郭春輝，袁微，周彥

（肇慶市氣象局，廣東肇慶 526000）

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CINRAD雷達(dá)運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

郭春輝，袁微，周彥

（肇慶市氣象局，廣東肇慶 526000）

摘 要：基于C#編程方式對新一代多普勒天氣雷達(dá)設(shè)備運行時的系統(tǒng)噪聲、發(fā)射機功率、天線功率、雷達(dá)常數(shù)、地物對消、發(fā)射機溫度、機房溫度、停機與否等重要性能參數(shù)進行監(jiān)控，同時對雷達(dá)專用英文報警進行中文翻譯。系統(tǒng)能及時獲取雷達(dá)設(shè)備運行時的各種參數(shù)，并將異常參數(shù)及結(jié)果以聲音和短信方式通知值班人員，有助于值班人員及時發(fā)現(xiàn)并處理故障，將隱患消除在萌芽狀態(tài)，提高保障效率和力度，并進一步提高雷達(dá)的業(yè)務(wù)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：計算機技術(shù)與應(yīng)用；多普勒雷達(dá)；雷達(dá)運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)；中文翻譯；報警

郭春輝（1888年生），男，助理工程師，學(xué)士，主要從事新一代天氣雷達(dá)探測業(yè)務(wù)工作。E - mail：137483520＠qq．com

郭春輝，袁微，周彥．CINRAD雷達(dá)運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用［J］．廣東氣象，2016，38（3）：74 -76．

新一代多普勒天氣雷達(dá)及組網(wǎng)的建成，大大地提高了短時臨近預(yù)報水平［1］，同時也對新一代天氣雷達(dá)的正常運行提出了更高的要求。但雷達(dá)系統(tǒng)極為復(fù)雜［2］，連續(xù)運行時間長，意味著雷達(dá)機務(wù)人員面臨著更大的保障壓力，通過軟件系統(tǒng)對雷達(dá)運行狀態(tài)協(xié)助監(jiān)控是最具實時性、靈活性、高效性的方法。為有效保障新一代天氣雷達(dá)的正常運行，在第一時間讓雷達(dá)技術(shù)人員獲取雷達(dá)運行狀態(tài)信息，不僅可以降低維護成本，還能提高工作效率，因此雷達(dá)運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)對臺站維護保障工作非常重要［3］。全國多個臺站在這方面也做了嘗試，吳少峰等［4］利用中國移動的138郵箱業(yè)務(wù)完成對雷達(dá)報警信息的監(jiān)控，是利用監(jiān)控log文件，但log文件不同臺站文件的個數(shù)、類型及格式不盡相同，且RDA計算機系統(tǒng)升級也將改變log文件的格式，不利于長期使用和推廣；李建勇等［5］基于中國移動的SIM卡和無線MODEN開發(fā)的雷達(dá)遠(yuǎn)程實時信息提取系統(tǒng)，能監(jiān)控到雷達(dá)的狀態(tài)信息，但也是通過監(jiān)控log文件，不同臺站的情況不同，監(jiān)控到的數(shù)據(jù)個數(shù)、種類也不同，而且同一個log文件每天產(chǎn)生一個，文件信息量大，占用資源較大，客戶端在臺站運行時偶爾會由于信息量過大而發(fā)生癱瘓現(xiàn)象，同時利用SIM卡收費成本高，也不利于臺站長期推廣使用。而本研究設(shè)計的監(jiān)控系統(tǒng)是通過讀取RDA計算機的RadarMonitor文件夾下的．dat二進制文件，此文件每個體掃6 min獨立生成一個，文件容量小，占用資源少，便于提取數(shù)據(jù)；此文件在全國SA和SB雷達(dá)RDA計算機中格式均相同，且RDA計算機升級也不會改變其格式，便于長期使用和全面推廣。本系統(tǒng)還針對雷達(dá)專用英文報警信息難以看懂的情況，將報警信息自動翻譯成中文，提供了一個直觀易懂的中文界面，方便值班人員及時并準(zhǔn)確地獲知報警信息，系統(tǒng)利用手機郵箱免費短信提醒功能間接實現(xiàn)短信報警功能，同時還擴大了接收報警短信手機郵箱的范圍，由原始單一的中國移動138郵箱升級到中國移動138郵箱、中國聯(lián)通沃郵箱和中國電信188郵箱三大運營商的手機郵箱。

