潘施瑾，陈贤军，陈华生

（民航广西空管分局，广西 南宁 530048）

气压数据异常导致的不正常事件时有发生。受人为因素、环境因素、设备因素等方面的影响，会出现报文或通报中的气压存在差错的情况，造成飞行效率低下，危及飞行安全。例如，vaisala自动气象观测系统主用气压传感器静压孔因昆虫飞入堵塞导致测量的气压数据异常，造成自动气象观测系统采集处理和实时显示的修正海平面气压数值异常，管制员提供给机组的修正海平面气压数值与通播中的相差高达6 hPa。1 hPa的气压值相当于8.25 m的高度，机组得到是气压高度误差高达近50 m，严重影响航空安全。

vaisala自动气象观测系统不能对昆虫进入气压传感器静压孔造成气压数据异常进行告警提示。而南宁机场气象台提供的气压数据来自多种设备，如vaisala自动气象观测系统跑道两端气压传感器、长春自动气象站气压传感器和DY-100单振筒气压仪。这就需要将所有的气压数据进行横向、纵向的对比和统一监控，确保提供的气压数据准确无误，从而保障飞行安全。

1 常用3种气压概述

依据《民用航空气象地面观测规范》，3种气压的概述如下。

本站气压：气象台、气象站的气压表（或传感器）所在高度处的气压。

场面气压（QFE）：机场标高处的气压。精密进近跑道和跑道入口低于机场标高2 m或以上的非精密进近跑道，场面气压的数值应当以该跑道入口的标高为基准。

修正海平面气压（QNH）：场面气压按国际标准大气条件订正到海平面的气压。

2 常用气压计算

2.1 场面气压的计算

通过气压传感器的海拔高度与机场标高（或跑道入口标高）的高度差对本站气压进行气压订正，得到场面气压。场面气压的计算公式如下：

式（1）中：QFE为场面气压，hPa；P为本站气压，hPa；Δh为气压传感器的海拔高度与机场标高（或跑道入口标高）的高度差，m；g为重力加速度，m/s2；R为干空气比气体常数，kg·K；T为温度，K。

根据AviMet系统pressure_srv.ini配置文件可知，计算QFE采用温湿传感器测量的实时温度，P、Δh、g、R已设置定值。

2.2 修正海平面气压的计算

南宁机场采用vaisala自动气象观测系统，根据vaisala厂家提供的技术资料，可得修正海平面气压的计算公式为：

式（2）中：QNH为修正海平面气压，hPa；QFE为场面气压，hPa；z为机场标高，m；g为重力加速度，m/s2，R为干空气比气体常数，kg·K；T0为标准大气开氏温度，K；a为温度递减率，K/m。

根据AviMet系统pressure_srv.ini配置文件可知，z、g、R、T0、a已设置定值，QNH的值由QNF计算而来。

3 气压数据格式

目前，南宁机场气象台提供的气压数据来自vaisala自动气象观测系统跑道两端的气压传感器、长春自动气象站的气压传感器和DY-100单振筒气压仪。其中，长春气象站位于人工观测场，作为自动气象观测系统的备份设备；DY-100单振筒气压仪位于气象观测情报室，作为自动气象观测系统。这两者均无法提供数据时的应急设备。

vaisala自动气象观测系统航标9气压数据输出格式[1]如下：

自动气象观测系统航标9气压数据输出格式参照MH/T 4016.9—2011《民用航空气象第9部分：自动气象观测系统数据输出格式》文件。

长春自动气象站UDP广播数据格式如下：

其中，num表示数据流地址编号，建议跑道南头为03，跑道北头为01，中间为02；time表示数据采集的时间，格式年月日时分秒14位，如：20030703123530；zdppp表示本站气压，指测压仪高度处的气压，单位为hPa，如：1000.2，998.3，1010.5；zdqfe表示场面气压，单位为hPa，如：1000.2，998.3，1010.5；zdqnh表示修正海平面气压，单位为hPa，如：1000.2，998.3，1010.5。

