高空氣象探測系統(tǒng)軟件的使用體會(huì)與改進(jìn)探討

李斌 魏璐 周曉湘 潘心順

摘 要：在高空探測系統(tǒng)中，高空氣象探測系統(tǒng)軟件屬重要組成部分，目前在全國各高空站L波段高空氣象探測系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，并取得不錯(cuò)探測效果。本文將會(huì)對高空氣象探測系統(tǒng)軟件概述，并提出改進(jìn)對策。

關(guān)鍵詞：高空氣象探測系統(tǒng)；軟件使用；改進(jìn)對策

L波段屬于高空氣象探測系統(tǒng)中常用的一個(gè)波段，可有效提高高空探測質(zhì)量。通過對高空氣象探測系統(tǒng)軟件進(jìn)行改造后，使其具有操作簡便快捷、界面直觀、運(yùn)行穩(wěn)定、可靠等特點(diǎn)，更好滿足高空氣象探測系統(tǒng)需求。

1.高空氣象探測系統(tǒng)軟件概述

1.1功能模塊

L波段高空氣象探測系統(tǒng)軟件選擇在Windows操作系統(tǒng)下借助BorlandC+ +語言編程，并選擇圖形化操作界面。實(shí)際上，高空氣象探測系統(tǒng)軟件主要由放球程序、小球凈舉力計(jì)算程序和數(shù)據(jù)處理程序等3個(gè)子程序組成。在高空氣象探測系統(tǒng)軟件使用過程中，為能夠?qū)ζ溆行д{(diào)整，還引入數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換軟件，在格式調(diào)整前實(shí)現(xiàn)探空數(shù)據(jù)有效兼容。

1.2放球程序

在高空氣象探測系統(tǒng)軟件中，該程序肩負(fù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)錄取任務(wù)，氣球飛行時(shí)一般不受控。因此對放球程序設(shè)計(jì)時(shí)，要有效提高放球程序可靠性，避免由于程序崩潰而導(dǎo)致探測數(shù)據(jù)丟失。放球程序包括：（1）基本功能。放球程序可準(zhǔn)確接收地面瞬時(shí)值數(shù)據(jù)與探空儀基測數(shù)據(jù)和探空儀下傳探空數(shù)據(jù)。放球軟件借助計(jì)算機(jī)串行口（RS-232）對探空解碼器和雷達(dá)傳輸來溫、壓、濕數(shù)據(jù)和球坐標(biāo)等數(shù)據(jù)收集和保存。放球程序中測風(fēng)球坐標(biāo)（采樣仰角、方位、時(shí)間、距離）、探空數(shù)據(jù)（采樣溫度、氣壓、時(shí)間、濕度）數(shù)據(jù)等，都需要采用單精度浮點(diǎn)數(shù)，方便后續(xù)計(jì)算工作，確保計(jì)算精準(zhǔn)度。同時(shí)，每組雷達(dá)傳輸探空數(shù)據(jù)都要錄取，一般會(huì)每分鐘和每秒對球坐標(biāo)數(shù)據(jù)錄取。（2）功能示例。地面參數(shù)輸入：對于高空氣象探測系統(tǒng)軟件，需按照要求把臺(tái)站基本信息、地面瞬時(shí)觀測值、地面基測值、臺(tái)站值班人員等信息輸入放球軟件中，特殊情況還要人工對補(bǔ)放小球數(shù)據(jù)錄入；探空曲線顯示與處理。可借助顯示處理模塊把探空數(shù)據(jù)以探空曲線形式呈現(xiàn)，并對數(shù)據(jù)相應(yīng)處理，準(zhǔn)確識(shí)別異常數(shù)據(jù)。（3）異常事件處理。如雷達(dá)需補(bǔ)放小球或在低空丟失目標(biāo)時(shí)，要借助補(bǔ)放小球數(shù)據(jù)輸入模塊來輸入小球測風(fēng)數(shù)據(jù)，一般要求補(bǔ)放數(shù)據(jù)要超過40min記錄，選擇自動(dòng)計(jì)算小球凈舉力功能，以確保記錄數(shù)據(jù)真實(shí)性和準(zhǔn)確性。

