航空氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通信分系統(tǒng)設(shè)計(jì)解析

邢恩從

摘 要：石家莊國(guó)際機(jī)場(chǎng)目前在用的航空氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是由通信分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)分系統(tǒng)、綜合服務(wù)平臺(tái)組成，主要通過(guò)從多種渠道獲取氣象數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種后續(xù)處理，并生成相關(guān)產(chǎn)品，在保證數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)安全的前提下向更多的用戶提供氣象信息服務(wù)。其中，通信分系統(tǒng)是航空氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心組成，本文通過(guò)軟件設(shè)計(jì)的角度，從通信分系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)、規(guī)格需求、概要、詳細(xì)設(shè)計(jì)角度，通過(guò)設(shè)計(jì)小案例對(duì)通信分系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單解析，可以了解航空氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系的數(shù)據(jù)庫(kù)分系統(tǒng)、服務(wù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)完成思路。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫(kù)；通信分系統(tǒng)設(shè)計(jì)

0 引言

在中國(guó)民用航空領(lǐng)域中，航空氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)需要具有飛行氣象情報(bào)及氣象資料的交換、備供、存儲(chǔ)等能力，由相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、通信分系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫(kù)分等部分組成。石家莊正定國(guó)際機(jī)場(chǎng)目前使用的該系統(tǒng)，與民航北京氣象中心聯(lián)網(wǎng)，接收并匯交相關(guān)氣象情報(bào)及資料，向其匯交本地雷達(dá)、自觀、報(bào)文等氣象資料，同時(shí)接收其下發(fā)的國(guó)內(nèi)、國(guó)際飛行所需的綜合航空氣象情報(bào)信息，為石家莊航空安全提供保障。下面將以通信分系統(tǒng)為例，以軟件設(shè)計(jì)角度對(duì)系統(tǒng)需求、概要、詳細(xì)設(shè)計(jì)等三個(gè)階段進(jìn)行簡(jiǎn)單解析，從而更加容易理解該系統(tǒng)的通信分系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由上圖所示，石家莊機(jī)場(chǎng)的航空氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要由氣象數(shù)據(jù)收集處理和信息應(yīng)用組成，展示時(shí)氣象信息使用用戶通過(guò)局域網(wǎng)，以web網(wǎng)頁(yè)或飛行文件綜合方式獲取航空中所需氣象情報(bào)。

業(yè)務(wù)處理部分主要包括氣象數(shù)據(jù)庫(kù)和通信分系統(tǒng)，可通過(guò)通信系統(tǒng)收集處理民航報(bào)告、常規(guī)報(bào)告、自動(dòng)觀測(cè)資料（AWOS）、風(fēng)溫廓線儀、自動(dòng)站資料、Bufr資料、Grib資料、Fax資料、衛(wèi)星云圖資料、本地圖形圖像資料、多媒體資料、雷達(dá)等資料，隨后，通過(guò)預(yù)報(bào)綜合平臺(tái)及網(wǎng)頁(yè)版的形式進(jìn)行氣象信息業(yè)務(wù)的展示。數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)采用客戶機(jī)服務(wù)器方式，可對(duì)資料處理、數(shù)據(jù)庫(kù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。有資料處理子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)。

2 通信分系統(tǒng)需求設(shè)計(jì)

通信分系統(tǒng)是航空氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中最重要的組成部分，它負(fù)責(zé)全系統(tǒng)的氣象資料接收、檢查與處理、發(fā)送，及請(qǐng)求的應(yīng)答。本通信分系統(tǒng)分為通信系統(tǒng)以及監(jiān)控維護(hù)操作平臺(tái)。為數(shù)據(jù)庫(kù)分系統(tǒng)和數(shù)據(jù)交換服務(wù)器提供數(shù)據(jù)源，支持一個(gè)數(shù)據(jù)源同時(shí)向多個(gè)本地相同數(shù)據(jù)庫(kù)提供數(shù)據(jù)的功能。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)滿足了以下需求。

