空军机场修正海压数据共享系统的设计与实现

梁欣 傅帅

摘  要： 根据从咸阳机场向四个空军导航台引接修正海压数据的需求，开发了空军机场修正海压数据共享系统。该系统在民航气象数据库业务系统的基础上，开发数据采集及处理程序和前端显示软件，采集咸阳国际机场自动观测系统修正海压数据进行解析，再通过前端显示软件向四个空军机场用户展示。前端显示软件基于B/S架构，运用ASP.NET平台搭建网页，提供了hPa（百帕）和mmHg（毫米汞柱）两种单位的修正海压数据，该软件运行于Windows平台，用户通过IE浏览器即可获取实时修正海压数据。

关键词： 空军; 修正海压; 气象数据库业务系统; B/S架构

中图分类号：TP3          文献标识码：A     文章编号：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

空军与民航行业相通、历史相连、命运相系、利益相同，都事关国家的和平、安全、稳定、发展。近年来，随着空军与民航团结协作、相互支持的不断加深，西北空管局气象中心和西安咸阳国际机场周边空军机场就气象信息进行了全面融合、主动融合、精准融合。根据西北空管局与空军签订的相关协议要求，需从咸阳机场向空军四个导航台（武功、阎良、户县、临潼）引接统一修正海压数据。要求实现数据传输稳定，并对用户提供实时显示功能。在实现这些功能的基础上，将来还可扩展应用于属地化机场等协同单位。

1 背景

修正海压即修正海平面气压高度，选择平均海平面为基准面所测量的飞行高度。即在气压式高度表上其气压刻度是按经过修正的海平面气压拨正后所指示的高度。当飞机停在跑道上，高度表指示出机场标高。由于海平面是随着地域和时间的不同而不同，为此中国确定以黄海的年平均平面为修正海平面，这也是测定中国各地标高的基准面[1]。

机场的修正海壓数据作为飞机起飞和降落重要参考数据，一直以来由西北空管局气象中心自动观测系统测量获得数据，并向周边空军机场提供服务。

空军机场根据日常飞行任务需要，在相应时间以电话方式致电气象中心观测室获取当下修正海压数据。[2]该方式不仅实时性差，而且存在误报等风险，对空军的安全飞行存在一定隐患。

根据西北空管局与空军签订的修正海压数据引接协议要求，西北空管局气象中心信息室建设完成了空军机场修正海压数据共享系统。该系统在民航气象数据库业务系统的基础上，开发了数据采集及处理程序和前端显示软件，搭建后台WEB服务程序，采集咸阳国际机场自动观测系统的修正海压数据进行解析、存储等，并通过前端显示软件向四个空军用户提供网页展示。

2 总体设计方案

2.1 系统设计原则

按照气象信息系统相关管理规定以及空军用户需求，确立如下的设计原则。

⑴ 先进性

系统采用先进成熟的技术满足当前的业务需求，并具有良好的发展潜力，以适应未来可能为空军提供更多业务的需要。

⑵ 安全性

在系统设计、实现时首先需要保证民航气象数据库系统的安全，同时保证自观数据传输安全，因此在传输时须采用相关的软硬件技术提供较强的管理机制、控制手段和网络安全等技术措施提高网络系统的安全性。

⑶ 可扩展性

考虑到未来发展及空军用户今后可能得的其他需要，设计应有灵活性、可扩充性，使投资得到更好的保护。

⑷ 合理性

系统软硬件配置要合理、精炼，并充分利用已有资源。

⑸ 经济性

应以较高的性能价格比构建该系统，使资金的产出投入比达到最大值。能以较低的成本、较少的人员投入来维持系统运转，提供高效能与高效益。

2.2 总体架构设计

整个系统根据功能划分为数据提供区域（气象数据库系统）、数据采集服务区域、用户数据展示区域三个部分。如圖1所示，其中，数据提供区域（气象数据库系统）为现有系统;数据采集提供服务区域、用户数据展示区域为新建系统。

该系统需要开发两套软件，分别为数据采集及处理程序和用户前端显示软件。

2.2.1 数据提供区

该区域由自动观测系统和串口服务器组成，通过自动观测系统MCU服务器串口进行扩展，从自动观测机房引接两根超五类双绞线（一主一备）至气象数据库机房，如图2所示，数据通过串口服务器，将串口数据转为网口数据，落地数据采集提供服务器。

