高空气象探测系统软件的使用体会与改进探讨

李斌 魏璐 周晓湘 潘心顺

摘 要：在高空探测系统中，高空气象探测系统软件属重要组成部分，目前在全国各高空站L波段高空气象探测系统得到广泛应用，并取得不错探测效果。本文将会对高空气象探测系统软件概述，并提出改进对策。

关键词：高空气象探测系统；软件使用；改进对策

L波段属于高空气象探测系统中常用的一个波段，可有效提高高空探测质量。通过对高空气象探测系统软件进行改造后，使其具有操作简便快捷、界面直观、运行稳定、可靠等特点，更好满足高空气象探测系统需求。

1.高空气象探测系统软件概述

1.1功能模块

L波段高空气象探测系统软件选择在Windows操作系统下借助BorlandC+ +语言编程，并选择图形化操作界面。实际上，高空气象探测系统软件主要由放球程序、小球净举力计算程序和数据处理程序等3个子程序组成。在高空气象探测系统软件使用过程中，为能够对其有效调整，还引入数据格式转换软件，在格式调整前实现探空数据有效兼容。

1.2放球程序

在高空气象探测系统软件中，该程序肩负数据实时录取任务，气球飞行时一般不受控。因此对放球程序设计时，要有效提高放球程序可靠性，避免由于程序崩溃而导致探测数据丢失。放球程序包括：（1）基本功能。放球程序可准确接收地面瞬时值数据与探空仪基测数据和探空仪下传探空数据。放球软件借助计算机串行口（RS-232）对探空解码器和雷达传输来温、压、湿数据和球坐标等数据收集和保存。放球程序中测风球坐标（采样仰角、方位、时间、距离）、探空数据（采样温度、气压、时间、湿度）数据等，都需要采用单精度浮点数，方便后续计算工作，確保计算精准度。同时，每组雷达传输探空数据都要录取，一般会每分钟和每秒对球坐标数据录取。（2）功能示例。地面参数输入：对于高空气象探测系统软件，需按照要求把台站基本信息、地面瞬时观测值、地面基测值、台站值班人员等信息输入放球软件中，特殊情况还要人工对补放小球数据录入；探空曲线显示与处理。可借助显示处理模块把探空数据以探空曲线形式呈现，并对数据相应处理，准确识别异常数据。（3）异常事件处理。如雷达需补放小球或在低空丢失目标时，要借助补放小球数据输入模块来输入小球测风数据，一般要求补放数据要超过40min记录，选择自动计算小球净举力功能，以确保记录数据真实性和准确性。

1.3数据处理程序

数据处理软件通过对放球软件在磁盘上保存数据文件读取，并通过对这些数据分析，得到各种气象产品报表图形，对这些气象产品打印、显示和保存。该过程中还要借助异常处理模块对异常数据处理，如探测数据缺测处理，用户可借助鼠标对探空曲线功能修改，异常处理模块上一般会显示气压-时间、温度-时间、湿度-时间等曲线，然后用户可以根据实际情况来对数据修改，如果温、压、湿数据出现可信度差或连续失测情况，可根据现行高空气象探测的相关规范和标准缺测处理，提高探测结果真实性、准确性。

2.高空气象探测系统软件改进对策

2.1在“放球软件”上添加基值测定保存功能

L波段高空气象探测系统中，“放球软件”完成了高空实时探测雷达控制、数据录取、数据监测、数据曲线平滑纠错等，而“基值测定”是重要工作。如数据显示为气压982.9hPa，温度29.4℃，湿度82%下的基值测定记录，但由于操作失误，又打开“基测”开关，并严格按相关步骤进入“基值测定记录”界面，得到仪器值发生改变得到全新温压湿数据，如数据显示气压983.0hPa，温度29.5℃，湿度83%下基值测定记录。此时要重新输入干球气压表附温、温度及气压读数，得到正确变量，稍有疏忽，就有可能施放不合格仪器，影响测试最终结果。

