航空氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通信分系統(tǒng)設(shè)計解析
摘要：石家莊國際機場目前在用的航空氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是由通信分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng)、綜合服務(wù)平臺組成，主要通過從多種渠道獲取氣象數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行各種后續(xù)處理，并生成相關(guān)產(chǎn)品，在保證數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)安全的前提下向更多的用戶提供氣象信息服務(wù)。其中，通信分系統(tǒng)是航空氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心組成，本文通過軟件設(shè)計的角度，從通信分系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)、規(guī)格需求、概要、詳細設(shè)計角度，通過設(shè)計小案例對通信分系統(tǒng)進行了簡單解析，可以了解航空氣象數(shù)據(jù)庫系的數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng)、服務(wù)平臺的設(shè)計完成思路。
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫;通信分系統(tǒng)設(shè)計;航空氣象
引言
在中國民用航空領(lǐng)域中，航空氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要具有飛行氣象情報及氣象資料的交換、備供、存儲等能力，由相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、通信分系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫分等部分組成。石家莊正定國際機場目前使用的該系統(tǒng)，與民航北京氣象中心聯(lián)網(wǎng)，接收并匯交相關(guān)氣象情報及資料，向其匯交本地雷達、自觀、報文等氣象資料，同時接收其下發(fā)的國內(nèi)、國際飛行所需的綜合航空氣象情報信息，為石家莊航空安全提供保障。下面將以通信分系統(tǒng)為例，以軟件設(shè)計角度對系統(tǒng)需求、概要、詳細設(shè)計等三個階段進行簡單解析，從而更加容易理解該系統(tǒng)的通信分系統(tǒng)。
一、系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計
由上圖所示，石家莊機場的航空氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要由氣象數(shù)據(jù)收集處理和信息應(yīng)用組成，展示時氣象信息使用用戶通過局域網(wǎng)，以web網(wǎng)頁或飛行文件綜合方式獲取航空中所需氣象情報。
業(yè)務(wù)處理部分主要包括氣象數(shù)據(jù)庫和通信分系統(tǒng)，可通過通信系統(tǒng)收集處理民航報告、常規(guī)報告、自動觀測資料(AWOS)、風(fēng)溫廓線儀、自動站資料、Bufr資料、Grib資料、Fax資料、衛(wèi)星云圖資料、本地圖形圖像資料、多媒體資料、雷達等資料，隨后，通過預(yù)報綜合平臺及網(wǎng)頁版的形式進行氣象信息業(yè)務(wù)的展示。數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)采用客戶機服務(wù)器方式，可對資料處理、數(shù)據(jù)庫等進行實時監(jiān)控和管理。有資料處理子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)。
二、通信分系統(tǒng)需求設(shè)計
通信分系統(tǒng)是航空氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中最重要的組成部分，它負責全系統(tǒng)的氣象資料接收、檢查與處理、發(fā)送，及請求的應(yīng)答。本通信分系統(tǒng)分為通信系統(tǒng)以及監(jiān)控維護操作平臺。為數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng)和數(shù)據(jù)交換服務(wù)器提供數(shù)據(jù)源，支持一個數(shù)據(jù)源同時向多個本地相同數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)的功能。在系統(tǒng)設(shè)計時滿足了以下需求。
2.1 在通信分系統(tǒng)中需要配備一個通信前置機，數(shù)據(jù)傳輸同時支持AFTN、PSTN和網(wǎng)絡(luò)傳輸模式。
2.2 以安全可靠為重點，監(jiān)控系統(tǒng)對監(jiān)控的內(nèi)容出現(xiàn)異常的情況下，以聲音、閃爍或者不同顏色進行告警。
2.3 對氣象資料的處理達到準確、及時，保證地區(qū)中心通信主機與地區(qū)中心數(shù)據(jù)交換服務(wù)器上的數(shù)據(jù)實時、完整、一致。
2.4 充分考慮操作的方便，將監(jiān)控和操作與通信分系統(tǒng)整合到一起，開發(fā)以鼠標為主、鍵盤為輔的圖形化操作界面。應(yīng)有詳盡的聯(lián)機操作手冊，界面設(shè)計合理，邏輯清晰，使用方便，顏色的搭配應(yīng)美觀大方。
