CINRAD雷達(dá)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

郭春輝，袁微，周彥

（肇慶市氣象局，廣東肇慶 526000）

?

CINRAD雷達(dá)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

郭春輝，袁微，周彥

（肇慶市氣象局，廣東肇慶 526000）

摘 要：基于C#編程方式對(duì)新一代多普勒天氣雷達(dá)設(shè)備運(yùn)行時(shí)的系統(tǒng)噪聲、發(fā)射機(jī)功率、天線功率、雷達(dá)常數(shù)、地物對(duì)消、發(fā)射機(jī)溫度、機(jī)房溫度、停機(jī)與否等重要性能參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)對(duì)雷達(dá)專用英文報(bào)警進(jìn)行中文翻譯。系統(tǒng)能及時(shí)獲取雷達(dá)設(shè)備運(yùn)行時(shí)的各種參數(shù)，并將異常參數(shù)及結(jié)果以聲音和短信方式通知值班人員，有助于值班人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理故障，將隱患消除在萌芽狀態(tài)，提高保障效率和力度，并進(jìn)一步提高雷達(dá)的業(yè)務(wù)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用；多普勒雷達(dá)；雷達(dá)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)；中文翻譯；報(bào)警

郭春輝（1888年生），男，助理工程師，學(xué)士，主要從事新一代天氣雷達(dá)探測(cè)業(yè)務(wù)工作。E - mail：137483520＠qq．com

郭春輝，袁微，周彥．CINRAD雷達(dá)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］．廣東氣象，2016，38（3）：74 -76．

新一代多普勒天氣雷達(dá)及組網(wǎng)的建成，大大地提高了短時(shí)臨近預(yù)報(bào)水平［1］，同時(shí)也對(duì)新一代天氣雷達(dá)的正常運(yùn)行提出了更高的要求。但雷達(dá)系統(tǒng)極為復(fù)雜［2］，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間長，意味著雷達(dá)機(jī)務(wù)人員面臨著更大的保障壓力，通過軟件系統(tǒng)對(duì)雷達(dá)運(yùn)行狀態(tài)協(xié)助監(jiān)控是最具實(shí)時(shí)性、靈活性、高效性的方法。為有效保障新一代天氣雷達(dá)的正常運(yùn)行，在第一時(shí)間讓雷達(dá)技術(shù)人員獲取雷達(dá)運(yùn)行狀態(tài)信息，不僅可以降低維護(hù)成本，還能提高工作效率，因此雷達(dá)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)對(duì)臺(tái)站維護(hù)保障工作非常重要［3］。全國多個(gè)臺(tái)站在這方面也做了嘗試，吳少峰等［4］利用中國移動(dòng)的138郵箱業(yè)務(wù)完成對(duì)雷達(dá)報(bào)警信息的監(jiān)控，是利用監(jiān)控log文件，但log文件不同臺(tái)站文件的個(gè)數(shù)、類型及格式不盡相同，且RDA計(jì)算機(jī)系統(tǒng)升級(jí)也將改變log文件的格式，不利于長期使用和推廣；李建勇等［5］基于中國移動(dòng)的SIM卡和無線MODEN開發(fā)的雷達(dá)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)信息提取系統(tǒng)，能監(jiān)控到雷達(dá)的狀態(tài)信息，但也是通過監(jiān)控log文件，不同臺(tái)站的情況不同，監(jiān)控到的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)、種類也不同，而且同一個(gè)log文件每天產(chǎn)生一個(gè)，文件信息量大，占用資源較大，客戶端在臺(tái)站運(yùn)行時(shí)偶爾會(huì)由于信息量過大而發(fā)生癱瘓現(xiàn)象，同時(shí)利用SIM卡收費(fèi)成本高，也不利于臺(tái)站長期推廣使用。而本研究設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)是通過讀取RDA計(jì)算機(jī)的RadarMonitor文件夾下的．dat二進(jìn)制文件，此文件每個(gè)體掃6 min獨(dú)立生成一個(gè)，文件容量小，占用資源少，便于提取數(shù)據(jù)；此文件在全國SA和SB雷達(dá)RDA計(jì)算機(jī)中格式均相同，且RDA計(jì)算機(jī)升級(jí)也不會(huì)改變其格式，便于長期使用和全面推廣。本系統(tǒng)還針對(duì)雷達(dá)專用英文報(bào)警信息難以看懂的情況，將報(bào)警信息自動(dòng)翻譯成中文，提供了一個(gè)直觀易懂的中文界面，方便值班人員及時(shí)并準(zhǔn)確地獲知報(bào)警信息，系統(tǒng)利用手機(jī)郵箱免費(fèi)短信提醒功能間接實(shí)現(xiàn)短信報(bào)警功能，同時(shí)還擴(kuò)大了接收?qǐng)?bào)警短信手機(jī)郵箱的范圍，由原始單一的中國移動(dòng)138郵箱升級(jí)到中國移動(dòng)138郵箱、中國聯(lián)通沃郵箱和中國電信188郵箱三大運(yùn)營商的手機(jī)郵箱。