基值测定通常是在探空仪施放前对其相关参数调整，只有参数符合要求后才允许投放。如探空仪基值测定结果不满足要求则不能施放，如未对探空仪基值测定，严禁“放球”操作。对于下述几种情况会出现基值测定数据丢失，放球前，不小心关闭“放球软件”，致使计算机突然死机，对于这种现象只有通过基值重新测定给予解决，但是基值测定往往需要消耗5-10分钟，影响放球及时性，致使相关信息无法得到及时探测，可以借助基值测定保存功能对基值测定数据保存，下次就可以直接调用，提高了基值测定保存功能使用效率。

2.2对单独测风放球时间订正

高空气象探测系统中，放球时间并非施放气球北京时间，而指放球瞬间，在“放球软件”中，按下“确定放球”键探测系统软件复位时间、开始观测的时刻是否与气球被施放的时刻保持同步，而值班用的通信设、恶劣天气、值班员间协调配合等都是诱发放球时间不同步的因素。实际上，放球时间不同步问题包括“晚按放球键”和“早按放球键”有两情况，早按放球键主要是按下“确定放球”键时，气球未能够被同时施放，而是延迟一段时间才施放；而“晚按放球键”通常与其相关。上述两种放球时间不同步现象都有可能导致整份记录结果出现偏差。在高空气象探测系统软件中，综合测风可以对放球时间有效订正，而单独测风具备该功能，因此需要对单独测风放球时间订正。

2.3增加测风秒数据查询和探空秒数据查询时的选中标识功能

在高空气象探测系统软件中，测风秒数据查询和探空秒数据查询功能是每天探测过程中应用最多一个功能，是对数据飞（非）点查询、确定、删除关键。而测风秒数据查询和探空秒数据查询中所涉及数据为秒数据，具有非常大数据量，传统系统软件中只支持时间栏的选中标识，但不存在表格区分，无法一目确定一行数据，增加某一飞（非）点数据差距查询人力和物力。探空信号接收不理想时，会导致飞（非）点增多，致使测风和探空数据要分别查询、删除，该过程中将会花费大量时间和精力。如果增加测风秒数据查询和探空秒数据查询时选中标识功能，将会使各时段所对应要素值一目了然，值班员可在短时间内对飞（非）点确定和处理。同理增加可以对秒数据删除功能，可根据数据查询结果对飞（非）点准确删除。

2.4增加一键获取整月探空数据功能

对于高空气象探测系统而言，每月都需要按照要求对整月探空数据资料打包上传，通常，一个月会产生1000个左右数据文件，并把它们按文件类型分别存储于相对应8个指定目录中，每月底都需要从这8个文件夹中筛选出整月探空数据文件，该过程中所产生工作量非常大，而且易出现错漏现象。此时，在高空气象探测系统软件中增加一键获取整月探空数据功能，既有效降低工作人员工作量，又避免出现上传资料错漏现象。

3.高空气象探测系统软件未来发展设想

在系统监控与数据处理过程中，高空气象探测系统软件与目前实际要求还存在差距，因此要对高空气象探测系统软件优化、改造和升级。对现有文件存储与数据查询方式改造，实现对设备运行状态远程监控，并对探测数据远程调用，以更好满足时代发展需求。高空气象探测系统软件未来发展设想包括以下方面：（1）完善高空气象探测数据标准接口，使其更好满足不同高空探测业务需求；（2）分别开发秒级探测数据存储资料数据库、系统运行与台站值班操作日志数据库存储、雷达监控状态数据库存储等3套数据库；（3）开发基于CS数据库管理软件，以实现对数据编辑、统计查询、添加、删除、备份等功能。

4.结语

高空气象探测工作过程中，经常遇到各种各样突发问题影响探测工作效果，此时就要根据高空气象探测系统软件实际使用情况对其相应改进，有效提高高空气象探测系统软件运行效率，确保探测结果真实性、准确性。

参考文献

[1]李媛.高空气象探测接收端中频信号处理技术研究[D].南京邮电大学，2016.

作者简介

李斌（1986-）男，汉，甘肃陇南市人，本科，助理工程师，从事综合观测。