王颖 杨顺宇 王晋宁 刘永利 陈东水
民航天津空中交通管理分局 天津 300300
摘要：目前多普勒天气雷达运维以人工监控为主，存在效率低下，设备运行异常情况发现不及时等问题，因此开发一套多普勒天气雷达运行状态监控系统具有重要意义。
关键词：多普勒天气雷达、运行状态、监控
1需求分析
“声”、“光”、“控”、“信”分别为：声音提醒告警、色彩提醒告警、告警控制保护和告警短信发布。原有监控软件不具备“声”、“信”两种告警方式。而在雷达故障时，声音告警能够第一时间提醒值班员处理。当雷达设备负责人未在岗时，可以通过告警短信发布功能获得故障信息，及时为值班员排故，提供技术支持。在很大程度上，提高了天气雷达故障修复效率，更好的保障了飞行安全。因此为满足新的需求，需设计一款多功能监控软件，即气象重要设备监控系统。
2功能实现：
2.1状态信息落地
要实现对天气雷达的监控，就需要获取完整的运行状态信息。雷达主控软件和服务器软件实现了整套系统的运行状态信息的落地功能。以每分钟一组的频率，提取、封装、落地状态信息。雷达状态信息以2进制的结构保存成BIT数据，落地到服务器本地磁盘目录，已被后续处理。如图1：
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雷达主控软件安装在工控机上，负责从接口电路提取发射分机、接收分机、私服分机、配电分机和信息号处理分机的运行状态信息进行分析，然后按照设定的格式将全部信息封装成BIT状态信息，再由底层网络发送给雷达服务器。经服务软件解析、判断为有效状态信息后，落地到服务器本地目录，保存为2进制的BIT数据文件。
BIT信息是一组占用54个字节的2进制数据，涵盖了整个雷达A、B通道的各个分机的运行状态，包括：私服分机、发射分机、接收分机、信号处理分机、配电分机等。要素齐全，能够为监控软件提供完整的状态信息支持。
2.2状态信息传送
为不增加天气雷达服务器的运行负荷，新设计的多功能监控软件安装布置在一台专用的服务器上。因此需要通过网络将BIT数据传输给新的监控系统。已有的气象数据传输服务器能够完成此项工作。该服务器安装了JDK虚拟机和apache tomcat软件，利用FTP协议实现BIT数据的传输。
数据传输服务器通过FTP协议，从雷达服务器的本地目录获取BIT数据，然后再通过FTP协议将数据发送给监控服务器，用于分析和告警功能的实现。由于使用FTP协议进行数据传输，因此雷达服务器和监控服务器均需启动FTP服务。为了维护方便，将服务设置为开机自启模式。再创建FTP登陆用户名和口令，确保信息安全，并将BIT数据存放的目录设置为登陆用户的共享目录，开放读写权限。
在气象数据传输服务器的Apache tomcat软件上创建两条至雷达服务器和监控服务器的FTP线路，线路名分别为：radarserver和radarmonitor，目的地址为两个服务器的IP地址，并设置登陆名和口令，用于FTP协议连接认证。然后创建一个获取规则，与radarserver线路绑定，用于获取BIT数据，缓存到本地目录，且规则设置为获取后删除，以免雷达服务器数据积压。再创建一个发送规则，与radarmonitor线路绑定，用于将缓存的BIT数据发送给监控服务器。利用气象数据传输服务器实现了BIT数据由雷达服务器到监控服务器的传递。
2.3状态信息分析与告警实现
监控服务器主要完成的功能是BIT数据分析和告警动作实现。在其上安装布置了JDK虚拟机和ZABBIX监控软件。由于监控软件采用JAVA语言开发，因此需要JDK虚拟机支持。监控软件工作流程如图3：
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监控软件将传输服务器发送过来的雷达BIT数据读入内存空间，由软件的判断模块进行分析。首先判断BIT信息长度，是否为54个字节。再判断BIT信息的时效性，是否为最新状态信息。如果符合，再判断每一个告警状态位是否有效，然后给出与之匹配的告警代码，并生成雷达帧文件。
判断模块将雷达帧文件移交给软件的解析和执行模块进行告警功能实现。如果雷达帧文件正常，监控件显示雷达运行正常的状态信息。如果雷达帧数据异常，存在故障信息或失效信息，执行模块首先改变雷达运行状态，出现红色告警，并显示故障信息。再调取告警音乐文件，进行播放，提醒值班员关注。最后通过工业手机，以短信的方式将故障信息发送给设备负责人，做进一步分析，及时为值班员提供技术支持。
结语
天气雷达系统运行状态多功能监控涉及BIT信息落地、获取、分析和告警等4个主要环节，实现了“声”、“光”、“控”、“信”等4种告警方式，弥补了原有监控软件的“声”、“信”不足，大大提高了天气雷达故障发现的速度和维修效率，扭转了设备故障而未及时发现的被动局面。新开发的气象重要设备监控软件能够很好地满足设备维护人员的使用需求，可以胜任天气雷达运行压力随航空业发展而增大的挑战。有力保障了天津机场的多普勒天气雷达运行正常。在危险性天气条件下，为飞行管制决策提供支持。
参考文献：
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[2] 姚仁捷Zabbix监控系统深度实践 （第2版），2016:11-200；
[3] 侯要红，梁松涛Java XML应用程序设计2007:233-263；