淺析民航氣象觀測(cè)報(bào)文監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉敏

摘?要：民航氣象觀測(cè)報(bào)文為機(jī)場(chǎng)建設(shè)、空管運(yùn)行、飛行計(jì)劃制定以及航空飛行安全管理提供了關(guān)鍵的參考依據(jù)。目前民航氣象觀測(cè)報(bào)文傳輸過(guò)程中可能發(fā)生數(shù)據(jù)異常情況，會(huì)對(duì)航空安全運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。本文結(jié)合工作實(shí)踐，詳細(xì)探討了對(duì)氣象觀測(cè)報(bào)文的監(jiān)控與分析策略，對(duì)確保報(bào)文質(zhì)量，提高氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性與準(zhǔn)確性起到了積極的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：民航氣象;觀測(cè)報(bào)文;質(zhì)量監(jiān)控;報(bào)文交換;節(jié)點(diǎn)部署

1 緒論

航空氣象觀測(cè)報(bào)文主要包括兩種不同的形式，分別是例行觀測(cè)報(bào)告和特殊觀測(cè)報(bào)告，前者采用METAR電碼格式發(fā)布，后者也被稱為特選報(bào)，使用SPECI電碼格式向機(jī)場(chǎng)外發(fā)布。在觀測(cè)報(bào)告中包含了大量行標(biāo)規(guī)定的氣象要素信息，通過(guò)對(duì)觀測(cè)報(bào)文數(shù)據(jù)的合理分析和評(píng)價(jià)，可以得出較為準(zhǔn)確的本地機(jī)場(chǎng)氣象實(shí)時(shí)變化狀態(tài)，為包括關(guān)鍵的飛行器起降在內(nèi)的各項(xiàng)機(jī)場(chǎng)工作提供重要的氣象信息服務(wù)。

METAR報(bào)為例行發(fā)布，其間隔時(shí)間通常為30分鐘或1小時(shí);SEPCI報(bào)則根據(jù)本地出現(xiàn)的特殊氣象變化而臨時(shí)發(fā)布。隨著氣象數(shù)據(jù)庫(kù)越來(lái)越多的普及應(yīng)用，氣象觀測(cè)報(bào)文不再像以往那樣通過(guò)航空電信網(wǎng)AFTN進(jìn)行交換，而是直接與民航氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)建立連接，并在此處完成數(shù)據(jù)的錄入、存儲(chǔ)、管理和查詢的一系列操作，不僅大幅度提高了氣象數(shù)據(jù)處理分析的效率，同時(shí)也可通過(guò)日志的方式自動(dòng)記錄各種操作行為和操作的數(shù)據(jù)對(duì)象，提高了數(shù)據(jù)的可追溯性。但是作為數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，并不能夠?qū)φ麄€(gè)觀測(cè)報(bào)文的傳輸流程進(jìn)行有效的監(jiān)控，使得用戶很難掌握已發(fā)出的觀測(cè)報(bào)文的傳輸狀態(tài)，從而給數(shù)據(jù)的安全性與可靠性埋下了隱患。因此，合理的設(shè)計(jì)與利用民航氣象觀測(cè)報(bào)文監(jiān)控系統(tǒng)，具有著重要意義。

2 觀測(cè)報(bào)文交換流程

為了更好的提高氣象報(bào)文監(jiān)控系統(tǒng)的針對(duì)性，首先就需要掌握實(shí)際的觀測(cè)報(bào)文交換過(guò)程中的各個(gè)主要環(huán)節(jié)。根據(jù)機(jī)場(chǎng)相關(guān)規(guī)定，并結(jié)合筆者的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，將此流程總結(jié)如下：

（1）觀測(cè)報(bào)文的發(fā)布環(huán)節(jié)。由觀測(cè)員在編發(fā)報(bào)終端上執(zhí)行發(fā)布指令，將觀測(cè)數(shù)據(jù)按標(biāo)準(zhǔn)化格式封裝成報(bào)文后發(fā)出。發(fā)報(bào)終端機(jī)按照預(yù)定的傳輸協(xié)議，向機(jī)場(chǎng)氣象臺(tái)中的民航氣象數(shù)據(jù)庫(kù)通信機(jī)發(fā)出申請(qǐng)，在獲準(zhǔn)后構(gòu)建連接，并將此報(bào)文傳輸至通信機(jī)。

（2）作為中間節(jié)點(diǎn)的通信機(jī)在正常接收氣象觀測(cè)報(bào)文后，即可根據(jù)預(yù)定的轉(zhuǎn)報(bào)規(guī)則向本地民航氣象數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)發(fā)此報(bào)文，與此同時(shí)也將此報(bào)文通過(guò)MQ線路和AFTN線路分別上報(bào)至地區(qū)氣象中心通信機(jī)以及民航氣象中心的氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。

