民航气象报文综合应用系统软件的总体设计

民航气象报文综合应用系统软件的总体设计摘要：文章介绍了民航气象报文综合应用系统的需求及总体设计，该系统能够实现民航气象报文资料在多种业务系统之间的可靠传递，有效提升民航飞行安全保障能力。

同时该系统还具备告警、监控、统计、自动索取、航危报收集、资料归档、数据库资料导入等功能，使其能在航空气象保障服务中发挥了巨大作用。

关键词：民航气象报文；告警；监控；总体设计中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)30-7321-03The Software Design of Civil Aviation Weather Message Integrated Application SystemCHEN Qi-ya, MI Chao(Northwest Civil Aviation Air Traffic Management Bureau, Xi'an 710082, China)Abstract: This paper introduces the general design of civil aviation weather message integrated application system. This System can realize the stable interchange of such kind of information between different transaction systems, effectively increasing the capacity of civil aviation security. What's more,this system can be used for alerting, monitoring, compiling statistics, auto-sending request, gathering significant messages, archiving history materials and importing database materials, so in the aviation meteorological services play a significant role.Key words: aviation weather message; alert; monitor; general design在全球范围的航空飞行保障服务中，航空气象报文是最为重要的气象资料之一，如果该类资料不能及时有效的进行发送和接收，飞行安全将会受到严重影响。

对于民航西北气象中心而言，面对不断增加的工作量及保障压力，利用现有设备和平台，开发新的系统，充分发挥现有业务平台和气象资料的效用则是迅速提升保障能力的有效途径。

目前西北气象中心正在使用的报文收发系统始用于上世纪90年代，其主要作用是接收民航气象数据库系统通讯服务器发送的民航报文，同时将这些数据及时完整的写入局域网文件服务器，供气象中心、管制中心、航空公司等多家用户几十台终端检索使用。

此外，它还担负着以下几项工作：承担着数据库系统发报平台的备份工作、航填人员发送请求报的任务以及承担着局域网来报的监视任务。

因此，它在中心气象业务正常运行中起到了不可替代的作用，属于核心应用系统。

但随着时间的推移，西北气象中心业务平台及业务流程发生了较大变化，因此对报文应用也产生了诸多需求。

面对这种情况，西北气象中心组织人员开发了气象报文综合应用系统软件，实现多种功能，从而更好的为航空气象服务提供有力支持[1]。

1 民航气象报文综合应用系统软件的设计目标及功能需求1.1 设计目标本次设计要求该系统能够以AFTN（航空固定电信网）线路为主要传输手段，同时辅以本地局域网线路，实现气象报文在民航气象数据库系统、气象信息服务网络、气象观测业务网络之间的可靠传递，使上述各个业务系统在报文应用方面实现无缝拼接。

同时使主要业务系统之间能够实现报文资料的相互备份、补充以及在具体业务开展过程中对预报员工作提供有力支持。

此外，该系统应具备较强的平台兼容性以及可移植性，鉴于西北气象中心不断发展变化的业务环境，该系统应为今后可能产生的业务需求预留接口。

1.2业务环境概述对于一个典型的民航地区气象中心而言，其气象报文主要流转于以下四个业务子系统之间：气象数据库系统、预报业务网络、气象服务网络、观测业务网络。

其报文相互走向关系如图1所示。

1.3软件功能需求本软件系统需要实现以下功能：1）民航气象报文的接收和存储，要求能够接收14类民航气象报文以及航空器空中报告（AMDAR）资料，并将该类报文分别以XML格式以及TXT格式存放在本地或者局域网文件服务器上,同时对于报类可进行扩展；2）报文的发送，能够实现标准民航报文的发送，其中收电地址可以根据报类进行管理和设置。

此外还能够实现非标准报文的内部流转，例如trend报；3）可视化的报文监控功能；4）报文统计功能，针对METAR报和TAF报，按照预先设定的监控列表，实现报文接收状态监控，报文接收正常用绿色进行表示，缺报用红色进行提示；5）请求报的自动发送功能，根据节目单，通过向本地或者远程数据库发送请求报，对缺失的报文进行补充；6）本地数据库报文资料的导入功能，当局域网服务器出现系统故障或硬件故障时，能够迅速从本地数据库中检索和导入所缺失的报文；7）西北地区航危报资料的采集及处理，能够通过网络从陕西省气象局和甘宁青三个空管分局采集航危报，并能按照民航报格式进行处理和存储；8）报文归档管理功能，由于民航报文资料需要保存30年以上，因此本软件需要提供资料管理功能；9）特殊天气报告和重要气象情报告警功能，在接收到关注站点的上述报文时，系统能够发出声光提示，提醒有关工作人员予以关注；10）系统配置及日志管理功能，系统能够对用户、线路参数、日志存放路径进行管理及查看。

2 软件的总体设计思想2.1 采用先进的软件开发手段，保证系统的开发效率和生命周期软件运行环境为主流的X86系列微机，Window XP或Windows 7操作系统。

