C波段天氣雷達(dá)巡檢報(bào)告自動(dòng)生成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

熊峰 潘雪 劉穎 孫哲 隋丹 候飆

(1 黑龍江省氣象數(shù)據(jù)中心，哈爾濱 150030； 2 黑龍江省生態(tài)氣象中心，哈爾濱 150030)

引言

為了確保新一代天氣雷達(dá)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，發(fā)揮其天氣監(jiān)測預(yù)警及氣象防災(zāi)減災(zāi)的能力，每年汛期開始前，都會(huì)開展天氣雷達(dá)的年巡檢工作，對(duì)天線轉(zhuǎn)動(dòng)部件進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，對(duì)各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測試標(biāo)校，以及處理雷達(dá)存在的故障和隱患[1-5]。雷達(dá)年巡檢過程中，技術(shù)人員記錄雷達(dá)檢查維護(hù)結(jié)果、測試數(shù)據(jù)及技術(shù)指標(biāo)值等，最終形成一份完整的巡檢報(bào)告，以供存檔[6]。

目前，大修前的C波段天氣雷達(dá)巡檢有以下三方面不足：①部分技術(shù)指標(biāo)需要人工計(jì)算得到，容易出錯(cuò)且耗費(fèi)時(shí)間；②由于巡檢項(xiàng)目較多，巡檢時(shí)沒有測試項(xiàng)目完成與否的提示，容易遺漏還未完成的項(xiàng)目，并且巡檢項(xiàng)目完成后，沒有技術(shù)指標(biāo)是否合格的提示，也容易遺漏還未標(biāo)校好的項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)；③沒有協(xié)助巡檢人員測試的在線幫助文檔。針對(duì)上述情況，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)C波段天氣雷達(dá)巡檢報(bào)告自動(dòng)生成系統(tǒng)，解決好C波段天氣雷達(dá)巡檢工作中的不足，提升巡檢工作的智能化水平，提高巡檢工作的效率，將會(huì)給雷達(dá)巡檢工作帶來很大幫助。

C波段天氣雷達(dá)巡檢報(bào)告是具有固定格式的Word文檔，在制作好的巡檢報(bào)告模板的基礎(chǔ)上，巡檢時(shí)只需要更新模板中的檢查結(jié)果、改造情況、維護(hù)記錄、測試數(shù)據(jù)、技術(shù)指標(biāo)等信息，即可生成新的雷達(dá)巡檢報(bào)告。由于Word提供了可編程操作接口，可以通過編寫程序?qū)ρ矙z報(bào)告模板進(jìn)行編輯[7-11]?？紤]到巡檢數(shù)據(jù)錄入需要交互，技術(shù)指標(biāo)展示需要可視化，因此選用善于桌面應(yīng)用程序開發(fā)的C#編程語言進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[12]，將非常適合。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

C波段天氣雷達(dá)巡檢報(bào)告自動(dòng)生成系統(tǒng)，是在Microsoft Visual Studio 2010集成開發(fā)環(huán)境下，進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的Windows窗體應(yīng)用程序，程序編譯后可部署在Windows系統(tǒng)上運(yùn)行。

1.1 系統(tǒng)功能組成

C波段天氣雷達(dá)巡檢報(bào)告自動(dòng)生成系統(tǒng)，是基于CINRAD/CA、CINRAD/CB、CINRAD/CC、CINRAD/CD(以下分別簡稱為CA、CB、CC、CD)4種型號(hào)的雷達(dá)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，由于各型號(hào)雷達(dá)的巡檢項(xiàng)目不盡相同，4種型號(hào)的雷達(dá)巡檢項(xiàng)目模塊獨(dú)立設(shè)計(jì)。系統(tǒng)具備以下主要功能：

(1)具備CA、CB、CC、CD 4種型號(hào)雷達(dá)所有巡檢項(xiàng)目檢查結(jié)果，改造情況，維護(hù)記錄，測試數(shù)據(jù)的錄入功能，數(shù)據(jù)錄入過程簡便，軟件界面美觀大方；

(2)根據(jù)項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)的計(jì)算方法，對(duì)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化處理得到技術(shù)指標(biāo)值；