1　系統(tǒng)設(shè)計原理

雷達(dá)正常運行的同時會在RDA計算機中生成相應(yīng)的后綴為．dat二進制文件，文件包含機房溫度、發(fā)射機溫度、發(fā)射機峰值功率、停機與否等多種性能參數(shù)。當(dāng)雷達(dá)設(shè)備將要發(fā)生故障前，這些參數(shù)將會發(fā)生變化，同時可能會產(chǎn)生相應(yīng)的報警文件，該系統(tǒng)將實時采集這些能反映雷達(dá)設(shè)備運行狀態(tài)的參數(shù)，并以界面的形式顯示在電腦上，同時將主要參數(shù)設(shè)置相應(yīng)的閾值，一旦參數(shù)超過或低于閾值將以聲音和短信的形式通知值班人員進行維修維護。針對繁雜難懂的英文報警文件，系統(tǒng)還增加了中文翻譯功能，在實際業(yè)務(wù)使用中更顯方便與人性化。

2　設(shè)計實現(xiàn)

該系統(tǒng)基于VS2010平臺使用C#語言開發(fā)，需要安裝net framework 4．0類庫［6］，主要由信息采集和入庫模塊、監(jiān)控和顯示模塊、報警信息中英文轉(zhuǎn)換模塊、聲音和短信報警模塊4部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2．1信息采集和入庫模塊

多普勒氣象雷達(dá)工作時會在RDA計算機的RadarMonitor文件夾下產(chǎn)生RadarStatus_*．dat 和RadarAlarm*．dat 2種文件。其中RadarStatus _*．dat文件記錄了雷達(dá)運行時的發(fā)射機溫度、發(fā)射機功率、天線功率等參數(shù)，此文件每6 min產(chǎn)生1個，RadarAlarm*．dat記錄了報警信息標(biāo)記、編號等，雷達(dá)發(fā)生異常即產(chǎn)生RadarAlarm*．dat。文件格式均為二進制，格式部分說明如下：

typedef struct

｛char STATUS_DATA［8］；

int LOCALFLG；

float XMTR_PEAK_PWR；/ /發(fā)射機峰值功率

short SysStatus；/ /1表示系統(tǒng)正常，2表示系統(tǒng)可用，3表示系統(tǒng)需要維護，4表示系統(tǒng)故障不能工作，5表示系統(tǒng)關(guān)機或者STANDBY。

···

short spare3［20］；

float XMTR_AIR_TEMP；/ /發(fā)射機空氣溫度

float SHELTER_TEMP；/ /機房溫度

｝RADAR_STATUS_DATA；

系統(tǒng)將每隔1 min查詢一次RadarMonitor文件夾是否有這2種文件，若有新文件產(chǎn)生，信息采集模塊則調(diào)用c#中的FileStream方法打開二進制文件，然后采用BinaryReader類方法將文件中的狀態(tài)參數(shù)按字節(jié)從前往后讀取。文件中的數(shù)據(jù)類型主要包含：字符char、整形int、短整形short、浮點float和數(shù)組、char數(shù)據(jù)采用ReadBytes（字節(jié)數(shù)）讀取、int數(shù)據(jù)采用ReadInt32（）、short數(shù)據(jù)采用ReadInt16（）、float數(shù)據(jù)采用ReadSingle（）方法等。部分核心代碼為：

int SEL_PATT = r．ReadInt32（）；

int IDU_TEST_DETECTIONS = r．ReadInt16（）；

float ANT_PEAK_PWR = r．ReadSingle（）；

for（int i = 0；i＜2；+ + i）｛r．ReadInt16（）；｝¨′

系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)（如系統(tǒng)噪聲、發(fā)射機溫度、發(fā)射機功率、機房溫度、停機與否等）按定義格式自動錄入數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫采用功能強大的SQLServer數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)［7 -8］，在數(shù)據(jù)庫中建立一張STATUS表來存儲狀態(tài)參數(shù)、一張ALARM表來儲存報警參數(shù)。

