高雅潔，劉奕辰，張 玲，李 閣

（濟(jì)南市章丘區(qū)氣象局，山東 濟(jì)南 250200）

引言

高空氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)是對(duì)大氣的垂直空間的溫度、氣壓、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速等氣象要素的變化進(jìn)行觀測(cè)、收集、處理的工作，是對(duì)天氣預(yù)報(bào)制作、大氣探究具有重要意義的基礎(chǔ)觀測(cè)業(yè)務(wù)。

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，windows xp系統(tǒng)已經(jīng)告別市場(chǎng)，臺(tái)站使用的業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)也陸續(xù)開(kāi)始升級(jí)到windows 7操作系統(tǒng)。過(guò)去本站一直使用著業(yè)務(wù)人員自行編寫(xiě)的發(fā)送高空壓、溫、濕、風(fēng)（TTAA、TTBB、TTCC、TTDD）和高空風(fēng)（PPBB、PPDD）報(bào)文的軟件（以下以TTAA代指此6份報(bào)），雖然該軟件功能較為單一（僅傳輸TTAA報(bào)），但使用起來(lái)十分方便，界面簡(jiǎn)潔，易于操作。然而，更換到windows 7系統(tǒng)后，由于該軟件落后于系統(tǒng)，致使無(wú)法使用；再者，全國(guó)探空站業(yè)務(wù)升級(jí)，新增添了BUFR報(bào)與XML報(bào)傳輸。為了適應(yīng)新的要求，用軟件進(jìn)行發(fā)送此類(lèi)數(shù)據(jù)報(bào)，將十分便捷。結(jié)合本站實(shí)際情況，本文對(duì)編寫(xiě)的新探空軟件進(jìn)行分析與實(shí)現(xiàn)說(shuō)明，程序由臺(tái)站業(yè)務(wù)人員親自編寫(xiě)并對(duì)程序進(jìn)行維護(hù)，更加貼合實(shí)際，方便實(shí)用。

1 需求分析

信息技術(shù)的普及，計(jì)算機(jī)的更新?lián)Q代，對(duì)軟件的要求也有所提高。由于編程語(yǔ)言的更新與淘汰，過(guò)去編寫(xiě)的發(fā)報(bào)軟件在windows 7系統(tǒng)中無(wú)法運(yùn)行。雖然L波段放球處理軟件中含有發(fā)送報(bào)文的功能，但是它將所有報(bào)文都集合到了一個(gè)發(fā)報(bào)界面上，雖然可以使用，但存在以下不足：第一不夠智能化。如回執(zhí)報(bào)文無(wú)法自動(dòng)下載。由于近期新增添了BUFR報(bào)與XML報(bào)并行傳輸。再者，有許多本站不需要發(fā)送的報(bào)文和不需要觀測(cè)的業(yè)務(wù)，但是該軟件將其全部整合到一起，用起來(lái)并不順手；第二它是處理軟件的一部分，稍有發(fā)送失敗等問(wèn)題就可能使計(jì)算機(jī)崩潰死機(jī)，影響正常業(yè)務(wù)值班。

另外，因山東省氣象信息中心更新的服務(wù)器在定時(shí)刷新時(shí)存在基數(shù)據(jù)和監(jiān)控報(bào)報(bào)文上傳不完全的問(wèn)題：即當(dāng)報(bào)文只傳送了一部分，服務(wù)器刷新時(shí)，就會(huì)造成報(bào)文缺報(bào)、漏報(bào)等問(wèn)題。遇此情況，就需要手動(dòng)修改報(bào)文名稱(chēng)，上傳之后還需要再次修改方可正常傳輸，操作繁瑣且容易出錯(cuò)。如將此部分用軟件加以實(shí)現(xiàn)，將提高值班員工作效率，降低失誤率。

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1 開(kāi)發(fā)環(huán)境

本軟件使用C＃語(yǔ)言，在windows 7環(huán)境下，使用visual studio 2010開(kāi)發(fā)。軟件以windows窗體的形式顯示，簡(jiǎn)潔、直觀。

