摘  要：航空气象报文综合告警系统致力于解决民航空管气象预报、观测从业人员在安全生产工作中关键时间节点提醒手段匮乏、气象产品检测告警机制不完善的痛点，基于网络安全技术、Qt技术等，实现空管气象预报、观测工作流程中多种气象产品的发布提醒、状态检测、延迟告警等一系列模块功能的设计研发应用，助力气象安全保障服务质量提升，促进安全生产工作平稳运行。

关键词：安全;空管;气象;报文;Qt;告警

中图分类号：TP273+.4          文献标识码：A文章编号：2096-4706（2022）01-0014-03

Abstract： The aviation meteorological message comprehensive warning system is committed to solving the pain points of the civil aviation management meteorological forecast and observation practitioners’ lack of reminder means for key time nodes in the safety production work and the imperfect detection and warning mechanism of meteorological products. Based on the network security technology and Qt technology， the design， development and application of a series of module functions such as aviation management meteorological forecast， release reminders of various meteorological products in the observation workflow， status detection， delay warning， etc.， help improve the quality of meteorological safety assurance services and promote the smooth operation of safety production.

Keywords： safety; air traffic control; meteorology; message; Qt; warning

0  引  言

隨着经济全球化、区域经济一体化和城市化进程的不断发展，新时代背景下中国民航在经济发展中承担着越来越重要的角色。近四十年来，我国民航业飞速发展，旅客周转量、旅客运输量等关键指标已跃居世界第二。民航发展，空管先行，随着航空管制工作模式不断朝精细化的方向发展，对航空气象服务的要求也随之不断提高，提供更为及时、准确的航空气象信息服务对促进飞行安全、正常、高效意义重大。航空气象报文产品是航空气象信息服务极为重要的一环，如何高效、可靠地完成这一环的气象服务工作，是保障民航运行安全的核心之一。特别是在新的航空气象报文差错标准出台后，严防“错忘漏”，已经成为气象报文类产品发布工作流程中需要时刻牢记的准则。

航空气象报文综合告警系统就是在这样的大背景下设计研发的，它关注空管气象预报、观测从业人员日常气象报文等产品制作和发布的全流程，基于网络安全技术、Qt技术等进行设计实现，在工作流程中各个关键节点提供监测、提醒、告警等功能的综合性辅助系统。

1  系统概述

航空气象报文主要包括机场天气报告、机场预报、着陆预报、起飞预报、机场警报和风切变警报等，空管气象预报、观测从业人员在实施本机场的天气观测与探测，收集和分析各种气象资料后，在相应的时间点完成上述相关产品的制作和发布，同时向民用航空气象用户提供讲解、咨询、展示和飞行气象文件等气象服务。结合以上特点，基于网络安全技术、Qt技术和数据库技术完成本系统设计研发，在报文产品的制作准备阶段、实施阶段、发布验证阶段提供可自定义的时间节点提醒服务、提供预报观测交互提醒服务、提供对已发产品的监测告警服务、提供重要飞行保障智能提醒服务等。

2  系统总体设计

本系统充分考虑用户需求、系统稳定性、跨平台性以及操作系统交互性等因素，采用C/S架构，服务器数据库为Oracle 10g，客户端研发采用Qt开发框架和MinGW集合库，使用C++高性能开发语言，保证系统具有海量终端并发，数据处理高效、交互灵敏便捷、运行安全稳定、跨平台易移植等特点。

Qt是一个跨平台C++图形用户界面应用程序开发框架，它包含各种功能不同的模块，每个模块都有隶属于自己的类库，Qt既可以开发GUI程序，也可用于开发非GUI程序。此外，采用QtCreator这样的轻量级跨平台集成开发环境，有利于充分发挥其优良的跨平台特性、面向对象特性，且可以获得大量开发文档、XML和丰富的API支持，实现高性能的图形渲染能力。MinGW（Minimalist GNU for Windows）是用于开发原生Windows应用的开发环境，可为Windows平台客户端应用开发提供丰富的库文件支持。系统总体架构如图1所示。

3  系统功能模块

3.1  网络安全模块

十四五规划将网络安全和数据安全摆在了至关重要的位置，使之成为未来最受关注的领域之一。面对大量的数据信息，如何进行处理与保护已成为社会关注的重要话题，而网络安全则直接关系到数据信息的安全，所以网络安全架构设计是系统设计之初必须重点关注的部分。本系统在终端和数据库之间架设防火墙、入侵检测系统等设备来实现网络安全层面的基础建设，通过ACL访问控制技术和入侵检测技术为数据交互提供安全的网络环境。访问控制是信息系统重要的安全功能之一，它的任务是在为用户对系统资源提供最大限度共享的基础上，对用户的访问权进行管理，防止对信息的非授权篡改和滥用。访问控制对经过身份鉴别后的合法用户提供所需要的且经过授权的服务，拒绝合法用户的越权服务请求，拒绝非法用户非授权访问，保证用户在系统安全策略下有序工作。访问控制列表（Access Control Lists，ACL）是应用于防火墙、路由器、交换机等网络设备接口的指令列表，这些指令列表用来告诉网络设备哪些数据包可以接受、哪些数据包需要拒绝，不但可以起到控制网络流量、流向的作用，且在很大程度上起到保护网络设备、服务器的关键作用，简单来说，ACL是由Permit和Deny语句组成的一系列有顺序的规则，这些规则可根据数据包的源地址、目的地址、端口号等来描述。入侵检测系统（Intrusion Detection System，IDS）是对网络中传输的数据进行实时监测，发现其中存在的攻击行为并进行相应响应的网络安全设备，是防止主机和网络攻击的有效方法。与防火墙的被动防御设备不同，IDS是一种主动的安全防护技术，是防火墙的良好补充，也是构建完善信息安全防御体系必不可少的设备。本系统中部署的入侵检测设备可以对来自客户端的流量进行检测分析，通过入侵检测技术识别可能的攻击，并与防火墙等网络安全设备形成联动，更好的保护业务生产系统安全运行。

