CINRAD/CA/CD雷達(dá)綜合監(jiān)控及故障報警系統(tǒng)設(shè)計

李翠翠，李 艷，馮和平，楊 哲，楊 亭

(1.貴州省大氣探測技術(shù)與保障中心，貴州 貴陽 550081；2.貴州航天林泉電機(jī)有限公司，貴州 貴陽 550001)

CINRAD/CA/CD雷達(dá)綜合監(jiān)控及故障報警系統(tǒng)設(shè)計

李翠翠1，李 艷1，馮和平2，楊 哲1，楊 亭1

(1.貴州省大氣探測技術(shù)與保障中心，貴州 貴陽 550081；2.貴州航天林泉電機(jī)有限公司，貴州 貴陽 550001)

針對貴州省新一代天氣雷達(dá)設(shè)備老化、故障頻發(fā)，雷達(dá)型號不統(tǒng)一，信號處理器不同和文件傳輸?shù)葐栴}，通過定時對報警文件、產(chǎn)品文件、基數(shù)據(jù)文件和狀態(tài)文件進(jìn)行監(jiān)控分析，發(fā)現(xiàn)雷達(dá)故障、文件生成及文件傳輸異常時，將故障相關(guān)信息及文件異常信息存入數(shù)據(jù)庫，采用GSM MODEM技術(shù)進(jìn)行短信報警，同時在頁面上顯示故障和異常信息。該系統(tǒng)的使用有利于及時處理故障，提高雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸率、業(yè)務(wù)可用性，本系統(tǒng)同時具備雷達(dá)技術(shù)資料共享、故障查詢統(tǒng)計、用戶統(tǒng)一管理功能，實現(xiàn)全省新一代天氣雷達(dá)監(jiān)測報警平臺統(tǒng)一化模式。

雷達(dá);綜合監(jiān)控;故障報警;數(shù)據(jù)庫;GSM MODEM

1 引言

新一代天氣雷達(dá)在氣象預(yù)警、短時及臨近預(yù)報服務(wù)中發(fā)揮著重要作用，確保雷達(dá)的準(zhǔn)確、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行是氣象預(yù)報預(yù)警服務(wù)的基礎(chǔ)。目前，貴州省已建了8部新一代天氣雷達(dá)，雷達(dá)型號分為CINRAD/CA和CINRAD/CD，其中遵義、興義、都勻、畢節(jié)4部雷達(dá)運(yùn)行時間長達(dá)十多年，設(shè)備老化嚴(yán)重，故障隱患多，特別是2016年重大故障頻發(fā)，雷達(dá)技術(shù)保障人員需及時處理雷達(dá)故障。

近年來，貴州省已有部分臺站自行開發(fā)了一些終端報警和文件監(jiān)控系統(tǒng)。這些軟件存在的問題是：由于貴州省新一代天氣雷達(dá)型號不統(tǒng)一，信號處理器不同，開發(fā)的報警系統(tǒng)不能推廣使用；同時，文件監(jiān)控系統(tǒng)對文件傳輸數(shù)量上沒有進(jìn)行判斷控制。因此，針對這些問題，提出了CINRAD/CA/CD雷達(dá)綜合監(jiān)控及故障報警系統(tǒng)設(shè)計。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)硬件部分包括計算機(jī)、GSM MODEM、串口線、電源線。

系統(tǒng)軟件按功能劃分為5個模塊，即故障報警、文件監(jiān)控、資料共享、查詢統(tǒng)計及用戶管理。故障報警和文件監(jiān)控模塊，實現(xiàn)對故障報警文件、產(chǎn)品文件、基數(shù)據(jù)文件及狀態(tài)文件的監(jiān)測分析，發(fā)現(xiàn)故障或異常，存入數(shù)據(jù)庫、發(fā)短信報警，同時在頁面上進(jìn)行顯示；資料共享主要實現(xiàn)雷達(dá)相關(guān)技術(shù)資料文件的共享；查詢統(tǒng)計模塊實現(xiàn)所有雷達(dá)故障及雷達(dá)文件傳輸異常的查詢統(tǒng)計；用戶管理模塊主要包括用戶登錄安全設(shè)置，用戶添加、刪除、信息修改。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.1 System architecture block diagram

3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 開發(fā)環(huán)境

系統(tǒng)開發(fā)工具采用Dreamweaver CS6、phpStudy，開發(fā)語言采用html、css3、php、javascript等，數(shù)據(jù)庫采用MYSQL，系統(tǒng)服務(wù)器由IIS和phpStudy搭建實現(xiàn)。

