空軍機場修正海壓數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

梁欣 傅帥

摘? 要： 根據(jù)從咸陽機場向四個空軍導(dǎo)航臺引接修正海壓數(shù)據(jù)的需求，開發(fā)了空軍機場修正海壓數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)。該系統(tǒng)在民航氣象數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開發(fā)數(shù)據(jù)采集及處理程序和前端顯示軟件，采集咸陽國際機場自動觀測系統(tǒng)修正海壓數(shù)據(jù)進行解析，再通過前端顯示軟件向四個空軍機場用戶展示。前端顯示軟件基于B/S架構(gòu)，運用ASP.NET平臺搭建網(wǎng)頁，提供了hPa（百帕）和mmHg（毫米汞柱）兩種單位的修正海壓數(shù)據(jù)，該軟件運行于Windows平臺，用戶通過IE瀏覽器即可獲取實時修正海壓數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞： 空軍; 修正海壓; 氣象數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)系統(tǒng); B/S架構(gòu)

中圖分類號：TP3? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2021）05-38-03

Design and implementation of QNH data sharing system for air force airport

Liang Xin， Fu Shuai

（Air Traffic Management Bureau of Northwest Regional of CAAC， Xi'an， Shaanxi 710082， China）

Abstract： According to the requirements of transmitting QNH data from XianYang International Airport to four air force navigation stations， the QNH data sharing system is developed. Based on the NWMC database system， the software for data acquisition and processing and the Display Terminal software are developed to collect and parse QNH data from the Automatic Observation System of XianYang International Airport， and then display it to the users of four air force airports through the display terminal software. The display terminal software adopts B/S architecture， and uses ASP.NET framework to build web pages which provide QNH data in hPa and mmHg units. The software runs on Windows platform， and users can obtain real-time QNH data through IE browser.

Key words： air force; QNH; NWMC database system; B/S architecture

0 引言

空軍與民航行業(yè)相通、歷史相連、命運相系、利益相同，都事關(guān)國家的和平、安全、穩(wěn)定、發(fā)展。近年來，隨著空軍與民航團結(jié)協(xié)作、相互支持的不斷加深，西北空管局氣象中心和西安咸陽國際機場周邊空軍機場就氣象信息進行了全面融合、主動融合、精準(zhǔn)融合。根據(jù)西北空管局與空軍簽訂的相關(guān)協(xié)議要求，需從咸陽機場向空軍四個導(dǎo)航臺（武功、閻良、戶縣、臨潼）引接統(tǒng)一修正海壓數(shù)據(jù)。要求實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，并對用戶提供實時顯示功能。在實現(xiàn)這些功能的基礎(chǔ)上，將來還可擴展應(yīng)用于屬地化機場等協(xié)同單位。

1 背景

修正海壓即修正海平面氣壓高度，選擇平均海平面為基準(zhǔn)面所測量的飛行高度。即在氣壓式高度表上其氣壓刻度是按經(jīng)過修正的海平面氣壓撥正后所指示的高度。當(dāng)飛機停在跑道上，高度表指示出機場標(biāo)高。由于海平面是隨著地域和時間的不同而不同，為此中國確定以黃海的年平均平面為修正海平面，這也是測定中國各地標(biāo)高的基準(zhǔn)面[1]。

機場的修正海壓數(shù)據(jù)作為飛機起飛和降落重要參考數(shù)據(jù)，一直以來由西北空管局氣象中心自動觀測系統(tǒng)測量獲得數(shù)據(jù)，并向周邊空軍機場提供服務(wù)。

空軍機場根據(jù)日常飛行任務(wù)需要，在相應(yīng)時間以電話方式致電氣象中心觀測室獲取當(dāng)下修正海壓數(shù)據(jù)。[2]該方式不僅實時性差，而且存在誤報等風(fēng)險，對空軍的安全飛行存在一定隱患。

根據(jù)西北空管局與空軍簽訂的修正海壓數(shù)據(jù)引接協(xié)議要求，西北空管局氣象中心信息室建設(shè)完成了空軍機場修正海壓數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)。該系統(tǒng)在民航氣象數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開發(fā)了數(shù)據(jù)采集及處理程序和前端顯示軟件，搭建后臺WEB服務(wù)程序，采集咸陽國際機場自動觀測系統(tǒng)的修正海壓數(shù)據(jù)進行解析、存儲等，并通過前端顯示軟件向四個空軍用戶提供網(wǎng)頁展示。