2.1 功能設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)是重點(diǎn)，本軟件需要將許多瑣碎的功能集合在一起，既要面面俱到，又要簡(jiǎn)潔易操作?？紤]到軟件的易用性，界面盡可能簡(jiǎn)潔。基于報(bào)文種類(lèi)較多，且各類(lèi)報(bào)文的發(fā)送與回執(zhí)獲取的方式、地址等也不盡相同。因此使用標(biāo)簽選項(xiàng)來(lái)進(jìn)行功能切換最為合適，各類(lèi)報(bào)文的收發(fā)互不干擾。將高空值班各類(lèi)報(bào)文囊括其中，做到智能發(fā)報(bào)，高效值班。按照?qǐng)?bào)文種類(lèi)來(lái)進(jìn)行界面的劃分，并針對(duì)各類(lèi)報(bào)文的收發(fā)方式做出如下設(shè)計(jì)。

（1）探空測(cè)風(fēng)報(bào)文：其報(bào)文文件名是按照世界時(shí)命名的。在讀取方面需要將文件名重組為北京時(shí)。之后做一個(gè)匹配，匹配成功即為當(dāng)前所需發(fā)送報(bào)文。遍歷報(bào)文存儲(chǔ)文件夾，按照要求自動(dòng)搜尋所有匹配成功的報(bào)文，將其加入發(fā)送列表。隨后進(jìn)行發(fā)送與回執(zhí)下載。

（2）基數(shù)據(jù)、監(jiān)控報(bào)報(bào)文傳輸和回執(zhí)下載：此類(lèi)報(bào)文在發(fā)送時(shí)有一個(gè)問(wèn)題，臺(tái)站過(guò)去使用復(fù)制粘貼的形式將報(bào)文復(fù)制到ftp傳輸文件夾中進(jìn)行發(fā)送，由于服務(wù)器的定時(shí)刷新這兩種報(bào)文發(fā)送時(shí)有缺報(bào)、漏報(bào)的問(wèn)題。需要手動(dòng)添加tmp后綴，粘貼至服務(wù)器后，再刪除tmp后綴，操作十分繁瑣且易出錯(cuò)，且咨詢本省其他探空站為解決報(bào)文丟包問(wèn)題，采用的是手動(dòng)修改報(bào)文名稱(chēng)中的時(shí)間項(xiàng)的方式，并未有更簡(jiǎn)捷的方式避免丟包。因此，用軟件來(lái)處理這一系列的操作。由于本類(lèi)報(bào)文回執(zhí)的生成有一定的延時(shí)，因此回執(zhí)下載設(shè)計(jì)為自動(dòng)下載。

（3）BUFR報(bào)文：對(duì)于整個(gè)高空業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，BUFR報(bào)與XML報(bào)文是新增添的報(bào)文類(lèi)型，這也是本軟件面對(duì)的一個(gè)新業(yè)務(wù)要求。BUFR報(bào)文的讀取是關(guān)鍵，不僅需要區(qū)分開(kāi)07時(shí)和19時(shí)，還要區(qū)分開(kāi)500Hpa，100Hpa，探空終止這三類(lèi)。設(shè)計(jì)按照?qǐng)?bào)文的生成時(shí)間來(lái)判斷發(fā)報(bào)時(shí)次。通過(guò)對(duì)報(bào)文名稱(chēng)的分析，其中有后3類(lèi)報(bào)文的區(qū)別，按此進(jìn)行區(qū)分。

（4）XML報(bào)文的傳輸與回執(zhí)下載：XML報(bào)文可以說(shuō)是新格式下的基數(shù)據(jù)、監(jiān)控報(bào)，其上傳與回執(zhí)下載方式與基數(shù)據(jù)、監(jiān)控報(bào)基本相同。

（5）月報(bào)發(fā)送：僅需每月4日發(fā)送，有一定的遺漏性，軟件考慮加入報(bào)文發(fā)送提醒功能，這功能在很大程度上可以避免漏發(fā)月報(bào)的問(wèn)題。

（6）參數(shù)設(shè)置：本軟件的設(shè)計(jì)初衷考慮到后續(xù)的升級(jí)問(wèn)題，為了適應(yīng)業(yè)務(wù)需求，順應(yīng)業(yè)務(wù)改革，本軟件必須要做出相應(yīng)升級(jí)。因此不能將發(fā)報(bào)地址、存儲(chǔ)地址、用戶名、密碼等固化在程序中。要做到可以手動(dòng)修改這些參數(shù)。

