觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比軟件設(shè)計(jì)開發(fā)

葉選成，王波

觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比軟件設(shè)計(jì)開發(fā)

葉選成，王波

（民航溫州空中交通管理站氣象臺(tái)，浙江 溫州 325024）

設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)讀取同一時(shí)間點(diǎn)不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)與人工測(cè)量值并進(jìn)行自動(dòng)對(duì)比的系統(tǒng)，大大提升了機(jī)場(chǎng)氣象觀測(cè)員的對(duì)比觀測(cè)效率，根據(jù)不同的情況發(fā)出告警提醒，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

氣象觀測(cè)；數(shù)據(jù)對(duì)比；自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)；軟件功能

按規(guī)定，為了提高工作效率，機(jī)場(chǎng)氣象觀測(cè)員每天需對(duì)自動(dòng)氣象站、自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)測(cè)的基本氣象要素進(jìn)行對(duì)比，并顯示每項(xiàng)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(cè)員的實(shí)踐應(yīng)用，一致認(rèn)為該軟件系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、便捷，能解決不同設(shè)備測(cè)量的氣象數(shù)據(jù)間進(jìn)行自動(dòng)對(duì)比，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1 設(shè)計(jì)分析

1.1 氣象要素?cái)?shù)據(jù)分析

為了對(duì)氣象要素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)對(duì)比，需自動(dòng)獲取不同系統(tǒng)同一時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)，目前自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)（AWOS）及自動(dòng)氣象站（AWS）這兩個(gè)系統(tǒng)在一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)，但是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式不一樣，前者歷史數(shù)據(jù)以文件格式存儲(chǔ)，后者的歷史數(shù)據(jù)以表格方式存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中，此軟件將根據(jù)對(duì)比的時(shí)間點(diǎn)，自動(dòng)讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。而人工測(cè)量的數(shù)據(jù)需在軟件中逐條輸入。

1.2 自動(dòng)氣象觀測(cè)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(jìn)行歸類，文件以天為單位進(jìn)行命名，都是以世界時(shí)（UTC）為基準(zhǔn)時(shí)間，本應(yīng)用軟件的輸入時(shí)間以世界時(shí)（UTC）為基準(zhǔn)時(shí)間，根據(jù)輸入日期生成文件路徑，找到相應(yīng)的文件，如表1所示。

表1 自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)文件路徑及文件名解析

系統(tǒng)名稱自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng) 時(shí)制名稱世界時(shí) 對(duì)應(yīng)日期2019-07-31 文件路徑2019jul 各要素對(duì)應(yīng)的文件名PTU_R03_31.HIS（含溫度、場(chǎng)面氣壓、修正海壓、相對(duì)濕度、露點(diǎn)溫度）WIND_R03.HIS（含風(fēng)向、風(fēng)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(dòng)氣象觀測(cè)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(jiǎn)寫標(biāo)識(shí)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(shí)間可以用編程方式讀取對(duì)應(yīng)的要素值。

圖1 自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)文件部分內(nèi)容

1.3 自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)分析

自動(dòng)氣象站各數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SQL數(shù)據(jù)庫(kù)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(fēng)向風(fēng)速）、PRESS_21_2019（含場(chǎng)面氣壓、修正海壓）、HUMITEMP_21_2019（含溫度、露點(diǎn)溫度、相對(duì)濕度等）、RAIN_21_2019（含降水量），可以通過訪問數(shù)據(jù)庫(kù)讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

1.4 人工測(cè)量數(shù)據(jù)

每天在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，機(jī)場(chǎng)觀測(cè)人員分別讀取觀測(cè)場(chǎng)里的人工風(fēng)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(dòng)計(jì)算出相對(duì)濕度、露點(diǎn)溫度。具體計(jì)算公式如下：

=102［（7.5×）/（237.3+）］×6.11 （1）

式（1）中：為溫度為時(shí)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(shí)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(chǎng)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(duì)濕度=1/。

露點(diǎn)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(gè)時(shí)間（含年月日時(shí)分，以分鐘為最小單位）及人工測(cè)量的數(shù)據(jù)，根據(jù)該時(shí)間點(diǎn)，通過網(wǎng)絡(luò)讀取不同系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)各要素的值，并將同一要素值進(jìn)行比較，計(jì)算出最大差值，在界面上顯示，同時(shí)判斷各最大差值是否超出預(yù)設(shè)的值，如有超出，則會(huì)彈出告警信息，差值顯示為紅色。另外軟件對(duì)輸入的人工數(shù)據(jù)具有一定的質(zhì)量控制功能，對(duì)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(jìn)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(duì)異常情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2 功能實(shí)現(xiàn)

本軟件采用基于Microsoft Visual Studio 2010之Vb進(jìn)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(dòng)氣象觀測(cè)系相應(yīng)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(shí)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(dòng)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)的讀取與顯示，如讀取修正海壓、場(chǎng)壓、溫度、相對(duì)濕度、露點(diǎn)溫度等值，其他值讀取方法類似。

自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)讀取sql數(shù)據(jù)庫(kù)里相關(guān)表對(duì)應(yīng)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(yīng)時(shí)間點(diǎn)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(jì)算出最大差值，判斷最大差值是否超過預(yù)設(shè)的閾值，如果超過則進(jìn)行告警提示。

2.4 異常時(shí)告警方式

信息告警：MessageBox.Show("警報(bào)：氣壓數(shù)據(jù)異常，請(qǐng)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(chǔ)、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(jì)開發(fā)的機(jī)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比軟件，按要求讀取2個(gè)不同系統(tǒng)的氣象數(shù)據(jù)，與輸入的人工測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)場(chǎng)各處的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比的功能，以發(fā)現(xiàn)測(cè)量設(shè)備的異常情況。該軟件通過模擬測(cè)試及實(shí)際運(yùn)行測(cè)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(duì)比問題，基本能達(dá)到設(shè)計(jì)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(shí)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?yàn)槊窈綒庀笤O(shè)備。

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