(3)具備測試數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取功能；

(4)具備檢查技術(shù)指標(biāo)是否合格的功能和巡檢項(xiàng)目是否完成的功能；

(5)具備將文字形式的測試數(shù)據(jù)寫入Word巡檢報(bào)告的功能；

(6)具備將圖形曲線和圖像形式的測試結(jié)果寫入Word巡檢報(bào)告的功能；

(7)設(shè)計(jì)在線幫助文檔，幫助文檔包含測試步驟、測試注意事項(xiàng)、測試視頻等，并具備視頻播放功能；

(8)具備巡檢測試人員的增添和刪減功能。

系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

1.2 系統(tǒng)軟件工作流程

C波段天氣雷達(dá)巡檢報(bào)告自動(dòng)生成系統(tǒng)的軟件工作流程如圖2所示。

首先，巡檢人員選定巡檢雷達(dá)型號(hào)(CA/CB/CC/CD)，系統(tǒng)就調(diào)取該型號(hào)雷達(dá)的Word巡檢報(bào)告模板，然后，巡檢人員選定雷達(dá)站、巡檢日期、巡檢人員等信息后，就正式開始雷達(dá)項(xiàng)目巡檢。巡檢的項(xiàng)目包括雷達(dá)硬件和雷達(dá)軟件兩部分，硬件巡檢包括雷達(dá)各系統(tǒng)的檢查、改造、維護(hù)及指標(biāo)測試，并錄入結(jié)果，軟件巡檢包括雷達(dá)終端控制軟件中的定標(biāo)參數(shù)的檢查和校對(duì)，雷達(dá)數(shù)據(jù)生成軟件及雷達(dá)產(chǎn)品生成軟件中的配置參數(shù)的檢查和核對(duì)，以及雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸軟件中的配置參數(shù)的檢查和核對(duì)，最后錄入軟件檢查結(jié)果。巡檢過程中，如需要測試幫助，可查看在線幫助文檔，獲取測試步驟、測試注意事項(xiàng)、測試視頻、定標(biāo)參數(shù)范圍、配置參數(shù)設(shè)置等技術(shù)支持。

測試數(shù)據(jù)錄入后自動(dòng)計(jì)算成技術(shù)指標(biāo)，錄入的數(shù)據(jù)和技術(shù)指標(biāo)都將保存在指定的文件中，以供讀取。

當(dāng)完成所有巡檢項(xiàng)目后，軟件展示各個(gè)項(xiàng)目的測試技術(shù)指標(biāo)，突出顯示遺漏未完成的項(xiàng)目以及超標(biāo)的技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)提示，可以跳轉(zhuǎn)到遺漏項(xiàng)目和超標(biāo)項(xiàng)目的界面，以完成遺漏的項(xiàng)目，以及對(duì)超標(biāo)項(xiàng)目的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整或檢修，直至符合指標(biāo)要求。

巡檢人員填寫完巡檢意見和建議后，點(diǎn)擊生成巡檢報(bào)告按鈕，即可“一鍵”自動(dòng)生成雷達(dá)巡檢報(bào)告。

圖2 系統(tǒng)軟件工作流程

2 關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 制作巡檢報(bào)告模板

在Word雷達(dá)巡檢報(bào)告中需要更新巡檢數(shù)據(jù)的位置處，插入名稱唯一的書簽名，然后保存為巡檢報(bào)告模板。

2.2 插入文字和圖像到巡檢報(bào)告中

2.2.1 插入文字

public void InsertText(string bookmark,string text) //bookmark是書簽名，text是插入的文字

{

object oStart=bookmark;//bookmark位置設(shè)為光標(biāo)位置

wordApp.ActiveDocument.Bookmarks. get_ Item (ref oStart).Select();

wordApp.Selection.TypeText(text); //插入文字

}

2.2.2 插入圖像

public void InsertImage(string bookmark, string imagePath)// bookmark是書簽名，imagePath是圖像路徑

{

object oStart=bookmark;// bookmark位置設(shè)為光標(biāo)位置

object linkToFile=false;

object saveWithDocument=true;

object range=wordDoc.Bookmarks.get_Item(ref oStart).Range;

wordDoc.InlineShapes.AddPicture(imagePath,ref linkToFile,ref saveWithDocument,ref range);//插入圖像