（7）考慮到是否會(huì)需要發(fā)送加密觀測(cè)時(shí)次的報(bào)文，需要增加手動(dòng)選擇報(bào)文的發(fā)報(bào)功能。

軟件功能設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 功能設(shè)計(jì)方框圖

3 功能實(shí)現(xiàn)

3.1 按世界時(shí)日期時(shí)間讀取報(bào)文

TTAA報(bào)文在讀取文件時(shí)，文件名作為讀取的依據(jù)。在這里對(duì)文件名進(jìn)行一下分析：如UP011200.EJN，UP 后的數(shù)拆為 3 組，01、12、00，分別表示日期、時(shí)次、報(bào)文序號(hào)，時(shí)間為世界時(shí)。將本地時(shí)間讀取后轉(zhuǎn)換為世界時(shí)，與文件中的時(shí)次進(jìn)行比對(duì)，并將該文件夾下的目標(biāo)報(bào)文篩選讀取出來(lái)。

3.2 基數(shù)據(jù)、監(jiān)控報(bào)上傳與下載回執(zhí)

基數(shù)據(jù)與監(jiān)控報(bào)的傳輸流程：1顯示報(bào)文→2修改文件名后綴→3報(bào)文上傳至ftp服務(wù)器→4刪除后綴，恢復(fù)文件名→5自動(dòng)下載回執(zhí)

回執(zhí)下載時(shí)，先判斷兩種報(bào)文的回執(zhí)是否均已生成，只有在回執(zhí)全部生成的情況下，才執(zhí)行回執(zhí)下載的操作。使用timer控件進(jìn)行自動(dòng)回執(zhí)下載，根據(jù)計(jì)算機(jī)性能以及回執(zhí)通常的生成時(shí)間，設(shè)計(jì)為每隔20秒進(jìn)行一次回執(zhí)下載操作。直到回執(zhí)成功下載，結(jié)束timer，并彈出成功下載的提示。

3.3 BUFR報(bào)和XML報(bào)文

2017年9月1日起，全國(guó)探空站均進(jìn)行了報(bào)文升級(jí)，所有探空站均需在發(fā)送原有報(bào)文的基礎(chǔ)上并行編發(fā)BUFR報(bào)與XML報(bào)文。

（1）BUFR報(bào)：根據(jù)最新的標(biāo)準(zhǔn)格式文件（BUFR）傳輸規(guī)定，綜合探測(cè)07時(shí)需要按500hPa、100 hPa、探測(cè)終止傳輸三次BUFR報(bào)文，綜合探測(cè)19時(shí)需要按100hPa、探測(cè)終止傳輸二次BUFR報(bào)文。其命名規(guī)則如下：

Z_UPAR_I_54727_20170814061953_O_TEMPL-50_12042312.BIN 500hPa（只 07時(shí)發(fā)）

Z_UPAR_I_54727_20170814061953_O_TEMPL-10_12042312.BIN 100hPa（所有時(shí)段發(fā)）

Z_UPAR_I_54727_20170814061953_O_TEMPL-00_12042312.BIN 探測(cè)終止（所有時(shí)段發(fā)）

其中的“50、10、00”即表示“500hPa、100hPa、探測(cè)終止”。根據(jù)報(bào)文名稱(chēng)讀取出放球的時(shí)次和標(biāo)志位來(lái)綜合判斷是否為本次探空需要發(fā)送的BUFR報(bào)文，并將其讀出。

（2）XML報(bào)：新增XML版的狀態(tài)文件，在放球5分鐘后會(huì)和原txt版的狀態(tài)文件同步產(chǎn)生一個(gè)XML版的狀態(tài)文件；在產(chǎn)生探測(cè)終止后的BUFR（00）文件的同時(shí)會(huì)同步產(chǎn)生一個(gè)xml版的狀態(tài)文件，該文件名與放球軟件產(chǎn)生的XML版的狀態(tài)文件一樣，內(nèi)容也一樣（放球軟件產(chǎn)生的XML狀態(tài)文件由于一些參數(shù)還沒(méi)確定會(huì)暫時(shí)空白），在發(fā)送完畢BUFR報(bào)文后立即發(fā)送該狀態(tài)XML文件。即新增了兩份XML文件。

