。

2.2.2 數據采集提供服務區

數據采集處理程序部署在數據采集服務區的數據采集提供服務器上，實現對修正海壓數據的解析和存儲，該服務器還作為Web服務器為用戶提供服務。

為確保氣象數據庫系統安全，在數據提供區域和數據采集服務區域之間各部署一臺防火墻，通過防火墻上一系列嚴格的安全策略，確保數據從內向外單向傳輸，做好數據庫邊界防護工作。

2.2.3 用戶數據展示區

由于空軍修正海壓系統通過網絡專線為空軍用戶提供服務，用戶數據展示區需要申請西安咸陽機場至空軍閻良、武功、戶縣、臨潼四個導航臺專用通信線路。線路要求帶寬不小于512KB，支持TCP/IP協議，DCE設備包含在內;為將來系統通過互聯網向外部用戶擴展服務需要，還要申請10M帶寬互聯網線路，該線路由西北空管局提供;還需要申請域名及相應固定IP。

3 軟件開發內容

3.1 數據采集處理程序

由于自動觀測系統MCU服務器已無空余串口，因此自動觀測數據采集需從氣象數據庫系統引接。氣象數據庫系從自動觀測系統獲得自動觀測串口數據，采集頻率較高（一分鐘采集一次）、運行穩定性較好，因此本系統從氣象數據庫交換服務器引接自動觀測數據。

為滿足上述要求，須開發數據采集處理程序，如圖3所示。修正海壓數據從氣象數據庫交換服務器資料處理目錄上實時傳輸到數據采集提供服務器的指定目錄D/QNH/Data下，該軟件同時具備歷史資料清除功能。在數據采集提供服務器上安裝SQL SERVER數據庫系統，該程序將落地的自觀數據進行解析處理，提取出修正海壓數據并入庫[3]。數據庫建立、運行和維護是由SQL數據庫管理系統統一管理、統一控制。[4]數據采集提供服務器同時還承擔Web服務器功能。鑒于windows系統的穩定性，數據采集提供服務器選擇采用Windows Server2008操作系統。

3.2 前端顯示軟件

本系統還開發了用戶前端顯示軟件，該軟件基于B/S架構，運用ASP.NET平臺搭建網頁并顯示，ASP.NET是可靠的、可伸縮的平臺，無論是在Web窗體中重用第三方控件構建器，還是編寫自定義的HTML程序，都可以作為底層平臺運行[5]。該軟件界面簡潔明了，功能滿足設計需求，如圖4所示，軟件向用戶提供了北京時和世界時兩種時間，提供了hPa（百帕）和mmHg（毫米汞柱）兩種單位的修正海壓數據。

此外，為了保證用戶的合法性，系統可具備用戶管理功能或IP地址綁定功能。鑒于windows系統的穩定性，軟件在Internet信息服務（IIS）管理器上配置Web服務，建立WEB站點和FTP站點并提供相應服務，用戶可通過網絡專線或互聯網接入本區域，進行修正海壓等數據的訪問。

4 總結

本系統很好的實現了四個空軍機場對修正海壓數據的實時獲取，各程序、軟件運行穩定，具備友好的人機交互界面，整體簡潔明了，滿足簡約的設計要求。系統網絡結構合理，數據處理安全穩定，可以有效解析自動觀測資料并提取修正海壓數據，經過處理對用戶提供穩定顯示。

當前，軍民融合發展已上升為國家戰略，駛入了建設的快車道，這也是民航與空軍深度融合發展的重要機遇和平臺。多年來，西北空管局始終與西北地區空軍保持著良好的協作關系，此次空軍機場修正海壓數據共享系統的建設工作進一步加強了和空軍機場的溝通與了解，為今后雙方在“共享一片藍天”的基礎上，實現多領域、全方位合作共贏。

參考文獻（References）：

[1] 民航局空管局.民用航空飛行氣象情報發布與交換辦法[Z]，2009.

[2] 民航氣象中心.民用航空飛行氣象業務差錯標準[Z]，2012

[3] John J.Patrick.SQL基礎（第二版）[M].清華大學出版社，2003.

[4] 黃紹華，陳翠娥.SQL語法范例大全[M].電子工業出版社，2008.

[5] JasonN.Gaylord. ASP.NET4.5高級編程（第8版）[M].清華大學出版社，2014.