民航氣象發(fā)報線路監(jiān)控程序的設(shè)計與實現(xiàn)

韓陽

摘要：民航青島空管站氣象臺使用置頂公司開發(fā)的統(tǒng)一發(fā)布平臺運行已有2年多的時間，氣象臺報文發(fā)布程序依賴于統(tǒng)一發(fā)布平臺。該平臺目前通過MQ和AFTN兩種方式向上海中心同時發(fā)送報文。該系統(tǒng)雖對報文送達的關(guān)鍵節(jié)點進行了監(jiān)控，然而并沒有對發(fā)報線路本身進行監(jiān)控，當AFTN線路因雷擊或其他電氣故障時不能自我感知，系統(tǒng)使用MQ單線路發(fā)報存在單點故障和安全風險。該文設(shè)計的監(jiān)控程序很好地解決了這個問題，通過對留底文件進行特征對比與分析，自動給出AFFN線路或者MQ線路的監(jiān)控結(jié)果，有助于設(shè)備維護人員及時排除安全隱患和故障，提高設(shè)備安全裕度，保障航空安全。

關(guān)鍵詞：民航;氣象報文;特征分析;線路監(jiān)控

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）10-0056-02

民航氣象臺報文發(fā)送程序依賴于置頂公司開發(fā)的統(tǒng)一發(fā)布平臺，該平臺目前通過MQ線路和AFTN線路兩種方式對外同時發(fā)送報文。MQ線路作為主用，AFTN線路作為備用手段。青島機場夏季雷雨天氣頻發(fā)，本場觀測站諸多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備面臨雷暴引起的電擊的考驗。其中，AFTN發(fā)報線路頻繁因雷擊或者其他電氣原因故障，此時報文可通過MQ線路順利發(fā)出，但是并不能發(fā)現(xiàn)AFTN線路故障引起的安全隱患。根據(jù)民航局有關(guān)規(guī)定，民用航空氣象設(shè)備應當遵循主用備用和應急并列的原則，一旦MQ通道故障，觀測員將無法通過統(tǒng)一發(fā)布平臺將氣象報文及時發(fā)出，必將造成嚴重的后果。本文設(shè)計了基于內(nèi)容分析的監(jiān)控軟件系統(tǒng)，對發(fā)報線路進行全天候監(jiān)控，并自動給出監(jiān)控結(jié)果，當監(jiān)控到故障發(fā)生時及時發(fā)出告警，設(shè)備維護人員可以及時獲知線路狀態(tài)并進行處理。

1AFTN線路簡介

AFTN（Aeronautical Fixed Telecommunication Network）是中國民航航空固定業(yè)務(wù)電信網(wǎng)的英文名稱簡寫，指由各有關(guān)的航空固定電路組成的民用航空專用地面電信網(wǎng)，具有在相同或兼容的航空固定電臺之間提供電報或數(shù)據(jù)交換的能力。中國民航建成的電報網(wǎng)符合國際民航組織對AFTN電路和通信中心的技術(shù)要求，并且與國際AFTN連接，屬于全球AFTN的一部分。它采用低速電報的信息交換方法和全球統(tǒng)一的電報格式和通信程序。它承擔中國民用航空局管理國內(nèi)與國際的空中交通管理、航行情報動態(tài)、航空氣象及民航局有關(guān)部門業(yè)務(wù)事物處理等的信息交換，是民用航空飛行安全、正常、高效和經(jīng)濟運轉(zhuǎn)的保障。當民航氣象、航行報文從終端線路發(fā)出時，按照設(shè)定路由發(fā)送到中心轉(zhuǎn)報機，轉(zhuǎn)報機收到之后將按照固定的路由表進行下一步的轉(zhuǎn)發(fā)，以民航青島空管站為例，首先轉(zhuǎn)發(fā)至民航上?？展苤行模缓筠D(zhuǎn)發(fā)至北京民航總局，然后繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)至國際相關(guān)民航機構(gòu)，參與全球航行情報交換，同時各個終端也可以收到全球發(fā)送的航行信息交換。

目前，與我站氣象臺業(yè)務(wù)相關(guān)的AFTN線路共有8條，其中6條作為業(yè)務(wù)主用線路長期運行，2條作為備用手段隨時啟用。各條AFTN線路所承載的氣象業(yè)務(wù)各不相同，其信道號、編碼速率、數(shù)據(jù)格式、名稱代號等也不盡相同，但基本連接形式都是一樣的，即一邊連在氣象的業(yè)務(wù)終端串口上，一邊匯集在轉(zhuǎn)報機的中央控制板卡上，實行統(tǒng)一管理。

2AFTN留底文件的內(nèi)容特征分析

根據(jù)本文所述，民航氣象報文經(jīng)過AFTN線路終端計算機軟件發(fā)出以后，經(jīng)過轉(zhuǎn)報機自動轉(zhuǎn)發(fā)，會在民航氣象數(shù)據(jù)庫通信機的相關(guān)目錄生成留底日志文件。經(jīng)過與廠家確認和分析，留底文件名稱、內(nèi)容等存在固定的特征格式。在通信機的his-tory目錄下，每條線路每日會生成一個歷史留底文件，該文件會隨著當日內(nèi)發(fā)送的報文內(nèi)容而不斷增長，直到當前世界協(xié)調(diào)時（UTC）自然日結(jié)束，再生成一個新的日志文件繼續(xù)留底。

