葉選成，王波

觀測數(shù)據(jù)對比軟件設(shè)計開發(fā)

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

氣象觀測；數(shù)據(jù)對比；自動氣象觀測系統(tǒng)；軟件功能

按規(guī)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(tǒng)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(shè)置閾值，將根據(jù)不同的情況發(fā)出告警提醒。通過觀測員的實踐應用，一致認為該軟件系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、便捷，能解決不同設(shè)備測量的氣象數(shù)據(jù)間進行自動對比，具有較高的實際應用價值。

1 設(shè)計分析

1.1 氣象要素數(shù)據(jù)分析

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

1.2 自動氣象觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析

1.2.1 文件路徑及文件名解析

通過查找數(shù)據(jù)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(jù)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(tǒng)文件路徑及文件名解析

系統(tǒng)名稱自動氣象觀測系統(tǒng) 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(shù)據(jù)文件格式分析

自動氣象觀測系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)文件，文件中的數(shù)據(jù)以可讀的ASCII碼保存，以制表符為數(shù)據(jù)間隔，如數(shù)據(jù)不夠，以空格代替，以PTU_03_31.his文件舉例，文件中的部分內(nèi)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(shù)據(jù)類型，第二開始至結(jié)尾為每行的數(shù)據(jù)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(tǒng)歷史數(shù)據(jù)文件部分內(nèi)容

1.3 自動氣象站數(shù)據(jù)分析

自動氣象站各數(shù)據(jù)存儲在SQL數(shù)據(jù)庫的各表里，各表分類以年為結(jié)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(shù)據(jù)庫讀取相應的數(shù)據(jù)。

1.4 人工測量數(shù)據(jù)

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(shù)據(jù)、氣壓數(shù)據(jù)、干球溫度、濕球溫度、最高最低溫度及降水量后，將數(shù)據(jù)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(shù)。

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(shù)據(jù)，根據(jù)該時間點，通過網(wǎng)絡(luò)讀取不同系統(tǒng)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(shè)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(shù)據(jù)具有一定的質(zhì)量控制功能，對輸入的數(shù)據(jù)明顯超出常規(guī)范圍的，如溫度超出50 ℃的，將進行告警提示，保證數(shù)據(jù)可靠。此外軟件還具有歷史數(shù)據(jù)檢索查詢功能，對異常情況進行統(tǒng)計。

2 功能實現(xiàn)

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(jù)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(guān)數(shù)據(jù)并顯示

自動氣象觀測數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)讀取sql數(shù)據(jù)庫里相關(guān)表對應字段的數(shù)據(jù)即可。

2.3 三處數(shù)值的最大差值

用上述方法取得三處的相關(guān)數(shù)據(jù)后，首先判斷相應時間點的各處數(shù)據(jù)是否為空，如果有空值，則告警；如果都有數(shù)據(jù)，計算出最大差值，判斷最大差值是否超過預設(shè)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(shù)據(jù)異常，請檢查","氣壓數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢及歷史數(shù)據(jù)表格制作等功能。

3 結(jié)束語

本文設(shè)計開發(fā)的機場觀測數(shù)據(jù)對比軟件，按要求讀取2個不同系統(tǒng)的氣象數(shù)據(jù)，與輸入的人工測量數(shù)據(jù)進行對比，實現(xiàn)了對機場各處的觀測數(shù)據(jù)進行對比的功能，以發(fā)現(xiàn)測量設(shè)備的異常情況。該軟件通過模擬測試及實際運行測試，系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，能解決日常工作中所需的氣象數(shù)據(jù)對比問題，基本能達到設(shè)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(yè)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(shè)備。

〔編輯：嚴麗琴〕