1　系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

雷達(dá)正常運(yùn)行的同時(shí)會(huì)在RDA計(jì)算機(jī)中生成相應(yīng)的后綴為．dat二進(jìn)制文件，文件包含機(jī)房溫度、發(fā)射機(jī)溫度、發(fā)射機(jī)峰值功率、停機(jī)與否等多種性能參數(shù)。當(dāng)雷達(dá)設(shè)備將要發(fā)生故障前，這些參數(shù)將會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警文件，該系統(tǒng)將實(shí)時(shí)采集這些能反映雷達(dá)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)，并以界面的形式顯示在電腦上，同時(shí)將主要參數(shù)設(shè)置相應(yīng)的閾值，一旦參數(shù)超過或低于閾值將以聲音和短信的形式通知值班人員進(jìn)行維修維護(hù)。針對(duì)繁雜難懂的英文報(bào)警文件，系統(tǒng)還增加了中文翻譯功能，在實(shí)際業(yè)務(wù)使用中更顯方便與人性化。

2　設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)基于VS2010平臺(tái)使用C#語言開發(fā)，需要安裝net framework 4．0類庫［6］，主要由信息采集和入庫模塊、監(jiān)控和顯示模塊、報(bào)警信息中英文轉(zhuǎn)換模塊、聲音和短信報(bào)警模塊4部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2．1信息采集和入庫模塊

多普勒氣象雷達(dá)工作時(shí)會(huì)在RDA計(jì)算機(jī)的RadarMonitor文件夾下產(chǎn)生RadarStatus_*．dat 和RadarAlarm*．dat 2種文件。其中RadarStatus _*．dat文件記錄了雷達(dá)運(yùn)行時(shí)的發(fā)射機(jī)溫度、發(fā)射機(jī)功率、天線功率等參數(shù)，此文件每6 min產(chǎn)生1個(gè)，RadarAlarm*．dat記錄了報(bào)警信息標(biāo)記、編號(hào)等，雷達(dá)發(fā)生異常即產(chǎn)生RadarAlarm*．dat。文件格式均為二進(jìn)制，格式部分說明如下：

typedef struct

｛char STATUS_DATA［8］；

int LOCALFLG；

float XMTR_PEAK_PWR；/ /發(fā)射機(jī)峰值功率

short SysStatus；/ /1表示系統(tǒng)正常，2表示系統(tǒng)可用，3表示系統(tǒng)需要維護(hù)，4表示系統(tǒng)故障不能工作，5表示系統(tǒng)關(guān)機(jī)或者STANDBY。

···

short spare3［20］；

float XMTR_AIR_TEMP；/ /發(fā)射機(jī)空氣溫度

float SHELTER_TEMP；/ /機(jī)房溫度

｝RADAR_STATUS_DATA；

系統(tǒng)將每隔1 min查詢一次RadarMonitor文件夾是否有這2種文件，若有新文件產(chǎn)生，信息采集模塊則調(diào)用c#中的FileStream方法打開二進(jìn)制文件，然后采用BinaryReader類方法將文件中的狀態(tài)參數(shù)按字節(jié)從前往后讀取。文件中的數(shù)據(jù)類型主要包含：字符char、整形int、短整形short、浮點(diǎn)float和數(shù)組、char數(shù)據(jù)采用ReadBytes（字節(jié)數(shù)）讀取、int數(shù)據(jù)采用ReadInt32（）、short數(shù)據(jù)采用ReadInt16（）、float數(shù)據(jù)采用ReadSingle（）方法等。部分核心代碼為：

