C波段天气雷达巡检报告自动生成系统的设计与实现
2021-05-19熊峰潘雪刘颖孙哲隋丹候飙
熊峰 潘雪 刘颖 孙哲 隋丹 候飙
(1 黑龙江省气象数据中心，哈尔滨 150030； 2 黑龙江省生态气象中心，哈尔滨 150030)
引言
为了确保新一代天气雷达稳定可靠的运行，发挥其天气监测预警及气象防灾减灾的能力，每年汛期开始前，都会开展天气雷达的年巡检工作，对天线转动部件进行维护保养，对各项性能指标进行测试标校，以及处理雷达存在的故障和隐患[1-5]。雷达年巡检过程中，技术人员记录雷达检查维护结果、测试数据及技术指标值等，最终形成一份完整的巡检报告，以供存档[6]。
目前，大修前的C波段天气雷达巡检有以下三方面不足：①部分技术指标需要人工计算得到，容易出错且耗费时间；②由于巡检项目较多，巡检时没有测试项目完成与否的提示，容易遗漏还未完成的项目，并且巡检项目完成后，没有技术指标是否合格的提示，也容易遗漏还未标校好的项目技术指标；③没有协助巡检人员测试的在线帮助文档。针对上述情况，设计并实现C波段天气雷达巡检报告自动生成系统，解决好C波段天气雷达巡检工作中的不足，提升巡检工作的智能化水平，提高巡检工作的效率，将会给雷达巡检工作带来很大帮助。
C波段天气雷达巡检报告是具有固定格式的Word文档，在制作好的巡检报告模板的基础上，巡检时只需要更新模板中的检查结果、改造情况、维护记录、测试数据、技术指标等信息，即可生成新的雷达巡检报告。由于Word提供了可编程操作接口，可以通过编写程序对巡检报告模板进行编辑[7-11]。考虑到巡检数据录入需要交互，技术指标展示需要可视化，因此选用善于桌面应用程序开发的C#编程语言进行设计与实现[12]，将非常适合。
1 系统总体设计
C波段天气雷达巡检报告自动生成系统，是在Microsoft Visual Studio 2010集成开发环境下，进行设计和实现的Windows窗体应用程序，程序编译后可部署在Windows系统上运行。
1.1 系统功能组成
C波段天气雷达巡检报告自动生成系统，是基于CINRAD/CA、CINRAD/CB、CINRAD/CC、CINRAD/CD(以下分别简称为CA、CB、CC、CD)4种型号的雷达进行设计的，由于各型号雷达的巡检项目不尽相同，4种型号的雷达巡检项目模块独立设计。系统具备以下主要功能：
(1)具备CA、CB、CC、CD 4种型号雷达所有巡检项目检查结果，改造情况，维护记录，测试数据的录入功能，数据录入过程简便，软件界面美观大方；
(2)根据项目技术指标的计算方法，对测试数据进行自动化处理得到技术指标值；
(3)具备测试数据的存储和读取功能；
(4)具备检查技术指标是否合格的功能和巡检项目是否完成的功能；
(5)具备将文字形式的测试数据写入Word巡检报告的功能；
(6)具备将图形曲线和图像形式的测试结果写入Word巡检报告的功能；
(7)设计在线帮助文档，帮助文档包含测试步骤、测试注意事项、测试视频等，并具备视频播放功能；
(8)具备巡检测试人员的增添和删减功能。
系统功能结构如图1所示。
图1 系统功能结构
1.2 系统软件工作流程
C波段天气雷达巡检报告自动生成系统的软件工作流程如图2所示。
首先，巡检人员选定巡检雷达型号(CA/CB/CC/CD)，系统就调取该型号雷达的Word巡检报告模板，然后，巡检人员选定雷达站、巡检日期、巡检人员等信息后，就正式开始雷达项目巡检。巡检的项目包括雷达硬件和雷达软件两部分，硬件巡检包括雷达各系统的检查、改造、维护及指标测试，并录入结果，软件巡检包括雷达终端控制软件中的定标参数的检查和校对，雷达数据生成软件及雷达产品生成软件中的配置参数的检查和核对，以及雷达数据传输软件中的配置参数的检查和核对，最后录入软件检查结果。巡检过程中，如需要测试帮助，可查看在线帮助文档，获取测试步骤、测试注意事项、测试视频、定标参数范围、配置参数设置等技术支持。
测试数据录入后自动计算成技术指标，录入的数据和技术指标都将保存在指定的文件中，以供读取。
当完成所有巡检项目后，软件展示各个项目的测试技术指标，突出显示遗漏未完成的项目以及超标的技术指标。根据提示，可以跳转到遗漏项目和超标项目的界面，以完成遗漏的项目，以及对超标项目的技术参数进行调整或检修，直至符合指标要求。
巡检人员填写完巡检意见和建议后，点击生成巡检报告按钮，即可“一键”自动生成雷达巡检报告。
图2 系统软件工作流程
2 关键技术设计与实现
2.1 制作巡检报告模板
在Word雷达巡检报告中需要更新巡检数据的位置处，插入名称唯一的书签名，然后保存为巡检报告模板。
2.2 插入文字和图像到巡检报告中
2.2.1 插入文字
public void InsertText(string bookmark,string text) //bookmark是书签名，text是插入的文字
{
object oStart=bookmark;//bookmark位置设为光标位置
wordApp.ActiveDocument.Bookmarks. get_ Item (ref oStart).Select();
wordApp.Selection.TypeText(text); //插入文字
}
2.2.2 插入图像
public void InsertImage(string bookmark, string imagePath)// bookmark是书签名，imagePath是图像路径
{
object oStart=bookmark;// bookmark位置设为光标位置
object linkToFile=false;
object saveWithDocument=true;
object range=wordDoc.Bookmarks.get_Item(ref oStart).Range;