2.1 在通信分系統(tǒng)中需要配備一個(gè)通信前置機(jī)，數(shù)據(jù)傳輸同時(shí)支持AFTN、PSTN和網(wǎng)絡(luò)傳輸模式。

2.2 以安全可靠為重點(diǎn)，監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控的內(nèi)容出現(xiàn)異常的情況下，以聲音、閃爍或者不同顏色進(jìn)行告警。

2.3 對(duì)氣象資料的處理達(dá)到準(zhǔn)確、及時(shí)，保證地區(qū)中心通信主機(jī)與地區(qū)中心數(shù)據(jù)交換服務(wù)器上的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、完整、一致。

2.4 充分考慮操作的方便，將監(jiān)控和操作與通信分系統(tǒng)整合到一起，開(kāi)發(fā)以鼠標(biāo)為主、鍵盤(pán)為輔的圖形化操作界面。應(yīng)有詳盡的聯(lián)機(jī)操作手冊(cè)，界面設(shè)計(jì)合理，邏輯清晰，使用方便，顏色的搭配應(yīng)美觀大方。

2.5 與其他分系統(tǒng)間的接口要盡量簡(jiǎn)單，使各分系統(tǒng)故障時(shí)不影響其他分系統(tǒng)為基本考慮，并易于界定故障點(diǎn)。

2.6 利用通信中間件的開(kāi)放性，與其他分系統(tǒng)的信息傳輸，盡量采用通信中間件。

2.7 通信分系統(tǒng)應(yīng)用軟件應(yīng)設(shè)有守護(hù)程序，確保通信應(yīng)用軟件的主進(jìn)程不間斷運(yùn)行。

3 通信分系統(tǒng)概要設(shè)計(jì)

通信分系統(tǒng)在概要設(shè)計(jì)時(shí)要求有以下約束條件。

3.1 安全可靠為重點(diǎn)，對(duì)氣象資料的處理達(dá)到準(zhǔn)確、及時(shí)。

3.2 充分考慮操作的方便，將監(jiān)控和操作與通信分系統(tǒng)整合到一起，開(kāi)發(fā)以鼠標(biāo)為主、鍵盤(pán)為輔的圖形化操作界面。應(yīng)有詳盡的聯(lián)機(jī)操作手冊(cè)，界面設(shè)計(jì)合理，邏輯清晰，使用方便，顏色的搭配應(yīng)美觀大方。

3.3 與其他分系統(tǒng)間的接口要盡量簡(jiǎn)單，使各分系統(tǒng)故障時(shí)不影響其他分系統(tǒng)為基本考慮，并易于界定故障點(diǎn)。

3.4 利用通信中間件的開(kāi)放性，與其他分系統(tǒng)的信息傳輸，盡量采用通信中間件。通信分系統(tǒng)應(yīng)用軟件應(yīng)設(shè)有守護(hù)程序，確保通信應(yīng)用軟件的主進(jìn)程不間斷運(yùn)行。

4 通信分系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

通信分系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)，是根據(jù)上述功能需求書(shū)、功能規(guī)格說(shuō)明書(shū)和概要設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)完成的，對(duì)通信分系統(tǒng)各個(gè)進(jìn)程間的控制流程和數(shù)據(jù)流程，說(shuō)明了組成各個(gè)進(jìn)程的主要模塊，每個(gè)模塊的具體功能、輸入、輸出參數(shù)和數(shù)據(jù)流程，以及通信分系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)分系統(tǒng)、圖形圖象制作分系統(tǒng)之間的接口、輸入輸出、數(shù)據(jù)流程。

4.1 系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)

