李翠翠，李 艳，冯和平，杨 哲，杨 亭

(1.贵州省大气探测技术与保障中心，贵州 贵阳 550081；2.贵州航天林泉电机有限公司，贵州 贵阳 550001)

CINRAD/CA/CD雷达综合监控及故障报警系统设计

李翠翠1，李 艳1，冯和平2，杨 哲1，杨 亭1

(1.贵州省大气探测技术与保障中心，贵州 贵阳 550081；2.贵州航天林泉电机有限公司，贵州 贵阳 550001)

针对贵州省新一代天气雷达设备老化、故障频发，雷达型号不统一，信号处理器不同和文件传输等问题，通过定时对报警文件、产品文件、基数据文件和状态文件进行监控分析，发现雷达故障、文件生成及文件传输异常时，将故障相关信息及文件异常信息存入数据库，采用GSM MODEM技术进行短信报警，同时在页面上显示故障和异常信息。该系统的使用有利于及时处理故障，提高雷达数据传输率、业务可用性，本系统同时具备雷达技术资料共享、故障查询统计、用户统一管理功能，实现全省新一代天气雷达监测报警平台统一化模式。

雷达;综合监控;故障报警;数据库;GSM MODEM

1 引言

新一代天气雷达在气象预警、短时及临近预报服务中发挥着重要作用，确保雷达的准确、可靠、稳定运行是气象预报预警服务的基础。目前，贵州省已建了8部新一代天气雷达，雷达型号分为CINRAD/CA和CINRAD/CD，其中遵义、兴义、都匀、毕节4部雷达运行时间长达十多年，设备老化严重，故障隐患多，特别是2016年重大故障频发，雷达技术保障人员需及时处理雷达故障。

近年来，贵州省已有部分台站自行开发了一些终端报警和文件监控系统。这些软件存在的问题是：由于贵州省新一代天气雷达型号不统一，信号处理器不同，开发的报警系统不能推广使用；同时，文件监控系统对文件传输数量上没有进行判断控制。因此，针对这些问题，提出了CINRAD/CA/CD雷达综合监控及故障报警系统设计。

2 系统结构

系统硬件部分包括计算机、GSM MODEM、串口线、电源线。

系统软件按功能划分为5个模块，即故障报警、文件监控、资料共享、查询统计及用户管理。故障报警和文件监控模块，实现对故障报警文件、产品文件、基数据文件及状态文件的监测分析，发现故障或异常，存入数据库、发短信报警，同时在页面上进行显示；资料共享主要实现雷达相关技术资料文件的共享；查询统计模块实现所有雷达故障及雷达文件传输异常的查询统计；用户管理模块主要包括用户登录安全设置，用户添加、删除、信息修改。系统结构框图如图1所示。

图1 系统结构框图Fig.1 System architecture block diagram

3 系统关键技术

3.1 开发环境

系统开发工具采用Dreamweaver CS6、phpStudy，开发语言采用html、css3、php、javascript等，数据库采用MYSQL，系统服务器由IIS和phpStudy搭建实现。

3.2 数据库设计

根据系统功能及雷达型号的不同，需创建4个数据库表，分别是CA雷达故障信息表、CD雷达故障信息表、文件监控信息表及用户管理表。CA雷达故障信息表包括的字段：序号(主键、自动增加)、站名、站号、日期、时间、报警信息、报警码、故障类型、故障部位、状态；CD雷达故障信息表包括的字段：序号(主键、自动增加)、站名、站号、日期、时间、报警信息、故障部位、状态；文件监控信息表包括的字段：序号(主键、自动增加)、站名、站号、型号、日期、时间、文件类型、状态；用户管理表：单位、职位、姓名、密码、电话。

3.3 PHP定时执行任务

Windows下PHP定时执行任务的方法主要有3个：Windows系统执行计划任务，shell脚本定时触发，set_time_limit(0)、ignore_user_abort(true)、sleep()循环执行。本系统采用第3种方法实现每6min访问一次故障报警文件、产品文件、基数据文件及状态文件。

3.4 GSM MODEM工作原理

GSM的短信息业务SMS利用信令信道传输，不用拨号建立连接，把要发的信息加上目的地址发送到短信息服务中心，经短消息服务中心完成存储后再发给最终的信宿[1]。短信发送结构图如图2所示。

图2 短信发送结构图Fig.2 SMS sending architecture diagram

3.4.1 AT指令 AT指令是GSM MODEM通信接口的工业标准，可通过终端设备来控制短消息业务。AT指令的格式：AT+指令字符(参数)。AT指令种类比较多，本系统使用AT指令实现测试连接及短信的发送功能，因此使用的指令：AT测试连接、AT+CSCA短信中心号、AT+CMGS发送短信息、AT+CMGF短信格式。

3.4.2 信息编码、解码 GSM MODEM对SMS的控制有3种途径：基于AT指令的TextMode、Block Mode和基于AT指令的PDU Mode。TextMode相对简单，只能发送ASCII，不能发送中文Unicode码；Block Mode需手机厂家提供驱动支持；PDU Mode已经取代了Block Mode，被广泛应用。