}

2.3 生成接收機(jī)動(dòng)態(tài)特性曲線圖

大修前的雷達(dá)接收機(jī)動(dòng)態(tài)特性曲線圖，需要對(duì)測試數(shù)據(jù)最小二乘法擬合，然后以圖片形式展示。程序中引用COM組件中的Microsoft.Office.Interop.Excel，編寫代碼生成Chart圖片形式的動(dòng)態(tài)特性曲線圖，主要代碼如下：

Chart.ChartType=Excel.XlChartType.xlLineMarkers;//設(shè)置Chart圖片為數(shù)據(jù)點(diǎn)折線圖

Chart.SetSourceData(sheet.get_Range(yStart,yEnd),Excel.XlRowCol.xlColumns);//設(shè)置Y軸數(shù)據(jù)取值范圍，yStart為Y軸數(shù)據(jù)取值的開始位置，yEnd為Y軸數(shù)據(jù)取值的結(jié)束位置

Chart.SeriesCollection.XValues=sheet.get_Range(xStart,xEnd);//設(shè)置X軸數(shù)據(jù)取值范圍，xStart為X軸數(shù)據(jù)取值的開始位置，xEnd為X軸數(shù)據(jù)取值的結(jié)束位置

2.4 存儲(chǔ)測試數(shù)據(jù)

檢查結(jié)果、維護(hù)記錄、技術(shù)指標(biāo)等小數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)保存在INI文件中，接收機(jī)動(dòng)態(tài)測試數(shù)據(jù)等大數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)保存在EXCEL文件中。

2.4.1 數(shù)據(jù)存入INI文件

程序中引用kernel32.dll動(dòng)態(tài)鏈接庫中的API函數(shù)WritePrivateProfileString將數(shù)據(jù)存入INI文件中，函數(shù)定義如下：

WritePrivateProfileString(Section,Key,Value,FilePath)//Section是INI文件中的段落，Key是關(guān)鍵字，Value是關(guān)鍵字的數(shù)據(jù)，F(xiàn)ilePath是INI文件路徑

2.4.2 數(shù)據(jù)存入EXCEL文件

通過引用Microsoft.Office.Interop.Excel，編寫代碼將數(shù)據(jù)存入EXCEL文件中。

public void WriteExcel(int A,int B,string Value,string FilePath) //A,B分別是Excel單元格的行，列值，Value是存入單元格的數(shù)據(jù)，F(xiàn)ilePath是EXCEL路徑

{

Excel.Application Excel=new Excel.Application();

Excel.Workbook book=Excel.Workbooks.Open(FilePath,Type.Missing) ;

sheet=(Worksheet)book.Sheets[1] ;

sheet.Cells[A,B]=Value ;//單元格[A,B]中存入數(shù)據(jù)

book.Save();//保存工作簿

Excel.Quit();//退出EXCEL操作，釋放內(nèi)存

}

2.5 展示遺漏未完成的項(xiàng)目和超標(biāo)的技術(shù)指標(biāo)值

新建一個(gè)“測試項(xiàng)目完成情況”的INI文件，所有巡檢項(xiàng)目在該文件中默認(rèn)標(biāo)記值是“未完成”，巡檢過程中，當(dāng)完成了某項(xiàng)巡檢項(xiàng)目，INI文件標(biāo)記該項(xiàng)目為“已完成”。通過讀取“測試項(xiàng)目完成情況”INI文件中各項(xiàng)目完成情況，即可將遺漏未完成項(xiàng)目展示出來。

各項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)值存儲(chǔ)在“技術(shù)指標(biāo)”INI文件中，通過讀出INI文件中各項(xiàng)目的技術(shù)指標(biāo)值，與巡檢規(guī)定中要求的指標(biāo)大小進(jìn)行比較后，即可將超標(biāo)的指標(biāo)值找到并展示出來。

3 系統(tǒng)運(yùn)行效果

使用C波段天氣雷達(dá)巡檢報(bào)告自動(dòng)生成系統(tǒng)軟件，對(duì)CA、CB、CC、CD 4種天氣雷達(dá)進(jìn)行巡檢測試，軟件運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)功能達(dá)到了預(yù)定的設(shè)計(jì)要求。