3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)功能及雷達(dá)型號的不同，需創(chuàng)建4個數(shù)據(jù)庫表，分別是CA雷達(dá)故障信息表、CD雷達(dá)故障信息表、文件監(jiān)控信息表及用戶管理表。CA雷達(dá)故障信息表包括的字段：序號(主鍵、自動增加)、站名、站號、日期、時間、報警信息、報警碼、故障類型、故障部位、狀態(tài)；CD雷達(dá)故障信息表包括的字段：序號(主鍵、自動增加)、站名、站號、日期、時間、報警信息、故障部位、狀態(tài)；文件監(jiān)控信息表包括的字段：序號(主鍵、自動增加)、站名、站號、型號、日期、時間、文件類型、狀態(tài)；用戶管理表：單位、職位、姓名、密碼、電話。

3.3 PHP定時執(zhí)行任務(wù)

Windows下PHP定時執(zhí)行任務(wù)的方法主要有3個：Windows系統(tǒng)執(zhí)行計劃任務(wù)，shell腳本定時觸發(fā)，set_time_limit(0)、ignore_user_abort(true)、sleep()循環(huán)執(zhí)行。本系統(tǒng)采用第3種方法實現(xiàn)每6min訪問一次故障報警文件、產(chǎn)品文件、基數(shù)據(jù)文件及狀態(tài)文件。

3.4 GSM MODEM工作原理

GSM的短信息業(yè)務(wù)SMS利用信令信道傳輸，不用撥號建立連接，把要發(fā)的信息加上目的地址發(fā)送到短信息服務(wù)中心，經(jīng)短消息服務(wù)中心完成存儲后再發(fā)給最終的信宿[1]。短信發(fā)送結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 短信發(fā)送結(jié)構(gòu)圖Fig.2 SMS sending architecture diagram

3.4.1 AT指令 AT指令是GSM MODEM通信接口的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可通過終端設(shè)備來控制短消息業(yè)務(wù)。AT指令的格式：AT+指令字符(參數(shù))。AT指令種類比較多，本系統(tǒng)使用AT指令實現(xiàn)測試連接及短信的發(fā)送功能，因此使用的指令：AT測試連接、AT+CSCA短信中心號、AT+CMGS發(fā)送短信息、AT+CMGF短信格式。

3.4.2 信息編碼、解碼 GSM MODEM對SMS的控制有3種途徑：基于AT指令的TextMode、Block Mode和基于AT指令的PDU Mode。TextMode相對簡單，只能發(fā)送ASCII，不能發(fā)送中文Unicode碼；Block Mode需手機(jī)廠家提供驅(qū)動支持；PDU Mode已經(jīng)取代了Block Mode，被廣泛應(yīng)用。

發(fā)送短信的PDU編碼主要包括：短信中心號碼信息、短信首字節(jié)、目標(biāo)號碼信息、協(xié)議標(biāo)示符、數(shù)據(jù)的編碼方式、短信內(nèi)容等；接收短信的PDU編碼主要包括：短信中心號碼信息、協(xié)議標(biāo)示符、數(shù)據(jù)的編碼方式、短信內(nèi)容等[2]。發(fā)送和接收短信息內(nèi)容均被轉(zhuǎn)化成十六進(jìn)制編碼進(jìn)行傳送。

4 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

4.1 故障報警的實現(xiàn)

CINRAD/CD雷達(dá)每隔30 s生成一個報警文件，若每30 s監(jiān)測一次該文件報虛警較多，而CINRAD/CA雷達(dá)每天發(fā)生故障時才會生成報警文件，當(dāng)天再發(fā)生故障更新報警文件。本系統(tǒng)根據(jù)文件的特點(diǎn)并結(jié)合實際需求，要求臺站每6 min上傳一次報警文件，系統(tǒng)定時去服務(wù)器指定目錄下訪問并解析報警文件。雷達(dá)故障報警流程及六盤水雷達(dá)故障信息頁面顯示如圖3和圖4所示。

圖3 雷達(dá)故障報警流程圖Fig.3 Radar fault alarm flow chart

4.2 文件監(jiān)控的實現(xiàn)

文件監(jiān)控功能主要實現(xiàn)對產(chǎn)品文件、基數(shù)據(jù)文件、狀態(tài)文件的生成或傳輸情況的監(jiān)控，系統(tǒng)每6 min訪問一次省級服務(wù)器，通過文件生成時間與上次文件生成時間進(jìn)行差值計算，若時間差值大于6 min，雷達(dá)體掃異常，短信報警，否則處理的文件數(shù)量與規(guī)定的文件數(shù)量進(jìn)行比較，若沒有達(dá)到規(guī)定的數(shù)量，用系統(tǒng)時間與文件上次生成時間進(jìn)行差值計算，若時間差值大于10 min[3]，文件傳輸異常，短信報警，否則定時訪問省級服務(wù)器。雷達(dá)文件監(jiān)控流程圖及文件傳輸異常信息頁面顯示圖如圖5和圖6所示。