int SEL_PATT = r．ReadInt32（）；

int IDU_TEST_DETECTIONS = r．ReadInt16（）；

float ANT_PEAK_PWR = r．ReadSingle（）；

for（int i = 0；i＜2；+ + i）｛r．ReadInt16（）；｝¨′

系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)（如系統(tǒng)噪聲、發(fā)射機(jī)溫度、發(fā)射機(jī)功率、機(jī)房溫度、停機(jī)與否等）按定義格式自動(dòng)錄入數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫采用功能強(qiáng)大的SQLServer數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)［7 -8］，在數(shù)據(jù)庫中建立一張STATUS表來存儲(chǔ)狀態(tài)參數(shù)、一張ALARM表來儲(chǔ)存報(bào)警參數(shù)。

2．2數(shù)據(jù)監(jiān)控和顯示模塊

雷達(dá)狀態(tài)和報(bào)警信息的監(jiān)控和顯示采用可視化實(shí)時(shí)界面的形式，軟件客戶端將實(shí)時(shí)查詢數(shù)據(jù)庫中表格的最新數(shù)據(jù)，并將最新的數(shù)據(jù)讀取出來，然后顯示在實(shí)時(shí)界面上供用戶隨時(shí)查看最新狀態(tài)參數(shù)，同時(shí)可以在軟件的后臺(tái)設(shè)置相應(yīng)參數(shù)閾值（如發(fā)射機(jī)溫度不能超過44℃、發(fā)射機(jī)功率不得低于650 kW等），閾值將存在數(shù)據(jù)庫的另外一張表格上，通過修改閾值從而修改了數(shù)據(jù)庫中預(yù)存的閾值數(shù)據(jù)。軟件界面由路徑設(shè)置、文件時(shí)間、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和報(bào)警信息組成，如圖2所示。

2．3報(bào)警信息中英文轉(zhuǎn)換模塊

圖2 軟件運(yùn)行界面

當(dāng)雷達(dá)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)出現(xiàn)Alarm文件，Alarm文件只出現(xiàn)報(bào)警序號(hào)和報(bào)警的英文形式，而且均是大寫和縮寫，一般人難以看懂，需要人工與中文報(bào)警進(jìn)行核對(duì)才能弄清楚具體報(bào)警信息的含義，這就要求機(jī)務(wù)員對(duì)英文報(bào)警信息相當(dāng)熟悉，才能快速定位，對(duì)英文基礎(chǔ)不好或剛?cè)肼毜臋C(jī)務(wù)員來說難度更大。為了解決這一難題，本系統(tǒng)將英文報(bào)警信息轉(zhuǎn)換成中文的報(bào)警信息，讓人一目了然，并快速定位故障。具體實(shí)現(xiàn)方法是采集RadarAlarm*．dat的報(bào)警序號(hào)和報(bào)警狀態(tài)參數(shù)，同時(shí)將中文報(bào)警信息整理成txt文檔，讀取中文txt文檔是調(diào)用C#類庫中的streamreader方法，為了使讀取效率更高，采用ReadLine（）方法進(jìn)行逐行讀取，再提取每一行的序號(hào)部分與RadarAlarm*．dat采集到的報(bào)警號(hào)進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)序號(hào)與報(bào)警號(hào)完全相同，則調(diào)出對(duì)應(yīng)的中英文報(bào)警顯示在可視化界面上，并將中英文報(bào)警信息發(fā)送至指定的手機(jī)上。

2．4聲音和短信報(bào)警模塊

汛期新一代天氣雷達(dá)24 h連續(xù)運(yùn)行，某些臺(tái)站雷達(dá)工作人員值班時(shí)間長達(dá)幾天，無法時(shí)時(shí)盯著監(jiān)控頁面，為緩解雷達(dá)保障人員值班壓力，該系統(tǒng)提供了聲音和短信自動(dòng)報(bào)警的功能。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，雷達(dá)的狀態(tài)參數(shù)會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，系統(tǒng)將用采集到的參數(shù)數(shù)據(jù)與用戶自身設(shè)置的閾值參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，一旦超過或低于閾值，軟件將發(fā)出聲音報(bào)警，同時(shí)驅(qū)動(dòng)短信報(bào)警，將報(bào)警信息發(fā)送到指定的手機(jī)上。