2．2數(shù)據(jù)監(jiān)控和顯示模塊

雷達(dá)狀態(tài)和報警信息的監(jiān)控和顯示采用可視化實時界面的形式，軟件客戶端將實時查詢數(shù)據(jù)庫中表格的最新數(shù)據(jù)，并將最新的數(shù)據(jù)讀取出來，然后顯示在實時界面上供用戶隨時查看最新狀態(tài)參數(shù)，同時可以在軟件的后臺設(shè)置相應(yīng)參數(shù)閾值（如發(fā)射機溫度不能超過44℃、發(fā)射機功率不得低于650 kW等），閾值將存在數(shù)據(jù)庫的另外一張表格上，通過修改閾值從而修改了數(shù)據(jù)庫中預(yù)存的閾值數(shù)據(jù)。軟件界面由路徑設(shè)置、文件時間、實時數(shù)據(jù)和報警信息組成，如圖2所示。

2．3報警信息中英文轉(zhuǎn)換模塊

圖2 軟件運行界面

當(dāng)雷達(dá)設(shè)備出現(xiàn)故障時會出現(xiàn)Alarm文件，Alarm文件只出現(xiàn)報警序號和報警的英文形式，而且均是大寫和縮寫，一般人難以看懂，需要人工與中文報警進行核對才能弄清楚具體報警信息的含義，這就要求機務(wù)員對英文報警信息相當(dāng)熟悉，才能快速定位，對英文基礎(chǔ)不好或剛?cè)肼毜臋C務(wù)員來說難度更大。為了解決這一難題，本系統(tǒng)將英文報警信息轉(zhuǎn)換成中文的報警信息，讓人一目了然，并快速定位故障。具體實現(xiàn)方法是采集RadarAlarm*．dat的報警序號和報警狀態(tài)參數(shù)，同時將中文報警信息整理成txt文檔，讀取中文txt文檔是調(diào)用C#類庫中的streamreader方法，為了使讀取效率更高，采用ReadLine（）方法進行逐行讀取，再提取每一行的序號部分與RadarAlarm*．dat采集到的報警號進行比對，當(dāng)序號與報警號完全相同，則調(diào)出對應(yīng)的中英文報警顯示在可視化界面上，并將中英文報警信息發(fā)送至指定的手機上。

2．4聲音和短信報警模塊

汛期新一代天氣雷達(dá)24 h連續(xù)運行，某些臺站雷達(dá)工作人員值班時間長達(dá)幾天，無法時時盯著監(jiān)控頁面，為緩解雷達(dá)保障人員值班壓力，該系統(tǒng)提供了聲音和短信自動報警的功能。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時，雷達(dá)的狀態(tài)參數(shù)會發(fā)生相應(yīng)變化，系統(tǒng)將用采集到的參數(shù)數(shù)據(jù)與用戶自身設(shè)置的閾值參數(shù)數(shù)據(jù)進行比對，一旦超過或低于閾值，軟件將發(fā)出聲音報警，同時驅(qū)動短信報警，將報警信息發(fā)送到指定的手機上。

聲音報警是通過調(diào)用System．Media類庫中的SoundPlayer方法驅(qū)動軟件的根目錄下的聲音warnsound．wav文件。發(fā)生聲音報警的同時驅(qū)動短信報警，短信報警采用的是SMTP［8 -10］協(xié)議，即郵件傳輸協(xié)議，軟件通過驅(qū)動SMTP服務(wù)器，將報警信息由qq郵箱發(fā)出，通過郵件的形式發(fā)送至指定的手機郵箱，接收短信的手機號碼只需開通郵件短信提醒功能，便可收到報警短信，接收短信的手機號碼支持移動、聯(lián)通和電信三大品牌網(wǎng)站。

目前，該系統(tǒng)已在廣東肇慶新一代天氣雷達(dá)站投入業(yè)務(wù)運行，工作狀態(tài)良好，從使用效果來看，利用本軟件對新一代天氣雷達(dá)的各種參數(shù)進行實時監(jiān)控，讓值班人員能更及時準(zhǔn)確地了解雷達(dá)運行的狀態(tài)。在雷達(dá)發(fā)生故障時能第一時間將情況告知值班人員，同時也能及時發(fā)現(xiàn)了雷達(dá)的潛在故障［11 -12］，將隱患消滅在萌芽狀態(tài)，極大地提高了雷達(dá)的保障力度和工作效率，更好地發(fā)揮了天氣雷達(dá)在災(zāi)害性天氣中的顯著作用。軟件操作方便、占用系統(tǒng)資源少、發(fā)送短信及時，適用于全國多普勒SA或SB雷達(dá)。

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中圖分類號：TP38

文獻標(biāo)識碼：A

doi：10．3868/ j．issn．1007 -6180．2016．03．020

收稿日期：2015 -08 -06