民航氣象發報線路監控程序的設計與實現

韓陽

摘要：民航青島空管站氣象臺使用置頂公司開發的統一發布平臺運行已有2年多的時間，氣象臺報文發布程序依賴于統一發布平臺。該平臺目前通過MQ和AFTN兩種方式向上海中心同時發送報文。該系統雖對報文送達的關鍵節點進行了監控，然而并沒有對發報線路本身進行監控，當AFTN線路因雷擊或其他電氣故障時不能自我感知，系統使用MQ單線路發報存在單點故障和安全風險。該文設計的監控程序很好地解決了這個問題，通過對留底文件進行特征對比與分析，自動給出AFFN線路或者MQ線路的監控結果，有助于設備維護人員及時排除安全隱患和故障，提高設備安全裕度，保障航空安全。

關鍵詞：民航;氣象報文;特征分析;線路監控

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）10-0056-02

民航氣象臺報文發送程序依賴于置頂公司開發的統一發布平臺，該平臺目前通過MQ線路和AFTN線路兩種方式對外同時發送報文。MQ線路作為主用，AFTN線路作為備用手段。青島機場夏季雷雨天氣頻發，本場觀測站諸多網絡設備面臨雷暴引起的電擊的考驗。其中，AFTN發報線路頻繁因雷擊或者其他電氣原因故障，此時報文可通過MQ線路順利發出，但是并不能發現AFTN線路故障引起的安全隱患。根據民航局有關規定，民用航空氣象設備應當遵循主用備用和應急并列的原則，一旦MQ通道故障，觀測員將無法通過統一發布平臺將氣象報文及時發出，必將造成嚴重的后果。本文設計了基于內容分析的監控軟件系統，對發報線路進行全天候監控，并自動給出監控結果，當監控到故障發生時及時發出告警，設備維護人員可以及時獲知線路狀態并進行處理。

1AFTN線路簡介

AFTN（Aeronautical Fixed Telecommunication Network）是中國民航航空固定業務電信網的英文名稱簡寫，指由各有關的航空固定電路組成的民用航空專用地面電信網，具有在相同或兼容的航空固定電臺之間提供電報或數據交換的能力。中國民航建成的電報網符合國際民航組織對AFTN電路和通信中心的技術要求，并且與國際AFTN連接，屬于全球AFTN的一部分。它采用低速電報的信息交換方法和全球統一的電報格式和通信程序。它承擔中國民用航空局管理國內與國際的空中交通管理、航行情報動態、航空氣象及民航局有關部門業務事物處理等的信息交換，是民用航空飛行安全、正常、高效和經濟運轉的保障。當民航氣象、航行報文從終端線路發出時，按照設定路由發送到中心轉報機，轉報機收到之后將按照固定的路由表進行下一步的轉發，以民航青島空管站為例，首先轉發至民航上?？展苤行?，然后轉發至北京民航總局，然后繼續轉發至國際相關民航機構，參與全球航行情報交換，同時各個終端也可以收到全球發送的航行信息交換。

目前，與我站氣象臺業務相關的AFTN線路共有8條，其中6條作為業務主用線路長期運行，2條作為備用手段隨時啟用。各條AFTN線路所承載的氣象業務各不相同，其信道號、編碼速率、數據格式、名稱代號等也不盡相同，但基本連接形式都是一樣的，即一邊連在氣象的業務終端串口上，一邊匯集在轉報機的中央控制板卡上，實行統一管理。

2AFTN留底文件的內容特征分析

根據本文所述，民航氣象報文經過AFTN線路終端計算機軟件發出以后，經過轉報機自動轉發，會在民航氣象數據庫通信機的相關目錄生成留底日志文件。經過與廠家確認和分析，留底文件名稱、內容等存在固定的特征格式。在通信機的his-tory目錄下，每條線路每日會生成一個歷史留底文件，該文件會隨著當日內發送的報文內容而不斷增長，直到當前世界協調時（UTC）自然日結束，再生成一個新的日志文件繼續留底。