（3）地區(qū)氣象中心的通信機(jī)在收到機(jī)場(chǎng)氣象臺(tái)的觀測(cè)報(bào)文后，立即按照同樣的規(guī)則將該報(bào)文發(fā)送至地區(qū)氣象中心數(shù)據(jù)庫(kù)，并向民航氣象中心上報(bào)。

在整個(gè)報(bào)文交換的過(guò)程中，存在5個(gè)重要的中間節(jié)點(diǎn)，即機(jī)場(chǎng)氣象臺(tái)的通信機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)、地區(qū)氣象中心的通信機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)，以及地區(qū)氣象中心發(fā)往民航氣象中心節(jié)點(diǎn)。因此，對(duì)報(bào)文在傳輸過(guò)程中的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，必須針對(duì)這5個(gè)關(guān)鍵的中間節(jié)點(diǎn)展開(kāi)，利用掃描在節(jié)點(diǎn)主機(jī)中留底的文件內(nèi)容，即可準(zhǔn)確的了解報(bào)文在經(jīng)過(guò)不同節(jié)點(diǎn)是的操作內(nèi)容和狀態(tài)信息。

3 報(bào)文監(jiān)控方案的設(shè)計(jì)

3.1 監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的部署

對(duì)于報(bào)文交換過(guò)程中的5個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其中通信機(jī)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸壓力較大，且數(shù)據(jù)流動(dòng)性強(qiáng)，因此不適宜作為持續(xù)監(jiān)控的對(duì)象，此外民航氣象中心的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)是數(shù)據(jù)的集中備份節(jié)點(diǎn)，其數(shù)據(jù)規(guī)模過(guò)于龐大，而且是數(shù)據(jù)流動(dòng)的終點(diǎn)，因此也不適宜作為監(jiān)控對(duì)象，而機(jī)場(chǎng)氣象臺(tái)和地區(qū)氣象中心的氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)既是數(shù)據(jù)流動(dòng)的中間節(jié)點(diǎn)，又存有較為完備的數(shù)據(jù)資料，因此考慮在這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)所在機(jī)房安置監(jiān)控服務(wù)器。

3.2 系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)

3.2.1 系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的功能

監(jiān)控系統(tǒng)的功能大部分是依賴監(jiān)控節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)該節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)來(lái)識(shí)別報(bào)文是否在流轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤或丟包等情況。監(jiān)控節(jié)點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)彼此之間以及與報(bào)警服務(wù)器之間的實(shí)時(shí)通信，來(lái)獲取被監(jiān)測(cè)報(bào)文的傳輸狀態(tài)信息，同時(shí)審核該報(bào)文在通過(guò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)是否一致，如發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，則通過(guò)報(bào)警服務(wù)器向用戶發(fā)出警示。圖1給出了監(jiān)控系統(tǒng)的工作流程。

3.2.2 報(bào)文異常的識(shí)別策略

在報(bào)文監(jiān)控系統(tǒng)中，對(duì)對(duì)象報(bào)文是否正常的判斷基于兩個(gè)條件，其一是報(bào)文的傳輸軌跡是否正常，即該報(bào)文是否經(jīng)過(guò)了以上的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn);其二是報(bào)文的一致性，即根據(jù)各節(jié)點(diǎn)反饋回的報(bào)文信息判斷該報(bào)文的數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中是否發(fā)生了改變。根據(jù)這兩個(gè)條件，設(shè)定了三種報(bào)文異常的情況：當(dāng)觀測(cè)報(bào)文未到達(dá)任何關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)時(shí)，定義為“未到報(bào)”;反之若僅到達(dá)部分節(jié)點(diǎn)時(shí)，則提示“節(jié)點(diǎn)異?！?當(dāng)發(fā)現(xiàn)5個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)反饋回的報(bào)文信息發(fā)生不一致情況時(shí)，則提示用戶“數(shù)據(jù)異?！?。任何異常情況的發(fā)生都會(huì)引發(fā)系統(tǒng)的告警，若發(fā)送的報(bào)文無(wú)任何異常情況，則系統(tǒng)向用戶發(fā)出“報(bào)文已成功發(fā)送”的提示。

