贵阳CINRAD/CD雷达资料县级共享平台的设计与实现

田 程,雷登林,彭 茜,张 羽,倪 雷

(贵州省贵阳市气象局，贵州 贵阳 550001)

贵阳CINRAD/CD雷达资料县级共享平台的设计与实现

田 程,雷登林,彭 茜,张 羽,倪 雷

(贵州省贵阳市气象局，贵州 贵阳 550001)

基于贵阳市气象局的雷达产品显示终端和计算机网络，使用C#编程语言，建立贵阳CINRAD/CD雷达资料县级共享平台，实现将贵阳新一代天气雷达资料自动、实时传输到贵阳市各县级气象部门。平台的建成，对于提高灾害性天气的临近预报准确率具有重要意义，其设计思路和实现方法可推广应用到相似条件的同行部门。

CINRAD/CD;Products Generation(RPG);雷达基数据;雷达显示工作站(PUP);共享

Abstract：Based on Guiyang weather radar display terminal products and computer network, C# programming language was used to build Guiyang county-level radar CINRAD/CD data sharing platform so that the Guiyang new generation weather radar data will be automatically and real-time transmitted to the Guiyang county level meteorological department. The construction of the platform is of great significance to the forecast accuracy of the approaching severe weathers. The design idea and implementation method can be applied to similar conditions of peers.

Keywords：CINRAD/CD; radar products generation(RPG); radar based data; PUP; sharing

1 引言

随着现代社会对气象灾害预警的时效性和准确性要求越来越高，如何提高雷电、冰雹、暴雨等灾害性强对流天气系统的临近预报准确率,是大气科学的热点之一，也是经济和社会发展的紧迫要求。多普勒天气雷达是临近预报最为有效的工具，可实现对雷电、冰雹、暴雨等强对流天气的实时监测。贵阳CINRAD/CD雷达资料县级共享平台的实现，可为贵阳市县级气象部门提供雷达资料实时共享，对县级气象部门提高气象灾害预警的时效性和准确性具有积极的意义。

2 平台设计

2.1 贵阳雷达站生成的雷达产品

贵阳CINRAD/CD雷达每隔5 min 30 s左右完成一次体积扫描，同时生成一个05V格式雷达基数据。05V格式雷达基数据可由784厂提供的“雷达产品处理及显示软件”读取并显示雷达9个仰角的回波径向速度、反射率因子和速度谱宽等信息，还能提供37种雷达产品；此外，05V格式雷达基数据可提供给“Radar Products Generation(RPG)软件”处理成敏视达格式雷达数据，并由“雷达显示工作站(PUP)软件”进行显示，与CD型雷达配套的RPG和PUP软件最多可处理和显示68种常规雷达产品。贵阳CINRAD/CD雷达资料县级共享平台的设计目标，主要是将以上所有雷达资料实时共享给贵阳市各县级气象部门。

2.2 设计思路

以往雷达资料共享的主要方式如下[1-2]：雷达站通过使用RPG和PUP两个软件把05V格式雷达基数据处理成敏视达格式雷达产品，再将这些产品以gif图像格式或bin格式进行分发共享。这种共享方式存在不少弊端：①CD型雷达将基数据处理成产品需要100 s左右时间，无法满足实时性。②雷达产品种类繁多，造成文件的上传和下载都容易出错。③如果共享产品为gif图像格式，使用起来较为麻烦。④如果共享的是bin格式产品，还必须将产品的索引文件一起上传，才能保证 PUP 软件可以正常读取雷达产品。⑤县级气象部门无法根据自身需求获取任何PUP产品。针对上述弊端，贵阳CINRAD/CD雷达资料县级共享平台实现了直接将05V格式基数据实时共享给贵阳市县级气象部门，并在县级使用端安装“雷达产品处理与显示软件、RPG和PUP软件”，这样县级气象部门利用“雷达产品处理与显示”软件读取和显示05V格式雷达基数据，可在第一时间得到雷达反射率因子等信息，满足了时效性。同时，利用RPG和PUP软件处理和显示任何雷达PUP产品，可精细化分析灾害性强对流天气系统。

图1为贵阳CINRAD/CD雷达资料县级共享平台的设计框图，当上传软件探测到雷达体扫描结束后，立即拷贝05V雷达基数据到“数据上传机”，经压缩后上传到“市局服务器”。各县级平台探测到服务器上的05V雷达基数据后，立即下载到本地，解压后分成同样的两份数据，一份供给“雷达产品处理及显示软件”显示反射率因子等信息，另外一份供给“RPG软件”处理100 s后通过“PUP软件”显示任意PUP产品。

图1 平台设计框图Fig.1 The design diagram of platform

3 平台实现功能

3.1 上传及下载软件的实现

上传软件使用C#语言编写，主要利用fileWatcher控件的Created事件实时监控是否有新的05V雷达体扫文件生成。当Created事件监控到新的05V雷达体扫文件生成后，由于05V雷达体扫文件是在一段时间内分层写入的，所以需要把监控权交给fileWatcher控件的Changed事件实时监控05V雷达体扫文件的完成情况。当05V雷达体扫数据写入完成且文件大小等于12 961 024字节，立即压缩拷贝05V雷达基数据至服务器，否则就开启报警。为了保证上传软件稳定性，避免可能出现空数据、压缩错误和内外网中断等意外现象，开启相应的声音报警，便于提醒雷达站工作人员及时解决故障。