发送短信的PDU编码主要包括：短信中心号码信息、短信首字节、目标号码信息、协议标示符、数据的编码方式、短信内容等；接收短信的PDU编码主要包括：短信中心号码信息、协议标示符、数据的编码方式、短信内容等[2]。发送和接收短信息内容均被转化成十六进制编码进行传送。

4 系统功能的实现

4.1 故障报警的实现

CINRAD/CD雷达每隔30 s生成一个报警文件，若每30 s监测一次该文件报虚警较多，而CINRAD/CA雷达每天发生故障时才会生成报警文件，当天再发生故障更新报警文件。本系统根据文件的特点并结合实际需求，要求台站每6 min上传一次报警文件，系统定时去服务器指定目录下访问并解析报警文件。雷达故障报警流程及六盘水雷达故障信息页面显示如图3和图4所示。

图3 雷达故障报警流程图Fig.3 Radar fault alarm flow chart

4.2 文件监控的实现

文件监控功能主要实现对产品文件、基数据文件、状态文件的生成或传输情况的监控，系统每6 min访问一次省级服务器，通过文件生成时间与上次文件生成时间进行差值计算，若时间差值大于6 min，雷达体扫异常，短信报警，否则处理的文件数量与规定的文件数量进行比较，若没有达到规定的数量，用系统时间与文件上次生成时间进行差值计算，若时间差值大于10 min[3]，文件传输异常，短信报警，否则定时访问省级服务器。雷达文件监控流程图及文件传输异常信息页面显示图如图5和图6所示。

4.3 文件共享功能

文件共享功能开发采用的技术相对简单，实现上主要用到了文件的上传、下载及连接，但该功能的作用非常重要。贵州省雷达站工作人员调动频繁，部分雷达机务人员首次承担该项工作，而雷达是大型装备，需掌握维护维修的技术非常多，因此通过网络文件共享功能，将雷达定标的相关技术文件、各雷达站近5 a来故障总结分析文件等进行共享，方便雷达站工作人员下载学习，不断提高雷达故障维护维修水平。

4.4 查询统计功能

查询统计功能在实现上主要用到数据库查询技术，通过对站名、站号、型号、日期、故障类型及故障部位一种或多种查询条件进行查询。该功能方便省级雷达技术保障人员和台站机务人员了解雷达故障频发点，有针对性的进行备件仓储。

图4 六盘水雷达故障信息页面显示Fig.4 Liupanshui radar fault information page

图5 雷达文件监控流程图Fig.5 Radar file monitoring flow chart

图6 文件传输异常信息页面显示Fig.6 File transfer exception information page

4.5 用户管理功能

用户管理功能主要包括用户的添加、删除、信息的修改。用户信息包括用户名、密码、单位、职务、电话号码。用户信息中单位的作用是用户登录时系统自动跳转到用户所在的雷达站故障页面；职务的作用是当雷达发送故障时，根据故障类型有针对性发送短信，避免造成浪费或骚扰。

5 结束语

本系统采用B/S架构进行开发，安全可靠，界面友好，方便用户使用。系统实现了对全省新一代天气雷达故障报警、产品、基数据、状态文件的监控报警功能，有利于雷达技术保障人员及时排除故障，提高了考核文件的传输质量，方便用户下载雷达相关的技术资料，同时各级雷达技术保障人员可通过查询了解雷达故障频发点，做好雷达备件仓储工作。

[1] 刘维成,杨菊梅.基于SMS的新一代天气雷达运行状态监控系统设计[J].气象水文海洋仪器,2011,28(1):71-75.

[2] 马慧,陈阳平,谢强.基于GSM Modem终端的短信系统研究与实现[J].中国制造业信息化,2008,37(11):10-14.

[2] 张玲,周红跟,郭一飞,等.多普勒雷达实时数据传输监控与报警系统的研究[J]. 气象水文海洋仪器,2015,32(3):22-25.

Design of CINRAD/CA/CD Radar Integrated Monitoringand Fault Alarming System

LI Cuicui1,LI Yan1,FENG Heping2，YANG Zhe1,YANG Ting1

(1.Guizhou Meteorological Observation Technology and Support Center, Guiyang 550081,China；2.Guizhou Aerospace Linquan Motor Corporation, Guiyang 550001,China)

For the province's new generation weather radar equipment problems such as aging, frequent failures, varied radar models, different signal processor and file transfer and other issues, the alarm file, product files, data files and status files were monitored and analyzed regularly. When radar faults, file generation and file transfer errors are detected, fault-related and file exception information was put into the database, SMS alarm with GSM MODULE, displays fault and exception information on the page. The use of the system is conducive to timely processing failures, improving the radar data transmission rate, business availability, the system also has radar technical data sharing, fault query statistics, user unified management functions, to achieve a new generation weather radar monitoring alarm platform of unified model.

radar; integrated monitoring; fault alarm; database; GSM MODOLE

1003-6598(2017)01-0069-05

2016-10-12

李翠翠(1984—)，女，工程师，主要从事雷达运行保障、软件开发，E-mail:licui123@163.com。

CINRAD/CA/CD雷达综合监控及故障报警系统设计(黔气科合QN[2016] 02号)。

TP311.52

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