3.2  后台连接模块

为实现对产品的数据监测、告警，本系统通过Qt技术设计后台連接模块实现与气象数据库建立持久稳定的连接。Qt为数据库编程提供了一个类似JDBC的统一操作模型，底层是具体数据库或数据库接口的插件，由其负责完成真正的数据库操作。Qt数据库模型的基础类是QSqlDatabase对象，拥有一个QSqlDatabase对象代表拥有一个数据库的连接，在一个已经Open的QSqlDatabase对象上，可以执行各种数据库操作。由于Qt开源版本没有提供Oracle数据库驱动，要实现Qt与Oracle数据库的连接，需要根据源代码手动编译Oracle驱动。通过qmake编译得到对应当前版本Qt和Oracle的连接库文件，在客户端安装Oracle或者OracleInstantClient，通过创建一个QSqlDatabase对象，就可以在后台和Oracle数据库建立连接。此外，本系统还采用开源项目模块QFtp，实现后台与FTP服务器建立连接，为更多产品数据的上传预留接口。

3.3  综合配置模块

本系统基于QSettings类设计了综合配置模块来提供各项系统功能配置的精细化调整。QSettings是Qt提供的专用于实现配置统一操作的类，QSettings类提供了持久的跨平台应用程序设置，用户通常期望应用程序记住其对所有会话功能进行的配置，这些信息通常存储在Windows系统注册表、OSX和Linux等的属性列表文件中，在缺乏标准的情况下，通常使用INI文本文件。QSettings围绕这些抽象技术，使用户能够以便捷的方式保存和恢复应用程序设置，QSettings API基于QVariant，可以保存QString、QRect、QImage等多种基础类型，此外它还支持自定义存储格式。本系统中的配置文件实时存储在本地INI文件当中，方便随时对多个具体设置参数进行修改。

3.4  界面功能模块

结合用户需求和工作现场实际环境，系统主界面UI设计采用较为紧凑的布局，并按系统功能模块进行了区域划分。界面设计采用Qt样式表（Qt Style Sheets，QSS）来实现。QSS是Qt提供的一种用来自定义控制外观的机制，QSS大量参考了CSS的内容，尽管QSS在可用属性、选择器、功能性上要弱于CSS，但与Qt融合性更好。界面部分主要包括自定义闹钟模块、数据库连接模块、报文综合告警查询模块、重要飞行保障模块和功能简述模块等。界面设计如图2所示。

3.4.1  自定义闹钟模块

本系统的自定义闹钟模块可以满足用户对于日常工作中自定义提醒服务的需求，该模块时间为UTC世界协调时。用户通过编辑时间框设置具体UTC时间，再点击添加闹钟按钮就可以将预设闹钟添加到左侧的列表中，系统会自动遍历列表中所有的时间点，在指定的UTC时间点播放声音提醒。选中左侧列表中的时间戳，点击删除闹钟按钮，可以删除预设闹钟。此外还支持在声音提醒中途直接停止闹钟，支持用户自定义提醒铃声。

3.4.2  报文综合告警查询模块

系统在与数据库建立连接后，将在每个半点从库中取最新多份报文并展示在报文展示区域中，该数据还可用于报文检查和编发报参考。支持通过时间组、报文类型、四字代码等关键字进行报文查询操作，查询结果展示在报文显示区域。在两个内容展示区域之间位置，集中放置了多个详细功能模块复选框，用来控制各个模块开启或关闭。FC、FT、SA、半点报提醒和告警模块按照配置文件中预设的时间，提醒用户制作发布报文，并且在报文发布后的指定时间进行监测，若未监测到报文产品将发出告警。NOSIG提醒、趋势报提醒通过后台查询数据库中相关报文，进行分析判断后在指定时间提醒用户发布NOSIG和趋势报。联动告警模块在产品发布的准备阶段给出提醒，要求在岗人员进行确认，若模块未得到反馈将向其他岗位人员发出告警，要求其提醒该工作人员到岗。

3.4.3  重要飞行保障模块

该模块在用户需要进行重要飞行报障工作时提供智能提醒和告警服务。在重要飞行保障开始前，用户在相应的起飞机场、降落机场、备降机场、执行时间和保障时间相应位置填入信息完成重要飞行保障计划的添加，系统将会在符合规定的时间点自动勾选所需的提醒和告警功能，辅助用户做好重要飞行保障期间的气象服务。选中已经添加的计划，点击删除计划按钮可以删除该计划。系统在后台将重要飞行保障计划记录在本地文件中，方便在飞行保障结束后对整个保障过程进行复盘分析操作，帮助用户提升安全保障业务技能。

4  结  论

航空气象报文综合告警系统是一套基于网络安全技术、Qt技术等，致力于服务民航空管气象预报、观测人员制作、发布报文等气象产品整个流程，在各个关键节点提供监测、提醒、告警等服务的综合性辅助系统。通过多个功能模块的设计实现致力于解决安全生产工作中关键时间节点提醒手段匮乏、气象产品检测告警机制不完善的痛点，同时为系统后续发展过程中新技术加入和多平台部署预留了丰富的接口，较好地满足了空管一线安全生产工作需要，有利于提升航空气象服务水平，在行业内和其他相似业务场景中具有良好的推广应用价值。

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作者简介：王博（1990—），男，汉族，河南郑州人，主任工程师，本科，研究方向：网络安全，软件工程。