4.3 文件共享功能

文件共享功能開發(fā)采用的技術(shù)相對簡單，實現(xiàn)上主要用到了文件的上傳、下載及連接，但該功能的作用非常重要。貴州省雷達(dá)站工作人員調(diào)動頻繁，部分雷達(dá)機(jī)務(wù)人員首次承擔(dān)該項工作，而雷達(dá)是大型裝備，需掌握維護(hù)維修的技術(shù)非常多，因此通過網(wǎng)絡(luò)文件共享功能，將雷達(dá)定標(biāo)的相關(guān)技術(shù)文件、各雷達(dá)站近5 a來故障總結(jié)分析文件等進(jìn)行共享，方便雷達(dá)站工作人員下載學(xué)習(xí)，不斷提高雷達(dá)故障維護(hù)維修水平。

4.4 查詢統(tǒng)計功能

查詢統(tǒng)計功能在實現(xiàn)上主要用到數(shù)據(jù)庫查詢技術(shù)，通過對站名、站號、型號、日期、故障類型及故障部位一種或多種查詢條件進(jìn)行查詢。該功能方便省級雷達(dá)技術(shù)保障人員和臺站機(jī)務(wù)人員了解雷達(dá)故障頻發(fā)點(diǎn)，有針對性的進(jìn)行備件倉儲。

圖4 六盤水雷達(dá)故障信息頁面顯示Fig.4 Liupanshui radar fault information page

圖5 雷達(dá)文件監(jiān)控流程圖Fig.5 Radar file monitoring flow chart

圖6 文件傳輸異常信息頁面顯示Fig.6 File transfer exception information page

4.5 用戶管理功能

用戶管理功能主要包括用戶的添加、刪除、信息的修改。用戶信息包括用戶名、密碼、單位、職務(wù)、電話號碼。用戶信息中單位的作用是用戶登錄時系統(tǒng)自動跳轉(zhuǎn)到用戶所在的雷達(dá)站故障頁面；職務(wù)的作用是當(dāng)雷達(dá)發(fā)送故障時，根據(jù)故障類型有針對性發(fā)送短信，避免造成浪費(fèi)或騷擾。

5 結(jié)束語

本系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)進(jìn)行開發(fā)，安全可靠，界面友好，方便用戶使用。系統(tǒng)實現(xiàn)了對全省新一代天氣雷達(dá)故障報警、產(chǎn)品、基數(shù)據(jù)、狀態(tài)文件的監(jiān)控報警功能，有利于雷達(dá)技術(shù)保障人員及時排除故障，提高了考核文件的傳輸質(zhì)量，方便用戶下載雷達(dá)相關(guān)的技術(shù)資料，同時各級雷達(dá)技術(shù)保障人員可通過查詢了解雷達(dá)故障頻發(fā)點(diǎn)，做好雷達(dá)備件倉儲工作。

[1] 劉維成,楊菊梅.基于SMS的新一代天氣雷達(dá)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].氣象水文海洋儀器,2011,28(1):71-75.

[2] 馬慧,陳陽平,謝強(qiáng).基于GSM Modem終端的短信系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[J].中國制造業(yè)信息化,2008,37(11):10-14.

[2] 張玲,周紅跟,郭一飛,等.多普勒雷達(dá)實時數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控與報警系統(tǒng)的研究[J]. 氣象水文海洋儀器,2015,32(3):22-25.

Design of CINRAD/CA/CD Radar Integrated Monitoringand Fault Alarming System

LI Cuicui1,LI Yan1,FENG Heping2，YANG Zhe1,YANG Ting1

(1.Guizhou Meteorological Observation Technology and Support Center, Guiyang 550081,China；2.Guizhou Aerospace Linquan Motor Corporation, Guiyang 550001,China)

For the province's new generation weather radar equipment problems such as aging, frequent failures, varied radar models, different signal processor and file transfer and other issues, the alarm file, product files, data files and status files were monitored and analyzed regularly. When radar faults, file generation and file transfer errors are detected, fault-related and file exception information was put into the database, SMS alarm with GSM MODULE, displays fault and exception information on the page. The use of the system is conducive to timely processing failures, improving the radar data transmission rate, business availability, the system also has radar technical data sharing, fault query statistics, user unified management functions, to achieve a new generation weather radar monitoring alarm platform of unified model.

radar; integrated monitoring; fault alarm; database; GSM MODOLE

1003-6598(2017)01-0069-05

2016-10-12

李翠翠(1984—)，女，工程師，主要從事雷達(dá)運(yùn)行保障、軟件開發(fā)，E-mail:licui123@163.com。

CINRAD/CA/CD雷達(dá)綜合監(jiān)控及故障報警系統(tǒng)設(shè)計(黔氣科合QN[2016] 02號)。

TP311.52

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