CINRAD雷达运行状态监控系统的设计与应用

2016-06-21郭春辉袁微周彦

广东气象 2016年3期

关键词：报警

郭春辉，袁微，周彦

（肇庆市气象局，广东肇庆 526000）

CINRAD雷达运行状态监控系统的设计与应用

郭春辉，袁微，周彦

（肇庆市气象局，广东肇庆 526000）

摘要：基于C#编程方式对新一代多普勒天气雷达设备运行时的系统噪声、发射机功率、天线功率、雷达常数、地物对消、发射机温度、机房温度、停机与否等重要性能参数进行监控，同时对雷达专用英文报警进行中文翻译。系统能及时获取雷达设备运行时的各种参数，并将异常参数及结果以声音和短信方式通知值班人员，有助于值班人员及时发现并处理故障，将隐患消除在萌芽状态，提高保障效率和力度，并进一步提高雷达的业务质量。

关键词：计算机技术与应用；多普勒雷达；雷达运行状态监控系统；中文翻译；报警

郭春辉（1888年生），男，助理工程师，学士，主要从事新一代天气雷达探测业务工作。E - mail：137483520＠qq．com

郭春辉，袁微，周彦．CINRAD雷达运行状态监控系统的设计与应用［J］．广东气象，2016，38（3）：74 -76．

新一代多普勒天气雷达及组网的建成，大大地提高了短时临近预报水平［1］，同时也对新一代天气雷达的正常运行提出了更高的要求。但雷达系统极为复杂［2］，连续运行时间长，意味着雷达机务人员面临着更大的保障压力，通过软件系统对雷达运行状态协助监控是最具实时性、灵活性、高效性的方法。为有效保障新一代天气雷达的正常运行，在第一时间让雷达技术人员获取雷达运行状态信息，不仅可以降低维护成本，还能提高工作效率，因此雷达运行状态监控系统的开发对台站维护保障工作非常重要［3］。全国多个台站在这方面也做了尝试，吴少峰等［4］利用中国移动的138邮箱业务完成对雷达报警信息的监控，是利用监控log文件，但log文件不同台站文件的个数、类型及格式不尽相同，且RDA计算机系统升级也将改变log文件的格式，不利于长期使用和推广；李建勇等［5］基于中国移动的SIM卡和无线MODEN开发的雷达远程实时信息提取系统，能监控到雷达的状态信息，但也是通过监控log文件，不同台站的情况不同，监控到的数据个数、种类也不同，而且同一个log文件每天产生一个，文件信息量大，占用资源较大，客户端在台站运行时偶尔会由于信息量过大而发生瘫痪现象，同时利用SIM卡收费成本高，也不利于台站长期推广使用。而本研究设计的监控系统是通过读取RDA计算机的RadarMonitor文件夹下的．dat二进制文件，此文件每个体扫6 min独立生成一个，文件容量小，占用资源少，便于提取数据；此文件在全国SA和SB雷达RDA计算机中格式均相同，且RDA计算机升级也不会改变其格式，便于长期使用和全面推广。本系统还针对雷达专用英文报警信息难以看懂的情况，将报警信息自动翻译成中文，提供了一个直观易懂的中文界面，方便值班人员及时并准确地获知报警信息，系统利用手机邮箱免费短信提醒功能间接实现短信报警功能，同时还扩大了接收报警短信手机邮箱的范围，由原始单一的中国移动138邮箱升级到中国移动138邮箱、中国联通沃邮箱和中国电信188邮箱三大运营商的手机邮箱。

1　系统设计原理

雷达正常运行的同时会在RDA计算机中生成相应的后缀为．dat二进制文件，文件包含机房温度、发射机温度、发射机峰值功率、停机与否等多种性能参数。当雷达设备将要发生故障前，这些参数将会发生变化，同时可能会产生相应的报警文件，该系统将实时采集这些能反映雷达设备运行状态的参数，并以界面的形式显示在电脑上，同时将主要参数设置相应的阈值，一旦参数超过或低于阈值将以声音和短信的形式通知值班人员进行维修维护。针对繁杂难懂的英文报警文件，系统还增加了中文翻译功能，在实际业务使用中更显方便与人性化。

2　设计实现

该系统基于VS2010平台使用C#语言开发，需要安装net framework 4．0类库［6］，主要由信息采集和入库模块、监控和显示模块、报警信息中英文转换模块、声音和短信报警模块4部分组成，系统结构图如图1所示。

图1 系统结构示意图

2．1信息采集和入库模块

多普勒气象雷达工作时会在RDA计算机的RadarMonitor文件夹下产生RadarStatus_*．dat 和RadarAlarm*．dat 2种文件。其中RadarStatus _*．dat文件记录了雷达运行时的发射机温度、发射机功率、天线功率等参数，此文件每6 min产生1个，RadarAlarm*．dat记录了报警信息标记、编号等，雷达发生异常即产生RadarAlarm*．dat。文件格式均为二进制，格式部分说明如下：

typedef struct

｛char STATUS_DATA［8］；

int LOCALFLG；

float XMTR_PEAK_PWR；/ /发射机峰值功率

short SysStatus；/ /1表示系统正常，2表示系统可用，3表示系统需要维护，4表示系统故障不能工作，5表示系统关机或者STANDBY。

···

short spare3［20］；

float XMTR_AIR_TEMP；/ /发射机空气温度

float SHELTER_TEMP；/ /机房温度

｝RADAR_STATUS_DATA；

系统将每隔1 min查询一次RadarMonitor文件夹是否有这2种文件，若有新文件产生，信息采集模块则调用c#中的FileStream方法打开二进制文件，然后采用BinaryReader类方法将文件中的状态参数按字节从前往后读取。文件中的数据类型主要包含：字符char、整形int、短整形short、浮点float和数组、char数据采用ReadBytes（字节数）读取、int数据采用ReadInt32（）、short数据采用ReadInt16（）、float数据采用ReadSingle（）方法等。部分核心代码为：