2.2.2 数据采集提供服务区

数据采集处理程序部署在数据采集服务区的数据采集提供服务器上，实现对修正海压数据的解析和存储，该服务器还作为Web服务器为用户提供服务。

为确保气象数据库系统安全，在数据提供区域和数据采集服务区域之间各部署一台防火墙，通过防火墙上一系列严格的安全策略，确保数据从内向外单向传输，做好数据库边界防护工作。

2.2.3 用户数据展示区

由于空军修正海压系统通过网络专线为空军用户提供服务，用户数据展示区需要申请西安咸阳机场至空军阎良、武功、户县、临潼四个导航台专用通信线路。线路要求带宽不小于512KB，支持TCP/IP协议，DCE设备包含在内;为将来系统通过互联网向外部用户扩展服务需要，还要申请10M带宽互联网线路，该线路由西北空管局提供;还需要申请域名及相应固定IP。

3 软件开发内容

3.1 数据采集处理程序

由于自动观测系统MCU服务器已无空余串口，因此自动观测数据采集需从气象数据库系统引接。气象数据库系从自动观测系统获得自动观测串口数据，采集频率较高（一分钟采集一次）、运行稳定性较好，因此本系统从气象数据库交换服务器引接自动观测数据。

为满足上述要求，须开发数据采集处理程序，如图3所示。修正海压数据从气象数据库交换服务器资料处理目录上实时传输到数据采集提供服务器的指定目录D/QNH/Data下，该软件同时具备历史资料清除功能。在数据采集提供服务器上安装SQL SERVER数据库系统，该程序将落地的自观数据进行解析处理，提取出修正海压数据并入库[3]。数据库建立、运行和维护是由SQL数据库管理系统统一管理、统一控制。[4]数据采集提供服务器同时还承担Web服务器功能。鉴于windows系统的稳定性，数据采集提供服务器选择采用Windows Server2008操作系统。

3.2 前端显示软件

本系统还开发了用户前端显示软件，该软件基于B/S架构，运用ASP.NET平台搭建网页并显示，ASP.NET是可靠的、可伸缩的平台，无论是在Web窗体中重用第三方控件构建器，还是编写自定义的HTML程序，都可以作为底层平台运行[5]。该软件界面简洁明了，功能满足设计需求，如图4所示，软件向用户提供了北京时和世界时两种时间，提供了hPa（百帕）和mmHg（毫米汞柱）两种单位的修正海压数据。

此外，为了保证用户的合法性，系统可具备用户管理功能或IP地址绑定功能。鉴于windows系统的稳定性，软件在Internet信息服务（IIS）管理器上配置Web服务，建立WEB站点和FTP站点并提供相应服务，用户可通过网络专线或互联网接入本区域，进行修正海压等数据的访问。

4 总结

本系统很好的实现了四个空军机场对修正海压数据的实时获取，各程序、软件运行稳定，具备友好的人机交互界面，整体简洁明了，满足简约的设计要求。系统网络结构合理，数据处理安全稳定，可以有效解析自动观测资料并提取修正海压数据，经过处理对用户提供稳定显示。

当前，军民融合发展已上升为国家战略，驶入了建设的快车道，这也是民航与空军深度融合发展的重要机遇和平台。多年来，西北空管局始终与西北地区空军保持着良好的协作关系，此次空军机场修正海压数据共享系统的建设工作进一步加强了和空军机场的沟通与了解，为今后双方在“共享一片蓝天”的基础上，实现多领域、全方位合作共赢。

参考文献（References）：

[1] 民航局空管局.民用航空飞行气象情报发布与交换办法[Z]，2009.

[2] 民航气象中心.民用航空飞行气象业务差错标准[Z]，2012

[3] John J.Patrick.SQL基础（第二版）[M].清华大学出版社，2003.

[4] 黄绍华，陈翠娥.SQL语法范例大全[M].电子工业出版社，2008.

[5] JasonN.Gaylord. ASP.NET4.5高级编程（第8版）[M].清华大学出版社，2014.