自動氣象觀測系統(tǒng)的使用與探索

王健治，陳聲明，徐志欽，徐穎，徐敏輝

（民航廈門空管站氣象臺，福建廈門 361006）

在飛機的起降過程中，對飛機影響最大的當(dāng)屬氣象條件，許多氣象條件嚴(yán)重威脅著飛行安全。為了避免飛機在起飛和降落時不安全事件的發(fā)生，機場必須安裝全天候?qū)崟r監(jiān)控天氣的設(shè)備，自動氣象觀測系統(tǒng)（AWOS）是大部分機場都配備的主要探測設(shè)備。筆者針對廈門機場的自動氣象觀測系統(tǒng)（MIDAS Ⅳ）做了一些實用的的研究與探索，取得了不錯的效果。

1 自動氣象觀測系統(tǒng)（AWOS）概述

1.1 自動觀測系統(tǒng)的型號及模塊組成

自動氣象觀測系統(tǒng)（AWOS）是一套高精密的探測設(shè)備，由探測模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、輸入輸出模塊等幾部分組成?，F(xiàn)在國際上自動觀測系統(tǒng)最主要的生產(chǎn)商是芬蘭的VALSALA 公司，全國大部分機場安裝的也是該公司的產(chǎn)品，型號主要有AWOS2000 MIDAS Ⅳ和AVIMET。廈門機場2008 年引進(jìn)并安裝了該公司的自動觀測系統(tǒng)MIDASⅣ。

1.2 開展自動觀測系統(tǒng)研究的必要性

在《民用航空氣象觀測技術(shù)政策》第35 條重點提到：加強觀測技術(shù)設(shè)備本地化應(yīng)用研究。如何利用現(xiàn)有的探測設(shè)備實現(xiàn)更高效率的預(yù)警及預(yù)報，提高飛行保障裕度，成為民航氣象的研究課題[1]。按照中華人民共和國民用航空行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《民用航空氣象》的要求，當(dāng)風(fēng)、氣壓、溫度等氣象要素達(dá)到或通過對飛行有重要影響的數(shù)據(jù)值，必須根據(jù)針對各個機場制定的特殊報告發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)及時發(fā)布機場特殊天氣報告，同時報告給管制部門及相關(guān)單位。如果能監(jiān)控到這些氣象要素的變化，及時報告給塔臺并發(fā)布機場天氣報告，可以大大縮短航班等待的時間，減少航班延誤。

2 用好自動氣象觀測系統(tǒng)

筆者利用廈門機場MIDAS Ⅳ系統(tǒng)做了一些有利于提高氣象服務(wù)質(zhì)量的探索及實踐。具體方法分為：挖掘自動觀測系統(tǒng)自帶功能和通過軟件開發(fā)來拓展使用功能。

2.1 挖掘自動觀測系統(tǒng)自帶功能

2.1.1 掌握系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

廈門機場MIDAS Ⅳ自動觀測系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖1 所示，從圖中可以看出，MIDAS Ⅳ的軟件結(jié)構(gòu)分為三部分：數(shù)據(jù)的傳輸與傳播、數(shù)據(jù)處理與分析和數(shù)據(jù)顯示及編輯。由于系統(tǒng)實現(xiàn)了高度集成化，我們不需要掌握太多的技術(shù)細(xì)節(jié)，只要通過“狀態(tài)診斷”，判斷傳感器工作是否正常，然后調(diào)用相應(yīng)的應(yīng)用程序就可以得到我們需要的數(shù)據(jù)，完成相應(yīng)的任務(wù)。

圖1 廈門機場MIDAS Ⅳ自動觀測系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖

2.1.2 熟練運用系統(tǒng)內(nèi)置應(yīng)用程序

MIDAS Ⅳ自動觀測系統(tǒng)內(nèi)置強大的應(yīng)用程序，可以通過主界面菜單調(diào)用。利用這些應(yīng)用程序，可以輔助氣象觀測員、預(yù)報員等完成大部分工作。下面著重介紹如何利用Weather View 來開展氣象服務(wù)工作。

Weather View 程序是最主要的應(yīng)用程序，最多可顯示十個界面（隨著數(shù)據(jù)的更新自動刷新），顯示的頁面可以通過配置文件進(jìn)行定制。Weather View 具有聲光告警功能，當(dāng)告警觸發(fā)，各個終端都會彈出告警（告警閾值在CDU 的LISTALERT.INI 文件里配置[2]），告警項目會出現(xiàn)紅色的框。Weather View 具有分顏色顯示的功能，用戶可以根據(jù)需要選擇顯示的要素及背景顏色，有利于區(qū)分不同的要素，如圖2所示。根據(jù)數(shù)據(jù)的不同狀態(tài)，系統(tǒng)會采用不同的背景色突出顯示效果，提醒用戶注意，如淺灰色表示正常數(shù)據(jù)，白色表示過期的舊數(shù)據(jù)，紅色表示無效數(shù)據(jù)，黃色表示人工輸入的數(shù)據(jù)或備份點的數(shù)據(jù)。

