自動氣象觀測系統的使用與探索

王健治，陳聲明，徐志欽，徐穎，徐敏輝

（民航廈門空管站氣象臺，福建廈門 361006）

在飛機的起降過程中，對飛機影響最大的當屬氣象條件，許多氣象條件嚴重威脅著飛行安全。為了避免飛機在起飛和降落時不安全事件的發生，機場必須安裝全天候實時監控天氣的設備，自動氣象觀測系統（AWOS）是大部分機場都配備的主要探測設備。筆者針對廈門機場的自動氣象觀測系統（MIDAS Ⅳ）做了一些實用的的研究與探索，取得了不錯的效果。

1 自動氣象觀測系統（AWOS）概述

1.1 自動觀測系統的型號及模塊組成

自動氣象觀測系統（AWOS）是一套高精密的探測設備，由探測模塊、數據采集模塊、數據處理模塊、輸入輸出模塊等幾部分組成。現在國際上自動觀測系統最主要的生產商是芬蘭的VALSALA 公司，全國大部分機場安裝的也是該公司的產品，型號主要有AWOS2000 MIDAS Ⅳ和AVIMET。廈門機場2008 年引進并安裝了該公司的自動觀測系統MIDASⅣ。

1.2 開展自動觀測系統研究的必要性

在《民用航空氣象觀測技術政策》第35 條重點提到：加強觀測技術設備本地化應用研究。如何利用現有的探測設備實現更高效率的預警及預報，提高飛行保障裕度，成為民航氣象的研究課題[1]。按照中華人民共和國民用航空行業標準《民用航空氣象》的要求，當風、氣壓、溫度等氣象要素達到或通過對飛行有重要影響的數據值，必須根據針對各個機場制定的特殊報告發布標準及時發布機場特殊天氣報告，同時報告給管制部門及相關單位。如果能監控到這些氣象要素的變化，及時報告給塔臺并發布機場天氣報告，可以大大縮短航班等待的時間，減少航班延誤。

2 用好自動氣象觀測系統

筆者利用廈門機場MIDAS Ⅳ系統做了一些有利于提高氣象服務質量的探索及實踐。具體方法分為：挖掘自動觀測系統自帶功能和通過軟件開發來拓展使用功能。

2.1 挖掘自動觀測系統自帶功能

2.1.1 掌握系統的軟件結構

廈門機場MIDAS Ⅳ自動觀測系統軟件結構如圖1 所示，從圖中可以看出，MIDAS Ⅳ的軟件結構分為三部分：數據的傳輸與傳播、數據處理與分析和數據顯示及編輯。由于系統實現了高度集成化，我們不需要掌握太多的技術細節，只要通過“狀態診斷”，判斷傳感器工作是否正常，然后調用相應的應用程序就可以得到我們需要的數據，完成相應的任務。

圖1 廈門機場MIDAS Ⅳ自動觀測系統軟件結構圖

2.1.2 熟練運用系統內置應用程序

MIDAS Ⅳ自動觀測系統內置強大的應用程序，可以通過主界面菜單調用。利用這些應用程序，可以輔助氣象觀測員、預報員等完成大部分工作。下面著重介紹如何利用Weather View 來開展氣象服務工作。

Weather View 程序是最主要的應用程序，最多可顯示十個界面（隨著數據的更新自動刷新），顯示的頁面可以通過配置文件進行定制。Weather View 具有聲光告警功能，當告警觸發，各個終端都會彈出告警（告警閾值在CDU 的LISTALERT.INI 文件里配置[2]），告警項目會出現紅色的框。Weather View 具有分顏色顯示的功能，用戶可以根據需要選擇顯示的要素及背景顏色，有利于區分不同的要素，如圖2所示。根據數據的不同狀態，系統會采用不同的背景色突出顯示效果，提醒用戶注意，如淺灰色表示正常數據，白色表示過期的舊數據，紅色表示無效數據，黃色表示人工輸入的數據或備份點的數據。

圖2 廈門機場MIDAS Ⅳ自動觀測系統的Weather View 界面圖

2.2 通過軟件開發來拓展使用功能

2.2.1 設計思路

自動觀測系統安裝完成后，主機上一般配有三四個串行通訊口，這幾個串行通訊口是系統重要的輸出設備，可以輸出實時數據和報文等。掌握了自動觀測系統的實時數據輸出方式后，我們可以通過接收串行口輸出的實時數據，按用戶需求重新定制一個新的直觀且實用的顯示界面，同時把歷史數據存儲成需要的數據格式，通過簡單的查詢動作實現數據查詢功能，并且能把經過處理的符合民航氣象行業標準的數據按照用戶需要的格式重新發送到任何一個新的終端上。

2.2.2 軟件實現

2.2.2.1 接收串口數據并顯示

利用編程工具軟件，通過調用通訊控件可以很容易地接收到串口數據。詳細步驟見作者的文章《廈門機場觀測數據顯示及查詢軟件的研發》一文。當一切設置妥當，就可以讀出一組實時數據字符串，數據刷新頻率為10 s 一次。

根據收到的數據字符串進行解讀，分解出每個氣象要素值，根據數據的使用范圍及重要性，可以分區、分類、分顏色顯示，更加直觀且實用。廈門機場自動觀測系統（MIDASⅣ）數據顯示界面如圖3 所示，10 min 數據用于編發場外報，藍色顯示；2 min 數據用于編發場內報，綠色顯示；RVR 重點關注，紅色顯示。當然，可以根據使用者的不同需要定制更加個性化的顯示界面，不再受自動觀測系統的諸多限制。

圖3 廈門機場自動觀測系統（MIDAS Ⅳ）數據顯示界面

2.2.2.2 格式化處理串口數據并入庫

把接收下來的數據按照民航的行業標準進行格式化處理，存入已經建好的ACCESS 數據庫，采用ACCESS 數據庫的一個“要素”表文件存儲。對比使用自動觀測系統自帶的ASCII Log View 查看歷史數據時需要打開多個文件進行查詢，更加簡單易用，也為后期基于自動觀測系統實時數據的軟件開發與數據應用奠定了數據源基礎。

2.2.2.3 定制個性化氣象要素提醒閾值，實現語音告警

自動觀測系統自帶的要素提醒不一定適合每個用戶的需要，有了實時數據庫以后，就可以定制個性化的提醒閾值，比如根據各個機場的特殊報標準來定制提醒內容。根據需要，還可以實現語音告警，詳細步驟見作者的文章《氣象自動語音預警軟件開發》一文。

3 結語

通過以上方法對廈門機場MIDAS Ⅳ自動觀測系統進行的探索實踐，效益顯著，主要表現在以下幾方面：①成功讀取自動觀測系統輸出的串口實時數據，經過格式化處理后形成簡單易用的ACCESS 數據庫，為后續的軟件開發與數據應用奠定了數據源基礎；②成功開發出一套氣象要素語音預警軟件，較好地實現了對自動觀測系統的數據監控，及時發現系統存在的問題或氣象要素的突變，并實現實時語音告警；③對自動觀測系統功能的挖掘卓有成效，定制了個性化的閾值及顯示界面，方便了用戶使用。這些方法具有普遍適用性，可以在安裝了VALSALA 自動觀測系統的機場推廣使用，沒有太多的技術門檻。