1.3數(shù)據(jù)處理程序

數(shù)據(jù)處理軟件通過對放球軟件在磁盤上保存數(shù)據(jù)文件讀取，并通過對這些數(shù)據(jù)分析，得到各種氣象產(chǎn)品報(bào)表圖形，對這些氣象產(chǎn)品打印、顯示和保存。該過程中還要借助異常處理模塊對異常數(shù)據(jù)處理，如探測數(shù)據(jù)缺測處理，用戶可借助鼠標(biāo)對探空曲線功能修改，異常處理模塊上一般會(huì)顯示氣壓-時(shí)間、溫度-時(shí)間、濕度-時(shí)間等曲線，然后用戶可以根據(jù)實(shí)際情況來對數(shù)據(jù)修改，如果溫、壓、濕數(shù)據(jù)出現(xiàn)可信度差或連續(xù)失測情況，可根據(jù)現(xiàn)行高空氣象探測的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)缺測處理，提高探測結(jié)果真實(shí)性、準(zhǔn)確性。

2.高空氣象探測系統(tǒng)軟件改進(jìn)對策

2.1在“放球軟件”上添加基值測定保存功能

L波段高空氣象探測系統(tǒng)中，“放球軟件”完成了高空實(shí)時(shí)探測雷達(dá)控制、數(shù)據(jù)錄取、數(shù)據(jù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)曲線平滑糾錯(cuò)等，而“基值測定”是重要工作。如數(shù)據(jù)顯示為氣壓982.9hPa，溫度29.4℃，濕度82%下的基值測定記錄，但由于操作失誤，又打開“基測”開關(guān)，并嚴(yán)格按相關(guān)步驟進(jìn)入“基值測定記錄”界面，得到儀器值發(fā)生改變得到全新溫壓濕數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)顯示氣壓983.0hPa，溫度29.5℃，濕度83%下基值測定記錄。此時(shí)要重新輸入干球氣壓表附溫、溫度及氣壓讀數(shù)，得到正確變量，稍有疏忽，就有可能施放不合格儀器，影響測試最終結(jié)果。

基值測定通常是在探空儀施放前對其相關(guān)參數(shù)調(diào)整，只有參數(shù)符合要求后才允許投放。如探空儀基值測定結(jié)果不滿足要求則不能施放，如未對探空儀基值測定，嚴(yán)禁“放球”操作。對于下述幾種情況會(huì)出現(xiàn)基值測定數(shù)據(jù)丟失，放球前，不小心關(guān)閉“放球軟件”，致使計(jì)算機(jī)突然死機(jī)，對于這種現(xiàn)象只有通過基值重新測定給予解決，但是基值測定往往需要消耗5-10分鐘，影響放球及時(shí)性，致使相關(guān)信息無法得到及時(shí)探測，可以借助基值測定保存功能對基值測定數(shù)據(jù)保存，下次就可以直接調(diào)用，提高了基值測定保存功能使用效率。

2.2對單獨(dú)測風(fēng)放球時(shí)間訂正

高空氣象探測系統(tǒng)中，放球時(shí)間并非施放氣球北京時(shí)間，而指放球瞬間，在“放球軟件”中，按下“確定放球”鍵探測系統(tǒng)軟件復(fù)位時(shí)間、開始觀測的時(shí)刻是否與氣球被施放的時(shí)刻保持同步，而值班用的通信設(shè)、惡劣天氣、值班員間協(xié)調(diào)配合等都是誘發(fā)放球時(shí)間不同步的因素。實(shí)際上，放球時(shí)間不同步問題包括“晚按放球鍵”和“早按放球鍵”有兩情況，早按放球鍵主要是按下“確定放球”鍵時(shí)，氣球未能夠被同時(shí)施放，而是延遲一段時(shí)間才施放；而“晚按放球鍵”通常與其相關(guān)。上述兩種放球時(shí)間不同步現(xiàn)象都有可能導(dǎo)致整份記錄結(jié)果出現(xiàn)偏差。在高空氣象探測系統(tǒng)軟件中，綜合測風(fēng)可以對放球時(shí)間有效訂正，而單獨(dú)測風(fēng)具備該功能，因此需要對單獨(dú)測風(fēng)放球時(shí)間訂正。