3.3 報(bào)文監(jiān)控機(jī)制的執(zhí)行過(guò)程

根據(jù)觀測(cè)報(bào)文的類型的不同，監(jiān)控機(jī)制也對(duì)應(yīng)分為兩種不同的模式，分別為自動(dòng)監(jiān)控和用戶觸發(fā)監(jiān)控。前者監(jiān)控的對(duì)象為整點(diǎn)或半點(diǎn)發(fā)送的例行觀測(cè)報(bào)文，后者則針對(duì)特殊情況下臨時(shí)發(fā)布的非例行報(bào)文和更正報(bào)文進(jìn)行監(jiān)控。此外系統(tǒng)也提供了數(shù)據(jù)接口與觀測(cè)發(fā)報(bào)軟件相銜接，對(duì)該軟件的發(fā)報(bào)行為進(jìn)行監(jiān)控觸發(fā)，從而提高監(jiān)控操作的自動(dòng)化水平。

3.3.1 定時(shí)監(jiān)控的輪詢方式

過(guò)于頻繁的向關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)發(fā)送監(jiān)控申請(qǐng)，將會(huì)直接影響后者的運(yùn)行效率，尤其是對(duì)于氣象數(shù)據(jù)庫(kù)而言，大量的訪問(wèn)行為還可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)出現(xiàn)異常，為了這一問(wèn)題，系統(tǒng)對(duì)于例行觀測(cè)報(bào)文的監(jiān)控采取了定時(shí)段的輪詢監(jiān)控方式，現(xiàn)以機(jī)場(chǎng)氣象臺(tái)告警服務(wù)器為例進(jìn)行介紹。

機(jī)場(chǎng)氣象臺(tái)告警服務(wù)器于整點(diǎn)前兩分鐘開(kāi)始，到下個(gè)小時(shí)的第五分鐘結(jié)束，以一分鐘時(shí)間為間隔，持續(xù)向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)起輪詢，要求這些節(jié)點(diǎn)返回本地民航氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的本次實(shí)況報(bào)文信息，如收這些報(bào)文的確認(rèn)信息并審核無(wú)誤，則向觀測(cè)終端發(fā)出報(bào)文發(fā)送正常的提示，若未收到確認(rèn)則向觀測(cè)終端發(fā)出告警提示。同理，在發(fā)送半點(diǎn)報(bào)的機(jī)場(chǎng)氣象臺(tái)告警服務(wù)器于每個(gè)半點(diǎn)前的兩分鐘開(kāi)啟輪詢，至半點(diǎn)后五分鐘結(jié)束，其流程與整點(diǎn)觀測(cè)報(bào)文監(jiān)控流程一致。此外，如果出現(xiàn)特殊情況需要補(bǔ)發(fā)報(bào)文，則可采用手動(dòng)觸發(fā)查詢模式。

3.3.2 實(shí)現(xiàn)監(jiān)控報(bào)文傳輸狀態(tài)的方式

另一種監(jiān)控模式的分類方法是根據(jù)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)所在地進(jìn)行劃分，可分為針對(duì)通信機(jī)的監(jiān)控和針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的監(jiān)控兩種。第一類監(jiān)控模式的原理是針對(duì)定時(shí)輪詢通信系統(tǒng)中的留底文件進(jìn)行遍歷，查詢其中指定報(bào)文的記錄并加以判斷是否出現(xiàn)異常。第二類就是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的文件進(jìn)行查詢，直接采用SQL語(yǔ)句查詢的方式，使用結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言根據(jù)監(jiān)控報(bào)文的站點(diǎn)名、類型和時(shí)次進(jìn)行匹配查詢從而獲取數(shù)據(jù)庫(kù)中指定報(bào)文的信息。查詢后的情況由監(jiān)控服務(wù)器通過(guò)XML方式將監(jiān)控所得的信息傳回反饋終端，同樣告警服務(wù)器對(duì)報(bào)文的內(nèi)容一致性進(jìn)行判斷，如發(fā)現(xiàn)異常則進(jìn)行告警提示。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)本系統(tǒng)的合理應(yīng)用，可有效的提高航空氣象觀測(cè)報(bào)文的監(jiān)控水平，更加及時(shí)的反饋觀測(cè)氣象報(bào)文在交換過(guò)程中出現(xiàn)的各種異常情況，極大的減少以往在觀測(cè)報(bào)文發(fā)布過(guò)程中容易出現(xiàn)的錯(cuò)漏現(xiàn)象，確保氣象數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性和一致性。目前，民航氣象觀測(cè)報(bào)文監(jiān)控系統(tǒng)仍舊屬于一種輔助監(jiān)控系統(tǒng)，尚且無(wú)法實(shí)現(xiàn)全部監(jiān)控功能的自動(dòng)化。

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