2 總體設(shè)計方案

2.1 系統(tǒng)設(shè)計原則

按照氣象信息系統(tǒng)相關(guān)管理規(guī)定以及空軍用戶需求，確立如下的設(shè)計原則。

⑴ 先進性

系統(tǒng)采用先進成熟的技術(shù)滿足當(dāng)前的業(yè)務(wù)需求，并具有良好的發(fā)展?jié)摿?，以適應(yīng)未來可能為空軍提供更多業(yè)務(wù)的需要。

⑵ 安全性

在系統(tǒng)設(shè)計、實現(xiàn)時首先需要保證民航氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全，同時保證自觀數(shù)據(jù)傳輸安全，因此在傳輸時須采用相關(guān)的軟硬件技術(shù)提供較強的管理機制、控制手段和網(wǎng)絡(luò)安全等技術(shù)措施提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性。

⑶ 可擴展性

考慮到未來發(fā)展及空軍用戶今后可能得的其他需要，設(shè)計應(yīng)有靈活性、可擴充性，使投資得到更好的保護。

⑷ 合理性

系統(tǒng)軟硬件配置要合理、精煉，并充分利用已有資源。

⑸ 經(jīng)濟性

應(yīng)以較高的性能價格比構(gòu)建該系統(tǒng)，使資金的產(chǎn)出投入比達到最大值。能以較低的成本、較少的人員投入來維持系統(tǒng)運轉(zhuǎn)，提供高效能與高效益。

2.2 總體架構(gòu)設(shè)計

整個系統(tǒng)根據(jù)功能劃分為數(shù)據(jù)提供區(qū)域（氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)）、數(shù)據(jù)采集服務(wù)區(qū)域、用戶數(shù)據(jù)展示區(qū)域三個部分。如圖1所示，其中，數(shù)據(jù)提供區(qū)域（氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)）為現(xiàn)有系統(tǒng);數(shù)據(jù)采集提供服務(wù)區(qū)域、用戶數(shù)據(jù)展示區(qū)域為新建系統(tǒng)。

該系統(tǒng)需要開發(fā)兩套軟件，分別為數(shù)據(jù)采集及處理程序和用戶前端顯示軟件。

2.2.1 數(shù)據(jù)提供區(qū)

該區(qū)域由自動觀測系統(tǒng)和串口服務(wù)器組成，通過自動觀測系統(tǒng)MCU服務(wù)器串口進行擴展，從自動觀測機房引接兩根超五類雙絞線（一主一備）至氣象數(shù)據(jù)庫機房，如圖2所示，數(shù)據(jù)通過串口服務(wù)器，將串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為網(wǎng)口數(shù)據(jù)，落地數(shù)據(jù)采集提供服務(wù)器。

2.2.2 數(shù)據(jù)采集提供服務(wù)區(qū)

數(shù)據(jù)采集處理程序部署在數(shù)據(jù)采集服務(wù)區(qū)的數(shù)據(jù)采集提供服務(wù)器上，實現(xiàn)對修正海壓數(shù)據(jù)的解析和存儲，該服務(wù)器還作為Web服務(wù)器為用戶提供服務(wù)。

為確保氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全，在數(shù)據(jù)提供區(qū)域和數(shù)據(jù)采集服務(wù)區(qū)域之間各部署一臺防火墻，通過防火墻上一系列嚴格的安全策略，確保數(shù)據(jù)從內(nèi)向外單向傳輸，做好數(shù)據(jù)庫邊界防護工作。

2.2.3 用戶數(shù)據(jù)展示區(qū)

由于空軍修正海壓系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)專線為空軍用戶提供服務(wù)，用戶數(shù)據(jù)展示區(qū)需要申請西安咸陽機場至空軍閻良、武功、戶縣、臨潼四個導(dǎo)航臺專用通信線路。線路要求帶寬不小于512KB，支持TCP/IP協(xié)議，DCE設(shè)備包含在內(nèi);為將來系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)向外部用戶擴展服務(wù)需要，還要申請10M帶寬互聯(lián)網(wǎng)線路，該線路由西北空管局提供;還需要申請域名及相應(yīng)固定IP。

