民航空管气压对比监测的研发实现

◆张明

行业与应用安全

民航空管气压对比监测的研发实现

◆张明

（民航空管山东分局 山东 250100）

民航气象地面观测业务作为航空气象的重要组成部分，在保障安全飞行工作中起到越来越重要的作用，特别是其提供的气压观测数据，需要具有可靠性、准确性、有效性。本文介绍分析了民航空管气压对比监测的方法和原理，以及据此开发的气压对比监测软件，可实现对多套气象观测系统气压数据的对比监测，并保障数据的有效性、准确性和可靠性，对异常数据具有报警和记录功能，以科技手段提升安全生产运行保障能力。

气压对比监测；自动观测；空管气象观测

气象因素对民用航空正常安全运行影响日益加大，民航气象观测数据在其中起到非常重要的作用。构建气象观测数据的设备系统，做好气象观测数据信息的监控，及时发现设备隐患和数据差错、缺失或数据变化异常等情况，保证相关数据的准确性，有利于降低观测错情率，防止不安全事件的发生，提高气象观测的工作质量，更好地保障飞行安全。

飞机在起飞、降落和空中飞行的每个阶段都会受到风、气温、气压等各个气象要素的影响，为此，民航空管气象观测部门配备了主备气象观测系统，为各个运行单位提供相应的气象观测数据。为了向使用部门提供高质量的气象观测数据，我们开发了基于主备气象观测数据系统对比监控的观测数据终端。

气象观测提供的修正海平面气压值是影响飞行安全的重要气象要素之一，本文就其中气压对比监测的功能软件实现进行讨论。

1 行业要求及相关标准依据

系统研制过程中，依据《民用航空气象地面观测规范》、《民航空管系统不安全事件标准》、《民用航空自动气象观测系统技术规范》等文件。为加强民航气象观测工作，确保机场气压数据的准确性，切实保障航空飞行的安全，民航局空管局专门下发了《关于加强机场气压数据比对工作的通知》，对气压数据观测和提供工作作出明确要求：

（1）各气象运行单位应配备气压数据实时比对系统或软件。该系统或软件应具有将多个气压测量设备的实时数据进行比对的功能，当比对差值达到阈值时进行告警，阈值不应大于2百帕。

（2）各气象运行单位应配备编发机场天气报告气压数据比对系统或软件。该系统或软件应具有编发机场天气报告时采集的气压数据与前次数据进行比对的功能，当比对差值达到阈值时进行告警，阈值不应大于2百帕。

2 系统概述

目前该系统接入的观测系统有MIDASIV自动气象观测系统、AMS-Ⅱ自动气象观测系统和振筒气压仪，系统通过获得它们提供的气象观测资料，提取QNH气压数据，进行实时对比检测，当这三套系统提供的QNH数据相差大于等于2百帕时，系统通过使用声音和界面告警的形式提醒观测员注意QNH数据出现异常，从而启动相应的气象观测系统数据异常处置程序。

本气压数据获取及对比监测系统设计有如下功能：

2.1 每端气压数据变化监测

系统根据相应规范和规定要求，对三个数据获取来源的气压数据进行各自数据变化的对比监测，其监测分为两个方面，一是对比监测每一数据来源数据的相邻整点的修正海平面气压值，如果出现其差值大于等于2百帕的情况时，进行告警信息发送并在日志文件中记录相应时间和数值、数据来源；二是根据设置的时间间隔，在其时间间隔内，发生修正海平面气压值变化大于等于2百帕时，进行告警信息发送并在日志文件中记录相应时间和数值、数据来源。

2.2 不同来源的修正海平面气压数据对比监测

同时对MIDAS IV自动气象观测系统、AMS-Ⅱ自动气象观测系统和振筒气压仪，提供的“修正海压值”进行实时对比。当某一个数据来源的“修正海压值”与另外两个的修正海压差值大于等于2百帕时，则进行告警信息发送并记录相应时间、各数据来源及其数据。

2.3 修正海平面气压数据异常告警

告警信息产生时，相应的告警程序会通过声音和界面信息告警提示用户检查，告警持续到数据正常为止。界面上提供有静音按钮，用户可在出现数据异常后通过此按钮静音。

3 方案设计与实现

该软件硬件连接结构图如图1。

图1 QNH数值对比监测总体设计框图

3.1 修正海平面气压数据获取

修正海平面气压数据获取来自三个不同的系统：

（1）振筒气压仪

目前使用的振筒气压仪具有串口数据通信功能，通过RS-232口，经过询问可以提供修正海平面气压等数据。程序设计中由数据对比监测服务器通过轮询方式，获取修正海平面气压数据，并进行对比检测。当轮询超出一定时间无数据后，进入相应告警程序。

在实际使用中需要提前关注振筒气压仪的时间校时，防止因“振筒气压仪”时间不准，造成系统告警。

（2）AMS-Ⅱ自动气象观测系统

AMS-Ⅱ自动观测系统按照网络 UDP 传输协议向局域网中广播数据流，每隔 5 秒，发出一次数据流字串。数据流字串以****zdgc开头，以####为结束标记。每个要素之间用@字符隔开，各要素值放在“=”后面。由于设备故障或其他原因导致该要素缺失或缺测，该要素的值为“////”。

本软件接收该UDP广播数据后，对数据进行解析判断，进行质量控制后，将合规修正海平面气压数据供下一步对比监测，当数据采集次数缺失情况达到一定阈值时，启动相应的告警程序。

（3）MIDASIV自动观测系统

通过对MIDASIV自动观测系统CDU进行相关配置，确保其提供的，“自观数据流”可以从CDU发出，经过TS-16的串口输出后，经串口服务器以TCP传输协议输出。

其数据格式要符合《中华人民共和国民用航空行业标准》的第 9 部分：自动气象观测系统数据输出格式所规定的数据格式，具体可参照该标准的内容。

本软件接收到数据后，对数据进行解析判断，进行质量控制后，将合规修正海平面气压数据供下一步对比监测，当数据采集次数缺失情况达到一定阈值时，启动相应的告警程序。

3.2 数据显示

该程序具有简单显示功能，显示各数据来源相应的气压数据和时间，并在数据需要告警时，通过判断，配合告警信息对异常数据进行标红（图2）。

图2 显示功能

3.3 告警与历史记录

告警线程收到各监测对比线程发来的消息时，将根据相应的告警信息，将告警信息和需要记录的时间、修正海平面气压等数据资料记录入告警日志文档，并进行声音告警及相应的信息提示，以提醒值班人员启动相应的处置程序。

4 结束语

该气压对比检查程序实时采集各观测设备提供的实时气压数据并进行实时对比监测，当气压数据出现异常时，可以及时进行告警。同时，类似程序可以对MIDASIV自动观测系统和AMS-Ⅱ自动观测系统提供其他气象要素进行类似的对比监测告警，更好地以科技手段，提高气象要素异常变化的监测能力，降低相关工作人员的劳动强度和运行成本，确保气象观测数据的有效性、准确性和可靠性，提高飞行工作的安全运行保障能力。

[1]VaisalaVaisala用户手册.2014.12.

[2]AMS-II自动气象观测软件手册说明书.

[3]宋文英，吴明江，陈柏堃，等.气象测报地面信息化数据处理技术[J].气象科技，2011（5）.