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    機場自觀 QNH 值實時監控告警系統的設計與應用

    熱度0票  瀏覽103次 時間:2017年5月10日 09:31

    摘要:為了解決機場自動氣象觀測系統中的 QNH 值常常出現的誤報
    漏報等現象,本文設計了一套 QNH值實時監控告警系統。該系統利
    用 RS-232 串口通訊分別收集跑道數據和振筒氣壓儀數據,實時判
    斷 QNH 差值是否正常,并在手機客戶端顯示監控狀態。通過一定
    時間的測試,驗證了該系統的可靠性。

    【關鍵詞】QNH 值 監控告警 RS-232 app 客戶
    1 背景介紹
    修正海平面氣壓 (QNH) 是機場自動觀測
    系統中非常重要的探測資料,是航空器著陸時
    的重要參考數據。世界民航空難史里,許多災
    難是因為氣壓數據的誤差而導致的。因此,
    QNH 值的準確性將直接影響到飛行安全,涉
    及到無數乘客的生命財產安全。
    通常,QNH 值是由位于跑道附近的傳感
    器采集的氣壓原始數據經過機房服務器程序修
    正而得到的。為了解決自觀數據 QNH 值出現
    的誤報漏報等現象,實現自我監控等功能,本
    文設計了一套 QNH 值實時監控告警系統。該
    系統如圖 1 所示,分為三部分:數據采集單元、
    數據處理單元、數據顯示單元。
    2 數據采集單元
    數據采集單元負責機場 QNH 值和振筒氣
    壓儀 QNH 值的采集和傳輸。
    機場原始機場 QNH 值可由自觀機房服務
    器提供,服務器可利用 RS-232 串口定時輸出
    含有 QNH 值的報文,通過格式解析即可獲取。
    振筒氣壓儀 QNH 值由 XDY-03 型雙振筒
    氣壓儀獲取。該氣壓儀是以兩只振筒壓力傳感
    器為基礎,高性能單片微處理器為核心的數字
    化智能儀器,具有測量準確度高、可靠性好等
    優點,基于 RS-232 串口可與計算機等設備連
    接通訊。
    獲取 QNH 值的口令為“r”,而該 QNH
    值只能代表氣壓儀所在地點的 QFE 值,不能
    直接對比計算。為了保證氣壓儀數據的準確性,
    每隔半年送回廠家做儀器校準。
    3 數據處理單元
    數據處理單元負責與數據采集單元通訊,
    計算對比 QNH 值,生成監控信息,存儲原始
    數據,以及對數據顯示單元開放端口推送數據。
    該單元所有功能由一臺服務器承擔完成。
    服務器程序設計流程 :

    為了解決機場自動氣象觀測
    系統中的 QNH 值常常出現的誤報
    漏報等現象,本文設計了一套 QNH
    值實時監控告警系統。該系統利
    用 RS-232 串口通訊分別收集跑道
    數據和振筒氣壓儀數據,實時判
    斷 QNH 差值是否正常,并在手機
    客戶端顯示監控狀態。通過一定
    時間的測試,驗證了該系統的可
    靠性。
    (1)程序啟動后,判斷用戶界面輸入的
    參數。若參數無誤,則啟動任務線程。
    (2)程序開始從指定的串口讀取原始數
    據,添加時間戳,保存在本地,以便發生故障
    時查詢分析。
    (3)根據特定格式,程序分別提取機場
    QNH 值和振筒氣壓儀 QNH 值。
    (4)修正同化 QNH 值,計算判斷,生
    成監控信息。
    (5)響應手機客戶端的 socket 連接請求,
    實時發布監控信息。
    參數設置。自觀系統的 port server 的串口
    參數為:9600,N,8,1。振筒氣壓儀的串口
    參數為:2400,N,8,1;XDY-03 型雙振筒
    氣壓儀只能提供 QFE 值,需要乘以系數才能
    換算成 QNH 值,該系數默認為 1.003;設置
    發送“r”命令的間隔時間,默認為 30 秒;設
    置 QNH 值的合理上下限范圍;設置兩個 QNH
    值的差值預警閾值。
    參數配置完成,點擊運行按鍵,程序啟動,
    同時后臺將啟動兩條線程。
    線程 1:
    用于接受兩個串口數據,分析格式,提
    取修正 QNH 值,判斷 QNH 值是否有效,計
    算QNH的差值,生成監控信息,發送給線程2;
    每條串口數據,保存在磁盤日志,如圖4所示;
    經過計算和判斷后生成的三類信息:數據丟失
    告警、差值過大告警、數據正常。
    線程 2:
    用于開放對外服務端口 ( 該系統默認值為
    9010) 和手機客戶端建立 socket 連接,并實時
    發送最新的監控信息。為了減小服務器的壓力,
    該系統將 socket 連接對象上限設為 10。每隔 5
    分鐘,該線程向各個客戶端發送詢問消息,若
    對方無回執,則在 socket 列表里剔除該對象,
    回收資源。
    4 數據顯示單元
    數據顯示單元負責與服務器通訊,顯示
    實時監控信息,發出告警信息。該系統基于安
    卓 4.0 版本開發了手機客戶端。當手機和服務
    器都處于同一局域網內便可訪問實時數據和獲
    取監控信息。
    當客戶端接受到含有數據丟失告警和差
    值過大告警的監控信息后,手機會彈出置頂提
    示信息提醒用戶注意。在客戶端界面上,黃色
    表示數據丟失告警,紅色表示差值過大告警,
    綠色表示正常。
    5 測試驗證
    該系統在開發調試完成后,經過了 3 個
    月的測試驗證。其中,發現了一些問題,并及
    時解決,完善了整個系統。整個測試過程中,
    出現了程序 BUG、串口松動、通訊線路故障
    等問題。其中多數問題是因為編寫的程序中有
    BUG 而導致的。通過一定時間調試后,系統
    趨于穩定,在業務應用中逐漸發揮作用。如,
    6 月一次振筒氣壓儀出現故障,系統成功發出
    告警,使值班人員及時發現和排除了故障。
    6 總結
    本文設計的機場自動氣象觀測站 QNH 值
    實時監控告警系統,采用數據對比方式,在
    手機客戶端聯網顯示,并實現了對機場跑道
    QNH 值的實時監控與告警功能。系統通過長
    時間的測試驗證了其可靠性,降低了 QNH 值
    誤報漏報的故障率,并在業務運行中逐漸應用
    開來,提高了安全生產效益。
    參考文獻
    [1]林銳,韓永泉.高質量程序設計指南:C++/
    C 語 言 .( 第 3 版 )[M]. 電 子 工 業 出 版
    社 ,2012(412).
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    系統數據輸出格式 ][Z]. 中國空中交通管
    理局 ,2011.MH/T 4016.9-2011.
    作者單位
    1. 中國民用航空西南地區空中交通空管局氣
    象中心 四川省成都市 610225
    2. 中國民用航空華北地區空中交通空管局氣
    象中心 北京市 100621



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