其中，RTX191016.51代表一種固定的文件命名格式，RTX表示線路發(fā)送所產(chǎn)生的歷史留底記錄，191016代表年月日，51代表線路號為AFTN線路，每個世界協(xié)調(diào)時間日（UTC）系統(tǒng)會生成并記錄一個完整的留底日志文件。

對于統(tǒng)一發(fā)布平臺而言，正常發(fā)報時同一條METAR報文會存在兩條記錄，一條是MQ線路發(fā)到通信機，通信機發(fā)往轉(zhuǎn)報機再返回通信機的記錄，另外一條是YMC線路的發(fā)送記錄。以16日的0100時次為例，這兩條METAR記錄的內(nèi)容完全一樣，但是在發(fā)送時間上存在秒級的時間差，而且系統(tǒng)流水號差1（MYE0009和MYE0010），這個差別特征是固定存在的，因此也就成為一個固定特征點。

根據(jù)以上內(nèi)容格式分析，我們發(fā)現(xiàn)留底日志文件在文件命名、時間差、流水號等方面存在固定的格式特征。對于自動監(jiān)控程序而言，線路每發(fā)出的一份報文，都會自動抓取相關(guān)留底日志文件，之后對文件內(nèi)容進行抽取分析，對于各個固定的特征點進行特征檢查，如果對比成功則將臨時文件丟棄，如果上述的特征對比沒有成功，那么我們認為報文發(fā)送流程沒有完全按照既定程序設(shè)計完成，即可認為發(fā)報線路出現(xiàn)了問題，此時將會發(fā)出告警信息，相關(guān)機務(wù)人員收到告警信息后應及時對線路進行檢查。

3AFTN報文線路監(jiān)控程序的設(shè)計與實現(xiàn)

基于以上的特征分析，本文設(shè)計實現(xiàn)了基于內(nèi)容分析的AFTN報文線路監(jiān)控程序，實現(xiàn)了對航空氣象報文發(fā)報線路的全天候監(jiān)控，一旦AFTN發(fā)報線路因各種原因故障失效，監(jiān)控程序?qū)⒓皶r把監(jiān)控結(jié)果發(fā)出給監(jiān)控系統(tǒng)，最后由監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)頁進行聲音、短信、電話告警，設(shè)備值班員收到告警信息后可以及時有效地進行檢查和處理。

如圖2所示，該監(jiān)控程序定時（一般是整點后10分鐘左右）進行監(jiān)控。其監(jiān)控原理如下：每個固定時次首先從通信機的history目錄下載當個時次的RTX.51文件到本地目錄，然后對文件進行拆解分析，檢查當前時次報文的特征格式，特征分析對比后，給出檢測結(jié)果，并將結(jié)果寫人監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫;程序?qū)α魉募治鼋Y(jié)束后將下載的臨時文件刪除，這樣做是為了防止文件讀寫沖突影響數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)正常工作。經(jīng)過下一步寫入數(shù)據(jù)庫相應表格之后，監(jiān)控系統(tǒng)頁面會自動刷新，將最新感知到的監(jiān)控結(jié)果進行多維展示和告警，機務(wù)值班人員收到告警信息后及時檢查和處理。

該軟件是基于Microsoft NET 4.0技術(shù)開發(fā)，可運行于安裝了.NET 4.0的Windows系統(tǒng)，可移植性良好，運行時需要對通信機的history目錄建立網(wǎng)絡(luò)磁盤映射便于下載留底文件，之后將監(jiān)控結(jié)果寫入SQLServer2008數(shù)據(jù)庫，由監(jiān)控網(wǎng)頁定時讀取數(shù)據(jù)庫給出告警。

4結(jié)束語

青島機場氣象臺使用的統(tǒng)一發(fā)布平臺運行已有2年多的時間，該系統(tǒng)同時支持MQ線路和AFTN線路發(fā)送報文，然而并沒有對發(fā)報線路自身進行監(jiān)控，當AFTN線路因雷擊或其他電氣故障時不能自我感知，系統(tǒng)使用MQ單線路發(fā)報存在單點故障和安全風險。本文設(shè)計的監(jiān)控程序很好地解決了這個問題，通過對留底文件進行特征對比與分析，自動給出AFTN線路的監(jiān)控結(jié)果，助力設(shè)備維護人員及時發(fā)現(xiàn)問題，排除單點故障，從小處著手，解決存在的安全隱患，提高了空管運行品質(zhì)，受到一致好評。

另外該軟件的可移植性良好，其內(nèi)容分析的原理與手段可以進一步擴展應用于其他的設(shè)備與數(shù)據(jù)監(jiān)控，因民航氣象數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸應用較為廣泛，包括氣象雷達、氣象衛(wèi)星、自動觀測、氣象報文、數(shù)值預報，包括各類硬件數(shù)據(jù)設(shè)備、傳感器設(shè)備等都可以進行特征分析與監(jiān)控，本文作者下一步將開展更為深入的數(shù)據(jù)監(jiān)控應用研究。