其中，RTX191016.51代表一種固定的文件命名格式，RTX表示線路發送所產生的歷史留底記錄，191016代表年月日，51代表線路號為AFTN線路，每個世界協調時間日（UTC）系統會生成并記錄一個完整的留底日志文件。

對于統一發布平臺而言，正常發報時同一條METAR報文會存在兩條記錄，一條是MQ線路發到通信機，通信機發往轉報機再返回通信機的記錄，另外一條是YMC線路的發送記錄。以16日的0100時次為例，這兩條METAR記錄的內容完全一樣，但是在發送時間上存在秒級的時間差，而且系統流水號差1（MYE0009和MYE0010），這個差別特征是固定存在的，因此也就成為一個固定特征點。

根據以上內容格式分析，我們發現留底日志文件在文件命名、時間差、流水號等方面存在固定的格式特征。對于自動監控程序而言，線路每發出的一份報文，都會自動抓取相關留底日志文件，之后對文件內容進行抽取分析，對于各個固定的特征點進行特征檢查，如果對比成功則將臨時文件丟棄，如果上述的特征對比沒有成功，那么我們認為報文發送流程沒有完全按照既定程序設計完成，即可認為發報線路出現了問題，此時將會發出告警信息，相關機務人員收到告警信息后應及時對線路進行檢查。

3AFTN報文線路監控程序的設計與實現

基于以上的特征分析，本文設計實現了基于內容分析的AFTN報文線路監控程序，實現了對航空氣象報文發報線路的全天候監控，一旦AFTN發報線路因各種原因故障失效，監控程序將及時把監控結果發出給監控系統，最后由監控系統網頁進行聲音、短信、電話告警，設備值班員收到告警信息后可以及時有效地進行檢查和處理。

如圖2所示，該監控程序定時（一般是整點后10分鐘左右）進行監控。其監控原理如下：每個固定時次首先從通信機的history目錄下載當個時次的RTX.51文件到本地目錄，然后對文件進行拆解分析，檢查當前時次報文的特征格式，特征分析對比后，給出檢測結果，并將結果寫人監控系統的數據庫;程序對流水文件分析結束后將下載的臨時文件刪除，這樣做是為了防止文件讀寫沖突影響數據庫系統正常工作。經過下一步寫入數據庫相應表格之后，監控系統頁面會自動刷新，將最新感知到的監控結果進行多維展示和告警，機務值班人員收到告警信息后及時檢查和處理。

該軟件是基于Microsoft NET 4.0技術開發，可運行于安裝了.NET 4.0的Windows系統，可移植性良好，運行時需要對通信機的history目錄建立網絡磁盤映射便于下載留底文件，之后將監控結果寫入SQLServer2008數據庫，由監控網頁定時讀取數據庫給出告警。

4結束語

青島機場氣象臺使用的統一發布平臺運行已有2年多的時間，該系統同時支持MQ線路和AFTN線路發送報文，然而并沒有對發報線路自身進行監控，當AFTN線路因雷擊或其他電氣故障時不能自我感知，系統使用MQ單線路發報存在單點故障和安全風險。本文設計的監控程序很好地解決了這個問題，通過對留底文件進行特征對比與分析，自動給出AFTN線路的監控結果，助力設備維護人員及時發現問題，排除單點故障，從小處著手，解決存在的安全隱患，提高了空管運行品質，受到一致好評。

另外該軟件的可移植性良好，其內容分析的原理與手段可以進一步擴展應用于其他的設備與數據監控，因民航氣象數據業務傳輸應用較為廣泛，包括氣象雷達、氣象衛星、自動觀測、氣象報文、數值預報，包括各類硬件數據設備、傳感器設備等都可以進行特征分析與監控，本文作者下一步將開展更為深入的數據監控應用研究。