聲音報(bào)警是通過調(diào)用System．Media類庫中的SoundPlayer方法驅(qū)動(dòng)軟件的根目錄下的聲音warnsound．wav文件。發(fā)生聲音報(bào)警的同時(shí)驅(qū)動(dòng)短信報(bào)警，短信報(bào)警采用的是SMTP［8 -10］協(xié)議，即郵件傳輸協(xié)議，軟件通過驅(qū)動(dòng)SMTP服務(wù)器，將報(bào)警信息由qq郵箱發(fā)出，通過郵件的形式發(fā)送至指定的手機(jī)郵箱，接收短信的手機(jī)號(hào)碼只需開通郵件短信提醒功能，便可收到報(bào)警短信，接收短信的手機(jī)號(hào)碼支持移動(dòng)、聯(lián)通和電信三大品牌網(wǎng)站。

目前，該系統(tǒng)已在廣東肇慶新一代天氣雷達(dá)站投入業(yè)務(wù)運(yùn)行，工作狀態(tài)良好，從使用效果來看，利用本軟件對(duì)新一代天氣雷達(dá)的各種參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，讓值班人員能更及時(shí)準(zhǔn)確地了解雷達(dá)運(yùn)行的狀態(tài)。在雷達(dá)發(fā)生故障時(shí)能第一時(shí)間將情況告知值班人員，同時(shí)也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)了雷達(dá)的潛在故障［11 -12］，將隱患消滅在萌芽狀態(tài)，極大地提高了雷達(dá)的保障力度和工作效率，更好地發(fā)揮了天氣雷達(dá)在災(zāi)害性天氣中的顯著作用。軟件操作方便、占用系統(tǒng)資源少、發(fā)送短信及時(shí)，適用于全國多普勒SA或SB雷達(dá)。

參考文獻(xiàn)：

［1］許小峰．中國新一代多普勒天氣雷達(dá)網(wǎng)的建設(shè)與技術(shù)應(yīng)用［J］．中國工程科學(xué)，2003，5（6）：8 -14．

［2］何建新．現(xiàn)代天氣雷達(dá)［M］．成都：電子科技大學(xué)出版社，2002．

［3］郭澤勇，曾廣宇，黃裔誠，等．天氣雷達(dá)故障案例采集平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］．廣東氣象，2015，37（3）：72 -76．

［4］吳少峰，羅森波，胡東明，等．基于手機(jī)郵箱監(jiān)控天氣雷達(dá)運(yùn)行狀態(tài)的方法［J］．氣象研究與應(yīng)用，2012，33 （4）：70 -73．

［5］李建勇，敖振浪，譚鑒榮，等．雷達(dá)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)信息提取及顯示系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)［J］．廣東氣象，2007，28（4）：8 -10．

［6］明日科技．C#從入門到精通［M］．北京：清華大學(xué)出版社，2012．

［7］蔡錦輝，林國平．利用SQL Server2000建立遙測(cè)資料數(shù)據(jù)庫［J］．廣東氣象，2005，27（2）：44 -45．

［8］羅鳴．氣象自動(dòng)站數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］．廣東氣象，2012，34（4）：57 -58．

［8］張鵬，楊文嘉．SMTP、POP3協(xié)議解析及實(shí)戰(zhàn)［J］．科技信息，2008（12）：30 -31．

［10］張玉東．基于SMTP或者C#類發(fā)送郵件原理及其實(shí)現(xiàn)［J］．電腦知識(shí)與技術(shù)，2008（34）：1630 -1632．

［11］周欽強(qiáng)，敖振浪，雷衛(wèi)延，等．天氣雷達(dá)探測(cè)網(wǎng)交互式故障應(yīng)急響應(yīng)平臺(tái)［J］．廣東氣象，2011，33（3）：58 -58．

［12］李泳澤，黃衛(wèi)東，陳雨林，等．天氣雷達(dá)天伺系統(tǒng)的虛警故障分析［J］．廣東氣象，2012，34（6）：61 -63．

中圖分類號(hào)：TP38

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10．3868/ j．issn．1007 -6180．2016．03．020

收稿日期：2015 -08 -06