圖3 選擇雷達(dá)型號(hào)

圖4 填寫巡檢測試基本信息

首先，巡檢人員選定要巡檢的雷達(dá)型號(hào)(圖3)，如選定CC雷達(dá)，然后跳轉(zhuǎn)到填寫巡檢測試基本信息界面(圖4)，在選定巡檢雷達(dá)站，巡檢起止日期，巡檢測試人員(支持新增、刪減巡檢人員)后，就開始對(duì)雷達(dá)各個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行巡檢。

在進(jìn)行項(xiàng)目巡檢時(shí)，巡檢人員將該項(xiàng)目的檢查維護(hù)結(jié)果，測試數(shù)據(jù)等錄入到項(xiàng)目界面中，如果錄入的數(shù)據(jù)要轉(zhuǎn)換成技術(shù)指標(biāo)，軟件將自動(dòng)完成指標(biāo)計(jì)算，軟件同時(shí)也支持技術(shù)指標(biāo)的檢查，如指標(biāo)超標(biāo)，將予以提示。測試過程中如有測試疑問，可點(diǎn)擊界面右上角的“測試指南”鏈接，獲得在線幫助，幫助內(nèi)容包括測試步驟、測試注意事項(xiàng)、測試視頻等(圖5)。每項(xiàng)項(xiàng)目完成后，點(diǎn)擊“下一步”按鈕，這時(shí)巡檢測試數(shù)據(jù)保存到文件中，并寫入Word巡檢報(bào)告，同時(shí)“測試項(xiàng)目完成情況”INI文件標(biāo)記該項(xiàng)目為“已完成”，項(xiàng)目界面左上角也會(huì)出現(xiàn)“已測試”的提示信息，如圖6所示，緊接著跳轉(zhuǎn)到下一項(xiàng)巡檢項(xiàng)目界面。

圖5 測試指南界面

圖6 巡檢項(xiàng)目界面

在完成最后一項(xiàng)巡檢項(xiàng)目后，軟件顯示遺漏還未完成的項(xiàng)目，以及超標(biāo)的技術(shù)指標(biāo)，如圖7所示，可以幫助巡檢人員梳理整個(gè)雷達(dá)巡檢情況。最后可通過單擊軟件上的“生成巡檢報(bào)告”按鈕，“一鍵”生成Word巡檢報(bào)告，Word巡檢報(bào)告樣例如圖8所示，巡檢報(bào)告中包括各項(xiàng)巡檢項(xiàng)目的測試數(shù)據(jù)、檢查結(jié)果、維護(hù)記錄及參數(shù)指標(biāo)匯總等，藍(lán)色字體標(biāo)識(shí)的是合格數(shù)據(jù)，紅色字體標(biāo)識(shí)的是超標(biāo)數(shù)據(jù)。

圖7 顯示遺漏項(xiàng)目和超標(biāo)指標(biāo)界面

圖8 巡檢報(bào)告樣例

4 結(jié)論

天氣雷達(dá)年巡檢是保障雷達(dá)全年穩(wěn)定運(yùn)行的一項(xiàng)重要工作，每年都要組織完成。針對(duì)目前大修前的C波段天氣雷達(dá)巡檢過程中的數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化程度不夠高、無項(xiàng)目是否已完成和指標(biāo)是否合格的提示、無在線測試幫助文檔等問題，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了C波段天氣雷達(dá)巡檢報(bào)告自動(dòng)生成系統(tǒng)，可用于所有C波段天氣雷達(dá)巡檢，能將測試數(shù)據(jù)自動(dòng)處理轉(zhuǎn)化成技術(shù)指標(biāo)，能為巡檢人員清晰明了地展示遺漏項(xiàng)目及超標(biāo)指標(biāo)，能提供在線測試幫助文檔，能一鍵自動(dòng)生成雷達(dá)巡檢報(bào)告，這將會(huì)提升雷達(dá)巡檢工作的智能化程度，提高巡檢工作的效率，對(duì)雷達(dá)巡檢工作具有重要的實(shí)用價(jià)值。