2.5 與其他分系統(tǒng)間的接口要盡量簡單，使各分系統(tǒng)故障時不影響其他分系統(tǒng)為基本考慮，并易于界定故障點。
2.6 利用通信中間件的開放性，與其他分系統(tǒng)的信息傳輸，盡量采用通信中間件。
2.7 通信分系統(tǒng)應(yīng)用軟件應(yīng)設(shè)有守護程序，確保通信應(yīng)用軟件的主進程不間斷運行。
三、通信分系統(tǒng)概要設(shè)計
通信分系統(tǒng)在概要設(shè)計時要求有以下約束條件。
3.1 安全可靠為重點，對氣象資料的處理達到準確、及時。
3.2 充分考慮操作的方便，將監(jiān)控和操作與通信分系統(tǒng)整合到一起，開發(fā)以鼠標為主、鍵盤為輔的圖形化操作界面。應(yīng)有詳盡的聯(lián)機操作手冊，界面設(shè)計合理，邏輯清晰，使用方便，顏色的搭配應(yīng)美觀大方。
3.3 與其他分系統(tǒng)間的接口要盡量簡單，使各分系統(tǒng)故障時不影響其他分系統(tǒng)為基本考慮，并易于界定故障點。
3.4 利用通信中間件的開放性，與其他分系統(tǒng)的信息傳輸，盡量采用通信中間件。通信分系統(tǒng)應(yīng)用軟件應(yīng)設(shè)有守護程序，確保通信應(yīng)用軟件的主進程不間斷運行。
四、通信分系統(tǒng)詳細設(shè)計
通信分系統(tǒng)的詳細設(shè)計，是根據(jù)上述功能需求書、功能規(guī)格說明書和概要設(shè)計說明書完成的，對通信分系統(tǒng)各個進程間的控制流程和數(shù)據(jù)流程，說明了組成各個進程的主要模塊，每個模塊的具體功能、輸入、輸出參數(shù)和數(shù)據(jù)流程，以及通信分系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng)、圖形圖象制作分系統(tǒng)之間的接口、輸入輸出、數(shù)據(jù)流程。
4.1 系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)
通信分系統(tǒng)的業(yè)務(wù)處理部分，包括通信主機上的通信軟件和通信分系統(tǒng)的監(jiān)視、維護和操作界面。業(yè)務(wù)處理部分是實時系統(tǒng)，負責不同氣象要素收集、發(fā)送缺漏報文圖形文件要報處理，通過MQ管道技術(shù)和多進程方式，提高數(shù)據(jù)處理效率，通過內(nèi)消息隊列管理，交換進程間信息及參數(shù)。異步線路資料的發(fā)送接收;氣象資料的檢查與處理;電報公報報告信息處理;監(jiān)控、維護維修監(jiān)控平臺綜合化;MQ通道管理報文處理發(fā)送;數(shù)據(jù)庫落地文件的生成等，都是該通信子系統(tǒng)所包括的功能。
4.2 通信業(yè)務(wù)處理結(jié)構(gòu)示意圖(圖2)
4.3 通信業(yè)務(wù)處理部分功能列表
4.4 通信分系統(tǒng)起始程序(inimss)
以系統(tǒng)起始程序為例，該程序?qū)φ麄�分系統(tǒng)使用的全程區(qū)進行起始，并按起始表格文件($homw/ini/mssini.ini)的指定，在全程區(qū)生成所有表格，同時本程序還要起始作為信息交換的工作區(qū)(即各子分區(qū))。
在本分系統(tǒng)中，大部分進程需要使用全程區(qū)進行控制信息(排隊)及數(shù)據(jù)信息交換。為了方便全程區(qū)的使用，在每個使用全程區(qū)的程序中需要生成一個程序頭，存放全程區(qū)各個表格的指針。對于該表格的生成，本分系統(tǒng)提供一個函數(shù)xmapse.c。xmapse.c的輸入?yún)?shù)為全程區(qū)的名字，結(jié)果是將程序頭進行起始，而該程序頭的指針是pgl。
4.5 監(jiān)控導(dǎo)航
依據(jù)航空氣象用戶尤其是設(shè)備保障用戶的需求，提高監(jiān)控維護的直觀性和高效性，需要將運行狀態(tài)、維護維修界面圖形化，以監(jiān)控部分導(dǎo)航條項為例，它提供監(jiān)控功能的總導(dǎo)航，包括進程狀態(tài)、線路狀態(tài)、緩沖區(qū)及文件系統(tǒng)狀態(tài)、排隊狀態(tài)、MQ隊列及通道狀態(tài)，操作系統(tǒng)狀態(tài)。加載并顯示相關(guān)界面，并將通過通信鏈路接收到的后臺程序定時發(fā)送的監(jiān)視信息顯示在相關(guān)界面上。
五、結(jié)束語
通信分系統(tǒng)軟件是航空氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工程中的一個重要系統(tǒng)，在設(shè)計開發(fā)過程中，從用戶的功能需求、非功能需求和系統(tǒng)的外部接口關(guān)系為設(shè)計依據(jù)，遵循工程的總體概念、體系結(jié)構(gòu)和總體布局，完成了通信分統(tǒng)軟件進行功能分解和部件級(CSC)模塊等設(shè)計。
通過對通信分系統(tǒng)的解讀思路，更可以完成對整個航空氣象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的分析，通過深入解讀分析系統(tǒng)的辦法，提高了系統(tǒng)安全，因為這是深入做該系統(tǒng)安全保障的重要手段。
參考文獻：
[1]太極計算機股份有限公司.民航氣象傳真廣播系統(tǒng)通信分系統(tǒng)使用手冊，2008，10.
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