通信分系統(tǒng)的業(yè)務(wù)處理部分，包括通信主機(jī)上的通信軟件和通信分系統(tǒng)的監(jiān)視、維護(hù)和操作界面。業(yè)務(wù)處理部分是實(shí)時(shí)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)不同氣象要素收集、發(fā)送缺漏報(bào)文圖形文件要報(bào)處理，通過(guò)MQ管道技術(shù)和多進(jìn)程方式，提高數(shù)據(jù)處理效率，通過(guò)內(nèi)消息隊(duì)列管理，交換進(jìn)程間信息及參數(shù)。異步線路資料的發(fā)送接收；氣象資料的檢查與處理；電報(bào)公報(bào)報(bào)告信息處理；監(jiān)控、維護(hù)維修監(jiān)控平臺(tái)綜合化；MQ通道管理報(bào)文處理發(fā)送；數(shù)據(jù)庫(kù)落地文件的生成等，都是該通信子系統(tǒng)所包括的功能。

4.2 通信業(yè)務(wù)處理結(jié)構(gòu)示意圖（圖2）

4.3 通信業(yè)務(wù)處理部分功能列表

4.4 通信分系統(tǒng)起始程序（inimss）

以系統(tǒng)起始程序?yàn)槔?，該程序?qū)φ麄€(gè)分系統(tǒng)使用的全程區(qū)進(jìn)行起始，并按起始表格文件（$homw/ini/mssini.ini）的指定，在全程區(qū)生成所有表格，同時(shí)本程序還要起始作為信息交換的工作區(qū)（即各子分區(qū)）。

在本分系統(tǒng)中，大部分進(jìn)程需要使用全程區(qū)進(jìn)行控制信息（排隊(duì)）及數(shù)據(jù)信息交換。為了方便全程區(qū)的使用，在每個(gè)使用全程區(qū)的程序中需要生成一個(gè)程序頭，存放全程區(qū)各個(gè)表格的指針。對(duì)于該表格的生成，本分系統(tǒng)提供一個(gè)函數(shù)xmapse.c。xmapse.c的輸入?yún)?shù)為全程區(qū)的名字，結(jié)果是將程序頭進(jìn)行起始，而該程序頭的指針是pgl。

4.5 監(jiān)控導(dǎo)航

依據(jù)航空氣象用戶尤其是設(shè)備保障用戶的需求，提高監(jiān)控維護(hù)的直觀性和高效性，需要將運(yùn)行狀態(tài)、維護(hù)維修界面圖形化，以監(jiān)控部分導(dǎo)航條項(xiàng)為例，它提供監(jiān)控功能的總導(dǎo)航，包括進(jìn)程狀態(tài)、線路狀態(tài)、緩沖區(qū)及文件系統(tǒng)狀態(tài)、排隊(duì)狀態(tài)、MQ隊(duì)列及通道狀態(tài)，操作系統(tǒng)狀態(tài)。加載并顯示相關(guān)界面，并將通過(guò)通信鏈路接收到的后臺(tái)程序定時(shí)發(fā)送的監(jiān)視信息顯示在相關(guān)界面上。

5 結(jié)束語(yǔ)

通信分系統(tǒng)軟件是航空氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)工程中的一個(gè)重要系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，從用戶的功能需求、非功能需求和系統(tǒng)的外部接口關(guān)系為設(shè)計(jì)依據(jù)，遵循工程的總體概念、體系結(jié)構(gòu)和總體布局，完成了通信分統(tǒng)軟件進(jìn)行功能分解和部件級(jí)（CSC）模塊等設(shè)計(jì)。

通過(guò)對(duì)通信分系統(tǒng)的解讀思路，更可以完成對(duì)整個(gè)航空氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的分析，通過(guò)深入解讀分析系統(tǒng)的辦法，提高了系統(tǒng)安全，因?yàn)檫@是深入做該系統(tǒng)安全保障的重要手段。

參考文獻(xiàn)：

[1]太極計(jì)算機(jī)股份有限公司.民航氣象傳真廣播系統(tǒng)通信分系統(tǒng)使用手冊(cè)，2008，10.