3 軟件開發(fā)內(nèi)容

3.1 數(shù)據(jù)采集處理程序

由于自動觀測系統(tǒng)MCU服務(wù)器已無空余串口，因此自動觀測數(shù)據(jù)采集需從氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)引接。氣象數(shù)據(jù)庫系從自動觀測系統(tǒng)獲得自動觀測串口數(shù)據(jù)，采集頻率較高（一分鐘采集一次）、運行穩(wěn)定性較好，因此本系統(tǒng)從氣象數(shù)據(jù)庫交換服務(wù)器引接自動觀測數(shù)據(jù)。

為滿足上述要求，須開發(fā)數(shù)據(jù)采集處理程序，如圖3所示。修正海壓數(shù)據(jù)從氣象數(shù)據(jù)庫交換服務(wù)器資料處理目錄上實時傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集提供服務(wù)器的指定目錄D/QNH/Data下，該軟件同時具備歷史資料清除功能。在數(shù)據(jù)采集提供服務(wù)器上安裝SQL SERVER數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，該程序?qū)⒙涞氐淖杂^數(shù)據(jù)進行解析處理，提取出修正海壓數(shù)據(jù)并入庫[3]。數(shù)據(jù)庫建立、運行和維護是由SQL數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一控制。[4]數(shù)據(jù)采集提供服務(wù)器同時還承擔(dān)Web服務(wù)器功能。鑒于windows系統(tǒng)的穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)采集提供服務(wù)器選擇采用Windows Server2008操作系統(tǒng)。

3.2 前端顯示軟件

本系統(tǒng)還開發(fā)了用戶前端顯示軟件，該軟件基于B/S架構(gòu)，運用ASP.NET平臺搭建網(wǎng)頁并顯示，ASP.NET是可靠的、可伸縮的平臺，無論是在Web窗體中重用第三方控件構(gòu)建器，還是編寫自定義的HTML程序，都可以作為底層平臺運行[5]。該軟件界面簡潔明了，功能滿足設(shè)計需求，如圖4所示，軟件向用戶提供了北京時和世界時兩種時間，提供了hPa（百帕）和mmHg（毫米汞柱）兩種單位的修正海壓數(shù)據(jù)。

此外，為了保證用戶的合法性，系統(tǒng)可具備用戶管理功能或IP地址綁定功能。鑒于windows系統(tǒng)的穩(wěn)定性，軟件在Internet信息服務(wù)（IIS）管理器上配置Web服務(wù)，建立WEB站點和FTP站點并提供相應(yīng)服務(wù)，用戶可通過網(wǎng)絡(luò)專線或互聯(lián)網(wǎng)接入本區(qū)域，進行修正海壓等數(shù)據(jù)的訪問。

4 總結(jié)

本系統(tǒng)很好的實現(xiàn)了四個空軍機場對修正海壓數(shù)據(jù)的實時獲取，各程序、軟件運行穩(wěn)定，具備友好的人機交互界面，整體簡潔明了，滿足簡約的設(shè)計要求。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理，數(shù)據(jù)處理安全穩(wěn)定，可以有效解析自動觀測資料并提取修正海壓數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理對用戶提供穩(wěn)定顯示。

當(dāng)前，軍民融合發(fā)展已上升為國家戰(zhàn)略，駛?cè)肓私ㄔO(shè)的快車道，這也是民航與空軍深度融合發(fā)展的重要機遇和平臺。多年來，西北空管局始終與西北地區(qū)空軍保持著良好的協(xié)作關(guān)系，此次空軍機場修正海壓數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)的建設(shè)工作進一步加強了和空軍機場的溝通與了解，為今后雙方在“共享一片藍天”的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)多領(lǐng)域、全方位合作共贏。

參考文獻（References）：

[1] 民航局空管局.民用航空飛行氣象情報發(fā)布與交換辦法[Z]，2009.

[2] 民航氣象中心.民用航空飛行氣象業(yè)務(wù)差錯標(biāo)準(zhǔn)[Z]，2012

[3] John J.Patrick.SQL基礎(chǔ)（第二版）[M].清華大學(xué)出版社，2003.

[4] 黃紹華，陳翠娥.SQL語法范例大全[M].電子工業(yè)出版社，2008.

[5] JasonN.Gaylord. ASP.NET4.5高級編程（第8版）[M].清華大學(xué)出版社，2014.