int SEL_PATT = r．ReadInt32（）；

int IDU_TEST_DETECTIONS = r．ReadInt16（）；

float ANT_PEAK_PWR = r．ReadSingle（）；

for（int i = 0；i＜2；+ + i）｛r．ReadInt16（）；｝¨′

系统将采集到的数据（如系统噪声、发射机温度、发射机功率、机房温度、停机与否等）按定义格式自动录入数据库，数据库采用功能强大的SQLServer数据管理系统［7 -8］，在数据库中建立一张STATUS表来存储状态参数、一张ALARM表来储存报警参数。

2．2数据监控和显示模块

雷达状态和报警信息的监控和显示采用可视化实时界面的形式，软件客户端将实时查询数据库中表格的最新数据，并将最新的数据读取出来，然后显示在实时界面上供用户随时查看最新状态参数，同时可以在软件的后台设置相应参数阈值（如发射机温度不能超过44℃、发射机功率不得低于650 kW等），阈值将存在数据库的另外一张表格上，通过修改阈值从而修改了数据库中预存的阈值数据。软件界面由路径设置、文件时间、实时数据和报警信息组成，如图2所示。

2．3报警信息中英文转换模块

图2 软件运行界面

当雷达设备出现故障时会出现Alarm文件，Alarm文件只出现报警序号和报警的英文形式，而且均是大写和缩写，一般人难以看懂，需要人工与中文报警进行核对才能弄清楚具体报警信息的含义，这就要求机务员对英文报警信息相当熟悉，才能快速定位，对英文基础不好或刚入职的机务员来说难度更大。为了解决这一难题，本系统将英文报警信息转换成中文的报警信息，让人一目了然，并快速定位故障。具体实现方法是采集RadarAlarm*．dat的报警序号和报警状态参数，同时将中文报警信息整理成txt文档，读取中文txt文档是调用C#类库中的streamreader方法，为了使读取效率更高，采用ReadLine（）方法进行逐行读取，再提取每一行的序号部分与RadarAlarm*．dat采集到的报警号进行比对，当序号与报警号完全相同，则调出对应的中英文报警显示在可视化界面上，并将中英文报警信息发送至指定的手机上。

2．4声音和短信报警模块

汛期新一代天气雷达24 h连续运行，某些台站雷达工作人员值班时间长达几天，无法时时盯着监控页面，为缓解雷达保障人员值班压力，该系统提供了声音和短信自动报警的功能。当设备发生故障时，雷达的状态参数会发生相应变化，系统将用采集到的参数数据与用户自身设置的阈值参数数据进行比对，一旦超过或低于阈值，软件将发出声音报警，同时驱动短信报警，将报警信息发送到指定的手机上。

声音报警是通过调用System．Media类库中的SoundPlayer方法驱动软件的根目录下的声音warnsound．wav文件。发生声音报警的同时驱动短信报警，短信报警采用的是SMTP［8 -10］协议，即邮件传输协议，软件通过驱动SMTP服务器，将报警信息由qq邮箱发出，通过邮件的形式发送至指定的手机邮箱，接收短信的手机号码只需开通邮件短信提醒功能，便可收到报警短信，接收短信的手机号码支持移动、联通和电信三大品牌网站。

目前，该系统已在广东肇庆新一代天气雷达站投入业务运行，工作状态良好，从使用效果来看，利用本软件对新一代天气雷达的各种参数进行实时监控，让值班人员能更及时准确地了解雷达运行的状态。在雷达发生故障时能第一时间将情况告知值班人员，同时也能及时发现了雷达的潜在故障［11 -12］，将隐患消灭在萌芽状态，极大地提高了雷达的保障力度和工作效率，更好地发挥了天气雷达在灾害性天气中的显著作用。软件操作方便、占用系统资源少、发送短信及时，适用于全国多普勒SA或SB雷达。

参考文献：

［1］许小峰．中国新一代多普勒天气雷达网的建设与技术应用［J］．中国工程科学，2003，5（6）：8 -14．

［2］何建新．现代天气雷达［M］．成都：电子科技大学出版社，2002．

［3］郭泽勇，曾广宇，黄裔诚，等．天气雷达故障案例采集平台的设计与实现［J］．广东气象，2015，37（3）：72 -76．

［4］吴少峰，罗森波，胡东明，等．基于手机邮箱监控天气雷达运行状态的方法［J］．气象研究与应用，2012，33 （4）：70 -73．

［5］李建勇，敖振浪，谭鉴荣，等．雷达远程实时信息提取及显示系统的实现［J］．广东气象，2007，28（4）：8 -10．

［6］明日科技．C#从入门到精通［M］．北京：清华大学出版社，2012．

［7］蔡锦辉，林国平．利用SQL Server2000建立遥测资料数据库［J］．广东气象，2005，27（2）：44 -45．

［8］罗鸣．气象自动站数据监控平台的设计与实现［J］．广东气象，2012，34（4）：57 -58．

［8］张鹏，杨文嘉．SMTP、POP3协议解析及实战［J］．科技信息，2008（12）：30 -31．

［10］张玉东．基于SMTP或者C#类发送邮件原理及其实现［J］．电脑知识与技术，2008（34）：1630 -1632．

［11］周钦强，敖振浪，雷卫延，等．天气雷达探测网交互式故障应急响应平台［J］．广东气象，2011，33（3）：58 -58．