◆張明

行業(yè)與應(yīng)用安全

民航空管氣壓對比監(jiān)測的研發(fā)實現(xiàn)

◆張明

（民航空管山東分局 山東 250100）

民航氣象地面觀測業(yè)務(wù)作為航空氣象的重要組成部分，在保障安全飛行工作中起到越來越重要的作用，特別是其提供的氣壓觀測數(shù)據(jù)，需要具有可靠性、準確性、有效性。本文介紹分析了民航空管氣壓對比監(jiān)測的方法和原理，以及據(jù)此開發(fā)的氣壓對比監(jiān)測軟件，可實現(xiàn)對多套氣象觀測系統(tǒng)氣壓數(shù)據(jù)的對比監(jiān)測，并保障數(shù)據(jù)的有效性、準確性和可靠性，對異常數(shù)據(jù)具有報警和記錄功能，以科技手段提升安全生產(chǎn)運行保障能力。

氣壓對比監(jiān)測；自動觀測；空管氣象觀測

氣象因素對民用航空正常安全運行影響日益加大，民航氣象觀測數(shù)據(jù)在其中起到非常重要的作用。構(gòu)建氣象觀測數(shù)據(jù)的設(shè)備系統(tǒng)，做好氣象觀測數(shù)據(jù)信息的監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患和數(shù)據(jù)差錯、缺失或數(shù)據(jù)變化異常等情況，保證相關(guān)數(shù)據(jù)的準確性，有利于降低觀測錯情率，防止不安全事件的發(fā)生，提高氣象觀測的工作質(zhì)量，更好地保障飛行安全。

飛機在起飛、降落和空中飛行的每個階段都會受到風、氣溫、氣壓等各個氣象要素的影響，為此，民航空管氣象觀測部門配備了主備氣象觀測系統(tǒng)，為各個運行單位提供相應(yīng)的氣象觀測數(shù)據(jù)。為了向使用部門提供高質(zhì)量的氣象觀測數(shù)據(jù)，我們開發(fā)了基于主備氣象觀測數(shù)據(jù)系統(tǒng)對比監(jiān)控的觀測數(shù)據(jù)終端。

氣象觀測提供的修正海平面氣壓值是影響飛行安全的重要氣象要素之一，本文就其中氣壓對比監(jiān)測的功能軟件實現(xiàn)進行討論。

1 行業(yè)要求及相關(guān)標準依據(jù)

系統(tǒng)研制過程中，依據(jù)《民用航空氣象地面觀測規(guī)范》、《民航空管系統(tǒng)不安全事件標準》、《民用航空自動氣象觀測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》等文件。為加強民航氣象觀測工作，確保機場氣壓數(shù)據(jù)的準確性，切實保障航空飛行的安全，民航局空管局專門下發(fā)了《關(guān)于加強機場氣壓數(shù)據(jù)比對工作的通知》，對氣壓數(shù)據(jù)觀測和提供工作作出明確要求：

（1）各氣象運行單位應(yīng)配備氣壓數(shù)據(jù)實時比對系統(tǒng)或軟件。該系統(tǒng)或軟件應(yīng)具有將多個氣壓測量設(shè)備的實時數(shù)據(jù)進行比對的功能，當比對差值達到閾值時進行告警，閾值不應(yīng)大于2百帕。

（2）各氣象運行單位應(yīng)配備編發(fā)機場天氣報告氣壓數(shù)據(jù)比對系統(tǒng)或軟件。該系統(tǒng)或軟件應(yīng)具有編發(fā)機場天氣報告時采集的氣壓數(shù)據(jù)與前次數(shù)據(jù)進行比對的功能，當比對差值達到閾值時進行告警，閾值不應(yīng)大于2百帕。

2 系統(tǒng)概述

目前該系統(tǒng)接入的觀測系統(tǒng)有MIDASIV自動氣象觀測系統(tǒng)、AMS-Ⅱ自動氣象觀測系統(tǒng)和振筒氣壓儀，系統(tǒng)通過獲得它們提供的氣象觀測資料，提取QNH氣壓數(shù)據(jù)，進行實時對比檢測，當這三套系統(tǒng)提供的QNH數(shù)據(jù)相差大于等于2百帕時，系統(tǒng)通過使用聲音和界面告警的形式提醒觀測員注意QNH數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，從而啟動相應(yīng)的氣象觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)異常處置程序。

本氣壓數(shù)據(jù)獲取及對比監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計有如下功能：

2.1 每端氣壓數(shù)據(jù)變化監(jiān)測

系統(tǒng)根據(jù)相應(yīng)規(guī)范和規(guī)定要求，對三個數(shù)據(jù)獲取來源的氣壓數(shù)據(jù)進行各自數(shù)據(jù)變化的對比監(jiān)測，其監(jiān)測分為兩個方面，一是對比監(jiān)測每一數(shù)據(jù)來源數(shù)據(jù)的相鄰整點的修正海平面氣壓值，如果出現(xiàn)其差值大于等于2百帕的情況時，進行告警信息發(fā)送并在日志文件中記錄相應(yīng)時間和數(shù)值、數(shù)據(jù)來源；二是根據(jù)設(shè)置的時間間隔，在其時間間隔內(nèi)，發(fā)生修正海平面氣壓值變化大于等于2百帕時，進行告警信息發(fā)送并在日志文件中記錄相應(yīng)時間和數(shù)值、數(shù)據(jù)來源。