DY-100单振筒气压仪RS-232输出数据格式如下：2020-02-17，20：03，1011.4，1012.2，1027.4，N

格式内容依次为时间日期、时间时分、瞬时气压、瞬时场面气压、瞬时修正海平面气压。

4 数据采集与存储

采集数据软件采用C++语言编译，创建vaisala自动气象观测系统数据采集线程、AMS-II-G长春自动气象站数据采集线程和DY-100单振筒气压仪数据采集线程。使用SQL Server数据库，将数据进行存储以便于查看历史数据和数据可视化。气压比对系统拓扑结构如图1所示。

图1 气压实时比对系统拓扑图

4.1 vaisala自动气象观测系统数据

步骤1：在vaisala自动气象观测系统CDU服务器中tcpmsgserv.ini配置文件里添加tcp对象。

步骤2：根据步骤1新增对象中的RemoteAddress和RemotePort，建立套接字，对端口进行监听。

步骤3：监听服务器端口，根据vaisala自动气象观测系统数据输出格式进行解析，提取Time、PAINS、QFEINS和QNHINS气象要素的数值。

步骤4：对数值进行入库处理。

4.2 长春自动气象站数据

绑定主机的IP和3018端口，建立线程对主机端口进行监听。对接收到的报文进行解析，格式如2.2所述，获取time、zdppp、zdqfe、zdqnh气象要素的数值。对数值进行入库处理。

4.3 DY-100单振筒气压仪数据

DY-100单振筒气压仪通过RS-232串口传输数据，需要使用串口服务器。创建监听串口的线程，设置固定时间间隔（本系统使用1 min），发送指令"!P1 "至振筒，振筒接收到指令后，将最近一份数据以2.3的格式发送至振筒串口。对数值进行入库处理。

5 数据显示与告警

在同一界面上，显示自动气象观测系统跑道两端气压传感器、长春自动气象站气压传感器和DY-100单振筒气压仪的实时气压数值（QFE和QNH），以及该数据生成时间，如图2所示。

图2 实时气压数据显示与对比

同时，对自动气象观测系统跑道两端气压传感器、长春自动气象站气压传感器和DY-100单振筒气压仪的气压数值进行监控和比对。设置气压比对阈值，当气压比对差值超过设置的阈值时，超出比对阈值的气压数值显示变红同时弹出数据异常或数据未更新的告警提示框，如图3、图4所示。

图3 设置气压比对阈值

图4 告警提示框

并根据实时气压数值绘制当日本场各气压传感器QFE和QNH的曲线图，如图5和图6所示。这直观地显示当日的气压数值变化情况和气压数值的横向及纵向比对。

天气状况较为稳定时，vaisala自动气象观测系统、长春气象站和DY-100振筒气压仪的气压数据差异不大；但当一个天气过程经过本场时，室外气压变化较快，而位于观测室内的DY-100振筒气压仪的气压数据相差较为明显，如图7所示。此时，DY-100振筒气压仪的气压数据就不再具有参考意义。

图5 场面气压QFE对比曲线

图6 修正海平面气压QNH对比曲线

图7 本场复杂天气时的气压变化

6 结语

利用C++语言开发的气压比对系统，实现了南宁气压台对所有气压数据进行统一监控。该气压比对系统读取自动气象观测系统跑道两端、长春自动站、振筒气压仪（DY-100）的气压实时数据，并进行横向、纵向比对。当比对差值达到设置的阈值时，产生告警提示框、字体变红直到数据恢复正常。同时，将当天的气压数据绘制曲线图，更直观地查看当日的气压数值变化情况。随着民航业的发展，对气象服务的要求与需求在不断提高。不仅仅是气压数据的监控，利用现有的系统技术资源还可以对其他气象数据、气象产品、数据传输、气象设备的性能以及运行环境等方面进行监控，构建一个气象设备业务管理监控系统。产生的告警可以提示维护人员检查相关设备，提高设备故障排查和应急处置效率。从而减轻气象工作人员的劳动强度，提高工作效率，更好地提供优质的气象服务。