2.3增加測風(fēng)秒數(shù)據(jù)查詢和探空秒數(shù)據(jù)查詢時(shí)的選中標(biāo)識(shí)功能

在高空氣象探測系統(tǒng)軟件中，測風(fēng)秒數(shù)據(jù)查詢和探空秒數(shù)據(jù)查詢功能是每天探測過程中應(yīng)用最多一個(gè)功能，是對數(shù)據(jù)飛（非）點(diǎn)查詢、確定、刪除關(guān)鍵。而測風(fēng)秒數(shù)據(jù)查詢和探空秒數(shù)據(jù)查詢中所涉及數(shù)據(jù)為秒數(shù)據(jù)，具有非常大數(shù)據(jù)量，傳統(tǒng)系統(tǒng)軟件中只支持時(shí)間欄的選中標(biāo)識(shí)，但不存在表格區(qū)分，無法一目確定一行數(shù)據(jù)，增加某一飛（非）點(diǎn)數(shù)據(jù)差距查詢?nèi)肆臀锪ΑＬ娇招盘?hào)接收不理想時(shí)，會(huì)導(dǎo)致飛（非）點(diǎn)增多，致使測風(fēng)和探空數(shù)據(jù)要分別查詢、刪除，該過程中將會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間和精力。如果增加測風(fēng)秒數(shù)據(jù)查詢和探空秒數(shù)據(jù)查詢時(shí)選中標(biāo)識(shí)功能，將會(huì)使各時(shí)段所對應(yīng)要素值一目了然，值班員可在短時(shí)間內(nèi)對飛（非）點(diǎn)確定和處理。同理增加可以對秒數(shù)據(jù)刪除功能，可根據(jù)數(shù)據(jù)查詢結(jié)果對飛（非）點(diǎn)準(zhǔn)確刪除。

2.4增加一鍵獲取整月探空數(shù)據(jù)功能

對于高空氣象探測系統(tǒng)而言，每月都需要按照要求對整月探空數(shù)據(jù)資料打包上傳，通常，一個(gè)月會(huì)產(chǎn)生1000個(gè)左右數(shù)據(jù)文件，并把它們按文件類型分別存儲(chǔ)于相對應(yīng)8個(gè)指定目錄中，每月底都需要從這8個(gè)文件夾中篩選出整月探空數(shù)據(jù)文件，該過程中所產(chǎn)生工作量非常大，而且易出現(xiàn)錯(cuò)漏現(xiàn)象。此時(shí)，在高空氣象探測系統(tǒng)軟件中增加一鍵獲取整月探空數(shù)據(jù)功能，既有效降低工作人員工作量，又避免出現(xiàn)上傳資料錯(cuò)漏現(xiàn)象。

3.高空氣象探測系統(tǒng)軟件未來發(fā)展設(shè)想

在系統(tǒng)監(jiān)控與數(shù)據(jù)處理過程中，高空氣象探測系統(tǒng)軟件與目前實(shí)際要求還存在差距，因此要對高空氣象探測系統(tǒng)軟件優(yōu)化、改造和升級。對現(xiàn)有文件存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)查詢方式改造，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控，并對探測數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程調(diào)用，以更好滿足時(shí)代發(fā)展需求。高空氣象探測系統(tǒng)軟件未來發(fā)展設(shè)想包括以下方面：（1）完善高空氣象探測數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)接口，使其更好滿足不同高空探測業(yè)務(wù)需求；（2）分別開發(fā)秒級探測數(shù)據(jù)存儲(chǔ)資料數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)運(yùn)行與臺(tái)站值班操作日志數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)、雷達(dá)監(jiān)控狀態(tài)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)等3套數(shù)據(jù)庫；（3）開發(fā)基于CS數(shù)據(jù)庫管理軟件，以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)編輯、統(tǒng)計(jì)查詢、添加、刪除、備份等功能。

4.結(jié)語

高空氣象探測工作過程中，經(jīng)常遇到各種各樣突發(fā)問題影響探測工作效果，此時(shí)就要根據(jù)高空氣象探測系統(tǒng)軟件實(shí)際使用情況對其相應(yīng)改進(jìn)，有效提高高空氣象探測系統(tǒng)軟件運(yùn)行效率，確保探測結(jié)果真實(shí)性、準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

[1]李媛.高空氣象探測接收端中頻信號(hào)處理技術(shù)研究[D].南京郵電大學(xué)，2016.

作者簡介

李斌（1986-）男，漢，甘肅隴南市人，本科，助理工程師，從事綜合觀測。