圖2 廈門機場MIDAS Ⅳ自動觀測系統(tǒng)的Weather View 界面圖

2.2 通過軟件開發(fā)來拓展使用功能

2.2.1 設(shè)計思路

自動觀測系統(tǒng)安裝完成后，主機上一般配有三四個串行通訊口，這幾個串行通訊口是系統(tǒng)重要的輸出設(shè)備，可以輸出實時數(shù)據(jù)和報文等。掌握了自動觀測系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)輸出方式后，我們可以通過接收串行口輸出的實時數(shù)據(jù)，按用戶需求重新定制一個新的直觀且實用的顯示界面，同時把歷史數(shù)據(jù)存儲成需要的數(shù)據(jù)格式，通過簡單的查詢動作實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢功能，并且能把經(jīng)過處理的符合民航氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)按照用戶需要的格式重新發(fā)送到任何一個新的終端上。

2.2.2 軟件實現(xiàn)

2.2.2.1 接收串口數(shù)據(jù)并顯示

利用編程工具軟件，通過調(diào)用通訊控件可以很容易地接收到串口數(shù)據(jù)。詳細(xì)步驟見作者的文章《廈門機場觀測數(shù)據(jù)顯示及查詢軟件的研發(fā)》一文。當(dāng)一切設(shè)置妥當(dāng)，就可以讀出一組實時數(shù)據(jù)字符串，數(shù)據(jù)刷新頻率為10 s 一次。

根據(jù)收到的數(shù)據(jù)字符串進(jìn)行解讀，分解出每個氣象要素值，根據(jù)數(shù)據(jù)的使用范圍及重要性，可以分區(qū)、分類、分顏色顯示，更加直觀且實用。廈門機場自動觀測系統(tǒng)（MIDASⅣ）數(shù)據(jù)顯示界面如圖3 所示，10 min 數(shù)據(jù)用于編發(fā)場外報，藍(lán)色顯示；2 min 數(shù)據(jù)用于編發(fā)場內(nèi)報，綠色顯示；RVR 重點關(guān)注，紅色顯示。當(dāng)然，可以根據(jù)使用者的不同需要定制更加個性化的顯示界面，不再受自動觀測系統(tǒng)的諸多限制。

圖3 廈門機場自動觀測系統(tǒng)（MIDAS Ⅳ）數(shù)據(jù)顯示界面

2.2.2.2 格式化處理串口數(shù)據(jù)并入庫

把接收下來的數(shù)據(jù)按照民航的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行格式化處理，存入已經(jīng)建好的ACCESS 數(shù)據(jù)庫，采用ACCESS 數(shù)據(jù)庫的一個“要素”表文件存儲。對比使用自動觀測系統(tǒng)自帶的ASCII Log View 查看歷史數(shù)據(jù)時需要打開多個文件進(jìn)行查詢，更加簡單易用，也為后期基于自動觀測系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)的軟件開發(fā)與數(shù)據(jù)應(yīng)用奠定了數(shù)據(jù)源基礎(chǔ)。

2.2.2.3 定制個性化氣象要素提醒閾值，實現(xiàn)語音告警

自動觀測系統(tǒng)自帶的要素提醒不一定適合每個用戶的需要，有了實時數(shù)據(jù)庫以后，就可以定制個性化的提醒閾值，比如根據(jù)各個機場的特殊報標(biāo)準(zhǔn)來定制提醒內(nèi)容。根據(jù)需要，還可以實現(xiàn)語音告警，詳細(xì)步驟見作者的文章《氣象自動語音預(yù)警軟件開發(fā)》一文。

3 結(jié)語

通過以上方法對廈門機場MIDAS Ⅳ自動觀測系統(tǒng)進(jìn)行的探索實踐，效益顯著，主要表現(xiàn)在以下幾方面：①成功讀取自動觀測系統(tǒng)輸出的串口實時數(shù)據(jù)，經(jīng)過格式化處理后形成簡單易用的ACCESS 數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)的軟件開發(fā)與數(shù)據(jù)應(yīng)用奠定了數(shù)據(jù)源基礎(chǔ)；②成功開發(fā)出一套氣象要素語音預(yù)警軟件，較好地實現(xiàn)了對自動觀測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問題或氣象要素的突變，并實現(xiàn)實時語音告警；③對自動觀測系統(tǒng)功能的挖掘卓有成效，定制了個性化的閾值及顯示界面，方便了用戶使用。這些方法具有普遍適用性，可以在安裝了VALSALA 自動觀測系統(tǒng)的機場推廣使用，沒有太多的技術(shù)門檻。