2.2 不同來源的修正海平面氣壓數(shù)據(jù)對比監(jiān)測

同時對MIDAS IV自動氣象觀測系統(tǒng)、AMS-Ⅱ自動氣象觀測系統(tǒng)和振筒氣壓儀，提供的“修正海壓值”進行實時對比。當某一個數(shù)據(jù)來源的“修正海壓值”與另外兩個的修正海壓差值大于等于2百帕時，則進行告警信息發(fā)送并記錄相應(yīng)時間、各數(shù)據(jù)來源及其數(shù)據(jù)。

2.3 修正海平面氣壓數(shù)據(jù)異常告警

告警信息產(chǎn)生時，相應(yīng)的告警程序會通過聲音和界面信息告警提示用戶檢查，告警持續(xù)到數(shù)據(jù)正常為止。界面上提供有靜音按鈕，用戶可在出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常后通過此按鈕靜音。

3 方案設(shè)計與實現(xiàn)

該軟件硬件連接結(jié)構(gòu)圖如圖1。

圖1 QNH數(shù)值對比監(jiān)測總體設(shè)計框圖

3.1 修正海平面氣壓數(shù)據(jù)獲取

修正海平面氣壓數(shù)據(jù)獲取來自三個不同的系統(tǒng)：

（1）振筒氣壓儀

目前使用的振筒氣壓儀具有串口數(shù)據(jù)通信功能，通過RS-232口，經(jīng)過詢問可以提供修正海平面氣壓等數(shù)據(jù)。程序設(shè)計中由數(shù)據(jù)對比監(jiān)測服務(wù)器通過輪詢方式，獲取修正海平面氣壓數(shù)據(jù)，并進行對比檢測。當輪詢超出一定時間無數(shù)據(jù)后，進入相應(yīng)告警程序。

在實際使用中需要提前關(guān)注振筒氣壓儀的時間校時，防止因“振筒氣壓儀”時間不準，造成系統(tǒng)告警。

（2）AMS-Ⅱ自動氣象觀測系統(tǒng)

AMS-Ⅱ自動觀測系統(tǒng)按照網(wǎng)絡(luò) UDP 傳輸協(xié)議向局域網(wǎng)中廣播數(shù)據(jù)流，每隔 5 秒，發(fā)出一次數(shù)據(jù)流字串。數(shù)據(jù)流字串以****zdgc開頭，以####為結(jié)束標記。每個要素之間用@字符隔開，各要素值放在“=”后面。由于設(shè)備故障或其他原因?qū)е略撘厝笔Щ蛉睖y，該要素的值為“////”。

本軟件接收該UDP廣播數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進行解析判斷，進行質(zhì)量控制后，將合規(guī)修正海平面氣壓數(shù)據(jù)供下一步對比監(jiān)測，當數(shù)據(jù)采集次數(shù)缺失情況達到一定閾值時，啟動相應(yīng)的告警程序。

（3）MIDASIV自動觀測系統(tǒng)

通過對MIDASIV自動觀測系統(tǒng)CDU進行相關(guān)配置，確保其提供的，“自觀數(shù)據(jù)流”可以從CDU發(fā)出，經(jīng)過TS-16的串口輸出后，經(jīng)串口服務(wù)器以TCP傳輸協(xié)議輸出。

其數(shù)據(jù)格式要符合《中華人民共和國民用航空行業(yè)標準》的第 9 部分：自動氣象觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸出格式所規(guī)定的數(shù)據(jù)格式，具體可參照該標準的內(nèi)容。

本軟件接收到數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進行解析判斷，進行質(zhì)量控制后，將合規(guī)修正海平面氣壓數(shù)據(jù)供下一步對比監(jiān)測，當數(shù)據(jù)采集次數(shù)缺失情況達到一定閾值時，啟動相應(yīng)的告警程序。

3.2 數(shù)據(jù)顯示

該程序具有簡單顯示功能，顯示各數(shù)據(jù)來源相應(yīng)的氣壓數(shù)據(jù)和時間，并在數(shù)據(jù)需要告警時，通過判斷，配合告警信息對異常數(shù)據(jù)進行標紅（圖2）。

圖2 顯示功能

3.3 告警與歷史記錄

告警線程收到各監(jiān)測對比線程發(fā)來的消息時，將根據(jù)相應(yīng)的告警信息，將告警信息和需要記錄的時間、修正海平面氣壓等數(shù)據(jù)資料記錄入告警日志文檔，并進行聲音告警及相應(yīng)的信息提示，以提醒值班人員啟動相應(yīng)的處置程序。

4 結(jié)束語

該氣壓對比檢查程序?qū)崟r采集各觀測設(shè)備提供的實時氣壓數(shù)據(jù)并進行實時對比監(jiān)測，當氣壓數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時，可以及時進行告警。同時，類似程序可以對MIDASIV自動觀測系統(tǒng)和AMS-Ⅱ自動觀測系統(tǒng)提供其他氣象要素進行類似的對比監(jiān)測告警，更好地以科技手段，提高氣象要素異常變化的監(jiān)測能力，降低相關(guān)工作人員的勞動強度和運行成本，確保氣象觀測數(shù)據(jù)的有效性、準確性和可靠性，提高飛行工作的安全運行保障能力。

[1]VaisalaVaisala用戶手冊.2014.12.

[2]AMS-II自動氣象觀測軟件手冊說明書.

[3]宋文英，吳明江，陳柏堃，等.氣象測報地面信息化數(shù)據(jù)處理技術(shù)[J].氣象科技，2011（5）.