下载软件同样采用C#语言编写，利用fileWatcher控件的Created事件实时监控服务器，当服务器有最新05V雷达基数据建立时，将其下载到本地并解压。需要注意的是，压缩后的05V雷达基数据在400K～3M之间，所以当Created事件监控到最新05V基数据建立时不应立即下载，应让程序延时1 s左右等待05V雷达基数据在服务器上拷贝完整后才进行下载，否则容易出错。软件还针对服务器断连、超时无新数据等错误开启声音和窗口报警，提醒县级气象业务人员及时解决故障。

为了满足05V雷达基数据文件上传下载的实时性，平台采用fileWatcher控件进行实时监控。服务器使用文件夹方式来提供共享，此种共享方式没有FTP服务器共享方式稳定，但可以获得更好的时效性。fileWatcher控件对远程目录进行监控时容易出现中断情况，当监控中断后不会出现任何提示，针对这种情况平台添加了一个timer控件，当fileWatcher控件完成一次监控就让timer控件重新计时，如果fileWatcher控件出现了监控中断，timer控件计时结束，网络检测事件即被开启，如果是网络故障就开启报警，如果不是网络故障就重置fileWatcher控件。所以，利用fileWatcher控件监控远程目录时可使用上述方法以防fileWatcher控件的监控中断。

05V雷达基数据文件固定大小为12.3M，数据比较大，但是其压缩率比较高，通常情况下可达到4～30倍的压缩率，因此平台调用Winrar压缩软件压缩05V文件后才上传服务器 ,降低了雷达数据对市县光纤带宽的占用并节省了存储空间。

图2为雷达产品上传和下载的软件界面。

图2 文件上传和下载软件界面Fig.2 The upload and download software interface

3.2 简化RPG和PUP软件的安装和设置

与CINRAD/CD型号雷达相匹配的Radar Products Generation(RPG)及雷达显示工作站(PUP)的安装复杂且繁琐，在安装和配置过程中容易出错。笔者利用已经配置好的RPG及PUP，简化了RPG及PUP在县级气象部门电脑上安装和配置的复杂度[3]，简要介绍如下：首先在贵阳雷达站将RPG及PUP安装设置好，经调试可正常使用后，分别将D盘下的RPG、CINRAD PUP、rawdata、allProducts目录以及C盘下的Sys0文件夹进行备份，然后在县级气象部门电脑端，先安装PUP和RPG，注册后提前把安装好的PUP和RPG直接删除或更名，把备份的RPG、CINRAD PUP目录拷贝到电脑任意位置，把备份的rawdata及allProducts文件夹拷贝到D盘根目录下，把备份的Sys0文件夹拷贝到C盘根目录下，最后仅需将PUP目录和NBCOMM.INI文件中的IP地址设置为县级气象部门电脑IP地址，即可正常使用。

3.3 数据免维护性

平台每天提供给县级气象部门的雷达资料在300M左右，但是数据到县级气象部门经过解压后一般会增加为3G，平台又将3G资料分成了两份，这样数据就达到了6G，再加上生成的PUP产品以及敏视达格式雷达基数据，每天的数据量最多可达到10G左右，给数据的清理和维护带来不便。平台把雷达数据自动整理功能集合到下载软件中，一天定时两次清理县级平台的雷达基数据，业务人员可以通过修改软件设置确定雷达资料的保留时间。同样，上传软件中也有定时清理数据功能，定时清理服务器上的05V雷达基数据，默认保留4 d 05V雷达基数据。

3.4 提供完善的安装指导

县级气象部门如果完整安装贵阳CINRAD/CD雷达资料县级共享平台，需要安装5个相关软件，有的软件配置比较复杂，容易出错。笔者提供了图片化安装手册，为县级气象部门提供安装和配置帮助，在实际使用中，发现帮助手册还是有不够完善的地方，按照手册安装和配置仍然有诸多问题，所以笔者模拟了县级气象部门的使用环境，采用屏幕录像机，把每一步安装和配置步骤做成视频，并为可能出现的安装和配置错误提供解决方案。县级平台使用者只需要按照安装手册和安装视频逐步安装即可。图3为平台在贵阳市县级气象部门的显示效果。

图3 贵阳市县级气象部门显示效果Fig.3 The display effect in the county weather bureau

4 结语

由于提供完善的安装和配置帮助，县级气象部门业务人员均能独立安装平台相关软件，平台安装完成后，也无需专人额外维护。在对清镇县气象局的计算机和贵阳雷达站的计算机进行时间校对后，经过实际测试，清镇县气象局获取到雷达资料的时间比贵阳雷达站资料生成的时间仅滞后15 s左右。自投入业务运行以来，平台运行一直稳定，通过使用该平台，贵阳市县级气象部门均能及时有效地获取雷达产品，明显提高了雷达产品的应用效率。

[1] 刘淑媛，孙健，等.多普勒雷达数据处理显示系统[J].气象，2004(7):30-34.

[2] 袁正国，刘晓钢，俞炳.新一代多普勒雷达实时资料共享系统的设计与实现[J].计算机与现代化，2006(11):48-50.

[3] 田程，马传成，倪雷，等．CINRAD/CD雷达PUP和RPG的安装方法和技巧[J]．贵州气象,2016(4):64-67.

DesignandimplementationforCINRAD/CDradardatasharingplatforminGuiyang

TIAN Cheng, LEI Denglin，PENG Qian， ZHANG Yu, NI Lei

(Guiyang Meteorological Bureau, Guiyang 550002， China)

TP311.52

B

1003-6598(2017)04-0068-04

2017-04-12

田程(1980-)，男(土家族)，工程师，主要从事雷达探测工作，E-mail:littleo@163.com。