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机场自观 QNH 值实时监控告警系统的设计与应用

热度0票  浏览86次 时间:2017年5月10日 09:31

摘要:为了解决机场自动气象观测系统中的 QNH 值常常出现的误报
漏报等现象,本文设计了一套 QNH值实时监控告警系统。该系统利
用 RS-232 串口通讯分别收集跑道数据和振筒气压仪数据,实时判
断 QNH 差值是否正常,并在手机客户端显示监控状态。通过一定
时间的测试,验证了该系统的可靠性。

【关键词】QNH 值 监控告警 RS-232 app 客户
1 背景介绍
修正海平面气压 (QNH) 是机场自动观测
系统中非常重要的探测资料,是航空器着陆时
的重要参考数据。世界民航空难史里,许多灾
难是因为气压数据的误差而导致的。因此,
QNH 值的准确性将直接影响到飞行安全,涉
及到无数乘客的生命财产安全。
通常,QNH 值是由位于跑道附近的传感
器采集的气压原始数据经过机房服务器程序修
正而得到的。为了解决自观数据 QNH 值出现
的误报漏报等现象,实现自我监控等功能,本
文设计了一套 QNH 值实时监控告警系统。该
系统如图 1 所示,分为三部分:数据采集单元、
数据处理单元、数据显示单元。
2 数据采集单元
数据采集单元负责机场 QNH 值和振筒气
压仪 QNH 值的采集和传输。
机场原始机场 QNH 值可由自观机房服务
器提供,服务器可利用 RS-232 串口定时输出
含有 QNH 值的报文,通过格式解析即可获取。
振筒气压仪 QNH 值由 XDY-03 型双振筒
气压仪获取。该气压仪是以两只振筒压力传感
器为基础,高性能单片微处理器为核心的数字
化智能仪器,具有测量准确度高、可靠性好等
优点,基于 RS-232 串口可与计算机等设备连
接通讯。
获取 QNH 值的口令为“r”,而该 QNH
值只能代表气压仪所在地点的 QFE 值,不能
直接对比计算。为了保证气压仪数据的准确性,
每隔半年送回厂家做仪器校准。
3 数据处理单元
数据处理单元负责与数据采集单元通讯,
计算对比 QNH 值,生成监控信息,存储原始
数据,以及对数据显示单元开放端口推送数据。
该单元所有功能由一台服务器承担完成。
服务器程序设计流程 :

为了解决机场自动气象观测
系统中的 QNH 值常常出现的误报
漏报等现象,本文设计了一套 QNH
值实时监控告警系统。该系统利
用 RS-232 串口通讯分别收集跑道
数据和振筒气压仪数据,实时判
断 QNH 差值是否正常,并在手机
客户端显示监控状态。通过一定
时间的测试,验证了该系统的可
靠性。
(1)程序启动后,判断用户界面输入的
参数。若参数无误,则启动任务线程。
(2)程序开始从指定的串口读取原始数
据,添加时间戳,保存在本地,以便发生故障
时查询分析。
(3)根据特定格式,程序分别提取机场
QNH 值和振筒气压仪 QNH 值。
(4)修正同化 QNH 值,计算判断,生
成监控信息。
(5)响应手机客户端的 socket 连接请求,
实时发布监控信息。
参数设置。自观系统的 port server 的串口
参数为:9600,N,8,1。振筒气压仪的串口
参数为:2400,N,8,1;XDY-03 型双振筒
气压仪只能提供 QFE 值,需要乘以系数才能
换算成 QNH 值,该系数默认为 1.003;设置
发送“r”命令的间隔时间,默认为 30 秒;设
置 QNH 值的合理上下限范围;设置两个 QNH
值的差值预警阈值。
参数配置完成,点击运行按键,程序启动,
同时后台将启动两条线程。
线程 1:
用于接受两个串口数据,分析格式,提
取修正 QNH 值,判断 QNH 值是否有效,计
算QNH的差值,生成监控信息,发送给线程2;
每条串口数据,保存在磁盘日志,如图4所示;
经过计算和判断后生成的三类信息:数据丢失
告警、差值过大告警、数据正常。
线程 2:
用于开放对外服务端口 ( 该系统默认值为
9010) 和手机客户端建立 socket 连接,并实时
发送最新的监控信息。为了减小服务器的压力,
该系统将 socket 连接对象上限设为 10。每隔 5
分钟,该线程向各个客户端发送询问消息,若
对方无回执,则在 socket 列表里剔除该对象,
回收资源。
4 数据显示单元
数据显示单元负责与服务器通讯,显示
实时监控信息,发出告警信息。该系统基于安
卓 4.0 版本开发了手机客户端。当手机和服务
器都处于同一局域网内便可访问实时数据和获
取监控信息。
当客户端接受到含有数据丢失告警和差
值过大告警的监控信息后,手机会弹出置顶提
示信息提醒用户注意。在客户端界面上,黄色
表示数据丢失告警,红色表示差值过大告警,
绿色表示正常。
5 测试验证
该系统在开发调试完成后,经过了 3 个
月的测试验证。其中,发现了一些问题,并及
时解决,完善了整个系统。整个测试过程中,
出现了程序 BUG、串口松动、通讯线路故障
等问题。其中多数问题是因为编写的程序中有
BUG 而导致的。通过一定时间调试后,系统
趋于稳定,在业务应用中逐渐发挥作用。如,
6 月一次振筒气压仪出现故障,系统成功发出
告警,使值班人员及时发现和排除了故障。
6 总结
本文设计的机场自动气象观测站 QNH 值
实时监控告警系统,采用数据对比方式,在
手机客户端联网显示,并实现了对机场跑道
QNH 值的实时监控与告警功能。系统通过长
时间的测试验证了其可靠性,降低了 QNH 值
误报漏报的故障率,并在业务运行中逐渐应用
开来,提高了安全生产效益。
参考文献
[1]林锐,韩永泉.高质量程序设计指南:C++/
C 语 言 .( 第 3 版 )[M]. 电 子 工 业 出 版
社 ,2012(412).
[2][ 民用航空气象 第 9 部分 : 自动气象观测
系统数据输出格式 ][Z]. 中国空中交通管
理局 ,2011.MH/T 4016.9-2011.
作者单位
1. 中国民用航空西南地区空中交通空管局气
象中心 四川省成都市 610225
2. 中国民用航空华北地区空中交通空管局气
象中心 北京市 100621



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