编程环境为：Visual studio 2010。

编程语言采用当前最为流行，对WINDOWS平台支持最好的C#，C#可以使开发者通过较少的代码来实现更强大的应用程序，并且能够更好地避免错误发生，从而缩短应用系统的开发周期[2]。

同时由于未来航空气象数据采用的统一保存格式为XML，而C#包含有丰富的类来使用XML技术。

使得本系统能够对未来航空气象业务有着更好的适用性。

2.2 保证与我国民航气象部门现有正在使用系统的兼容性，确保系统的实用性和可靠性为此，必须保证本系统与目前正在使用的民航气象数据库系统及对外提供信息服务的气象局域网系统的无缝连接。

系统的数据接收、发送、提取和处理，要完全符合民航气象数据库及AFTN线路的技术标准，最大限度地保证系统的兼容性，为该系统的广泛推广打下坚实的基础。

2.3 先进编程方法的使用,充分利用系统资源为了更好的利用系统资源，本系统应当采用多线程技术，充分利用CPU的空闲时间片，用尽可能少的时间来对用户的要求做出响应，使得进程的整体运行效率得到较大提高，同时增强应用程序的灵活性。

更为重要的是，由于同一进程的所有线程是共享同一内存，所以不需要特殊的数据传送机制，不需要建立共享存储区或共享文件，从而使得例如报文接收、报文告警、报文监控等不同任务之间的协调操作与运行、数据的交互、资源的分配等问题更加易于解决[3]。

3 功能模块划分及业务设计3.1功能模块划分模块划分的一条原则是尽量降低软件模块间的藕合度，高藕合度的系统是很难维护的。

一处的修改会引起另一处甚至更多处的变动。

藕合度低的软件可以很容易被重用、维护和扩充。

另一条原则是提高软件的内聚性，如果一个软件的模块只实现一个功能，那么该模块具有高内聚性。

高内聚性的软件更容易维护和改进[4]。

在本系统设计中，充分考虑的模块的可维护性，功能模块主要分为配置管理和业务系统两大类，其中配置管理包含线路配置、账户管理、业务配置三个模块，业务系统则包括报文收发、报文告警、报文监控、报文统计、自动请求、数据库报文导入、报文资料管理、报文检索、航危报收集等模块。

3.2 业务设计3.2.1 线路配置模块对串口线路进行端口选择并进行速率、传输方式、码制、停止位、数据位、校验位设置。

3.2.2 账户管理和权限设置模块可以增加、删除账户，同时可对某个具体账户进行操作权限设置，例如一般用户只能对报文进行监视、统计，而预报员账户可执行报文发送，报文告警等操作。

3.2.3 业务配置模块用于对告警站点和报类、报文监控站点和报类、自动请求站点和报类、发报地址、发报模板等数据进行管理和修改。

3.2.4 报文收发模块报文收发是本软件开发项目的核心功能，是实现其它功能必要基础。

因此，本模块要求软件能够按照用户指定的串口参数稳定可靠的收发数据。

并且能够将接收到数据在保存到本地的同时，实时传递给告警模块。

值得一提的是，考虑到与现有气象局域网系统的业务兼容性，接收到的报文在进行完整性判断之后，一方面要以文本格式保存在局域网服务器上，供局域网气象服务程序查询之用，另一方面还能够以XML格式保存起来，供报文检索模块使用（此外还考虑可做作为下一代气象信息服务系统的数据源）。

对于发送的报文则要求在本地保存相关日志。

3.2.5 告警模块作为兰州飞行情报区气象监视台和西部枢纽机场气象台，预报人员应当能够及时掌握各类危险天气报告和特殊天气报告。

本模块根据报文接收模块提供的报文内容，提取报头，与告警控制数据中的告警站点和告警报类进行比对，提供针对WS（重要天气报告）、WA（低空重要飞行情报）、SP （特殊天气报告）等报类的声光提示，为了给用户提供更好的体验，告警应尽可能提供人工语音服务。

同时为了便于预报工作人员的检索，告警报文应当能够滚动显示。

3.2.6 监控模块将实时接收到的报文在屏幕上滚动显示，信息监控人员可实时对报文接收状态进行监视。

3.2.7 报文统计模块用于报文接收质量监控，该模块根据统计站点列表，按时段对接收到的报文进行实时统计，对于按时接收到的报文用绿色进行标注，超过最晚发报时间的未接收的报文用红色进行标注。

由于当前民航气象报类中，只有SA、FC、FT三类报告为定时发送报类，因此目前只提供针对上述三类报文的统计，统计结果可根据业务范围划分按照全国区域、西北区域、陕西区域单独显示，为了保证统计的实时有效性，本模块应当保持较高的刷新率，每收到一份完整报告，都应当对统计结果进行刷新。

3.2.8 自动请求模块为了对缺失的报文（因为对方发报地址有误或者当时线路故障）进行及时补充，为用户提供完整信息，自动请求模块可根据报文统计结果自动发送请求报对缺失的报文进行索取，考虑到资料的来源情况，自动请求报发送目标应当依次为本地数据库、民航气象中心数据库（当前为华北气象中心数据库）、缺失报文站点所在区域气象中心数据库。