wordDoc.InlineShapes.AddPicture(imagePath,ref linkToFile,ref saveWithDocument,ref range);//插入图像
}
2.3 生成接收机动态特性曲线图
大修前的雷达接收机动态特性曲线图，需要对测试数据最小二乘法拟合，然后以图片形式展示。程序中引用COM组件中的Microsoft.Office.Interop.Excel，编写代码生成Chart图片形式的动态特性曲线图，主要代码如下：
Chart.ChartType=Excel.XlChartType.xlLineMarkers;//设置Chart图片为数据点折线图
Chart.SetSourceData(sheet.get_Range(yStart,yEnd),Excel.XlRowCol.xlColumns);//设置Y轴数据取值范围，yStart为Y轴数据取值的开始位置，yEnd为Y轴数据取值的结束位置
Chart.SeriesCollection.XValues=sheet.get_Range(xStart,xEnd);//设置X轴数据取值范围，xStart为X轴数据取值的开始位置，xEnd为X轴数据取值的结束位置
2.4 存储测试数据
检查结果、维护记录、技术指标等小数据量数据保存在INI文件中，接收机动态测试数据等大数据量数据保存在EXCEL文件中。
2.4.1 数据存入INI文件
程序中引用kernel32.dll动态链接库中的API函数WritePrivateProfileString将数据存入INI文件中，函数定义如下：
WritePrivateProfileString(Section,Key,Value,FilePath)//Section是INI文件中的段落，Key是关键字，Value是关键字的数据，FilePath是INI文件路径
2.4.2 数据存入EXCEL文件
通过引用Microsoft.Office.Interop.Excel，编写代码将数据存入EXCEL文件中。
public void WriteExcel(int A,int B,string Value,string FilePath) //A,B分别是Excel单元格的行，列值，Value是存入单元格的数据，FilePath是EXCEL路径
{
Excel.Application Excel=new Excel.Application();
Excel.Workbook book=Excel.Workbooks.Open(FilePath,Type.Missing) ;
sheet=(Worksheet)book.Sheets[1] ;
sheet.Cells[A,B]=Value ;//单元格[A,B]中存入数据
book.Save();//保存工作簿
Excel.Quit();//退出EXCEL操作，释放内存
}
2.5 展示遗漏未完成的项目和超标的技术指标值
新建一个“测试项目完成情况”的INI文件，所有巡检项目在该文件中默认标记值是“未完成”，巡检过程中，当完成了某项巡检项目，INI文件标记该项目为“已完成”。通过读取“测试项目完成情况”INI文件中各项目完成情况，即可将遗漏未完成项目展示出来。
各项目技术指标值存储在“技术指标”INI文件中，通过读出INI文件中各项目的技术指标值，与巡检规定中要求的指标大小进行比较后，即可将超标的指标值找到并展示出来。
3 系统运行效果
使用C波段天气雷达巡检报告自动生成系统软件，对CA、CB、CC、CD 4种天气雷达进行巡检测试，软件运行稳定，各项功能达到了预定的设计要求。
图3 选择雷达型号
图4 填写巡检测试基本信息
首先，巡检人员选定要巡检的雷达型号(图3)，如选定CC雷达，然后跳转到填写巡检测试基本信息界面(图4)，在选定巡检雷达站，巡检起止日期，巡检测试人员(支持新增、删减巡检人员)后，就开始对雷达各个项目进行巡检。
在进行项目巡检时，巡检人员将该项目的检查维护结果，测试数据等录入到项目界面中，如果录入的数据要转换成技术指标，软件将自动完成指标计算，软件同时也支持技术指标的检查，如指标超标，将予以提示。测试过程中如有测试疑问，可点击界面右上角的“测试指南”链接，获得在线帮助，帮助内容包括测试步骤、测试注意事项、测试视频等(图5)。每项项目完成后，点击“下一步”按钮，这时巡检测试数据保存到文件中，并写入Word巡检报告，同时“测试项目完成情况”INI文件标记该项目为“已完成”，项目界面左上角也会出现“已测试”的提示信息，如图6所示，紧接着跳转到下一项巡检项目界面。
图5 测试指南界面
图6 巡检项目界面
在完成最后一项巡检项目后，软件显示遗漏还未完成的项目，以及超标的技术指标，如图7所示，可以帮助巡检人员梳理整个雷达巡检情况。最后可通过单击软件上的“生成巡检报告”按钮，“一键”生成Word巡检报告，Word巡检报告样例如图8所示，巡检报告中包括各项巡检项目的测试数据、检查结果、维护记录及参数指标汇总等，蓝色字体标识的是合格数据，红色字体标识的是超标数据。
图7 显示遗漏项目和超标指标界面
图8 巡检报告样例
4 结论
天气雷达年巡检是保障雷达全年稳定运行的一项重要工作，每年都要组织完成。针对目前大修前的C波段天气雷达巡检过程中的数据处理自动化程度不够高、无项目是否已完成和指标是否合格的提示、无在线测试帮助文档等问题，设计并实现了C波段天气雷达巡检报告自动生成系统，可用于所有C波段天气雷达巡检，能将测试数据自动处理转化成技术指标，能为巡检人员清晰明了地展示遗漏项目及超标指标，能提供在线测试帮助文档，能一键自动生成雷达巡检报告，这将会提升雷达巡检工作的智能化程度，提高巡检工作的效率，对雷达巡检工作具有重要的实用价值。