XML報(bào)文按照文件的生成時(shí)間進(jìn)行判斷讀取，令其只可讀取當(dāng)天時(shí)次的報(bào)文。探空數(shù)據(jù)處理軟件在探測(cè)終止時(shí)，如果誤點(diǎn)擊到BUFR生成按鈕時(shí)，也會(huì)生成一份新的XML報(bào)文，并且XML報(bào)文命名方式是按照時(shí)間（精確到秒），誤點(diǎn)后，會(huì)生成內(nèi)容重復(fù)的XML報(bào)文。出現(xiàn)這種情況時(shí)，會(huì)彈出提醒令值班員自行選擇需要傳輸?shù)腦ML報(bào)文。

3.4 參數(shù)設(shè)置

參數(shù)設(shè)置存儲(chǔ)內(nèi)容包括（1）ftp服務(wù)器上傳與下載地址、用戶名、密碼；（2）報(bào)文存放地址；（3）回執(zhí)存放地址。 分 3 個(gè)模塊：（1）TTAA 參數(shù)；（2）監(jiān)控報(bào)、基數(shù)據(jù)參數(shù)；（3）月報(bào)參數(shù)。為了程序應(yīng)用方便，使用ini配置文件來(lái)保存這些參數(shù)，存放內(nèi)容均可以手動(dòng)修改，因數(shù)據(jù)量少，不需要使用數(shù)據(jù)庫(kù)，增強(qiáng)了程序的可移植性。

4 運(yùn)行效果

通過(guò)測(cè)試，經(jīng)進(jìn)行多次修改、更新，最終實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的效果。圖2為T(mén)TAA報(bào)文發(fā)送與回執(zhí)下載測(cè)試圖；圖3為基數(shù)據(jù)、監(jiān)控報(bào)功能測(cè)試圖。

圖2 TTAA報(bào)文發(fā)送與回執(zhí)下載測(cè)試圖

圖3 基數(shù)據(jù)、監(jiān)控報(bào)功能測(cè)試圖

自從加入了月報(bào)發(fā)送提醒功能后，臺(tái)站月報(bào)遺漏問(wèn)題得到明顯的改善，創(chuàng)新類(lèi)小功能的加入讓軟件收獲了更大的使用效果。面對(duì)今年新增添的報(bào)文選項(xiàng)，本軟件也做出了及時(shí)的更新。

圖4、圖5為新增的BUFR報(bào)與XML報(bào)文發(fā)送運(yùn)行效果圖。值班員在發(fā)送BUFR報(bào)時(shí)可以直觀地、便捷地進(jìn)行選擇報(bào)文。由于報(bào)文名稱(chēng)極其類(lèi)似，在使用自帶發(fā)報(bào)軟件的時(shí)候容易發(fā)生錯(cuò)選、漏選等問(wèn)題。本軟件極大程度上避免了這些問(wèn)題，并且提供了回執(zhí)下載功能，更加貼合實(shí)際應(yīng)用。

圖5所展示的為自定義傳輸功能。由于目前處于并行發(fā)報(bào)階段，BUFR報(bào)和XML報(bào)文處于試運(yùn)行期，未知何種情況需要發(fā)送CCA報(bào)，因此，在此處設(shè)置自定義發(fā)報(bào)，讓值班員可以有選擇的進(jìn)行報(bào)文的發(fā)送，為后續(xù)的報(bào)文和軟件更新留下了可持續(xù)發(fā)展的空間。

圖4 BUFR報(bào)和XML報(bào)

圖5 自定義發(fā)報(bào)

5 結(jié)語(yǔ)

軟件的成功運(yùn)行使業(yè)務(wù)人員可以放心地使用新的系統(tǒng)，在信息時(shí)代中，系統(tǒng)與硬件的更新推動(dòng)著臺(tái)站業(yè)務(wù)的進(jìn)步。這款高空數(shù)據(jù)傳輸軟件為業(yè)務(wù)帶來(lái)了很多便利，不僅提高了值班員的工作效率，而且在一定程度上為高空氣象業(yè)務(wù)提供了保障。通過(guò)軟件更新，可以適應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，也可以擴(kuò)充其他業(yè)務(wù)使用（例如在前期基礎(chǔ)上增添了BUFR報(bào)與XML報(bào)文的傳輸項(xiàng)）。本軟件可以作為高空探測(cè)業(yè)務(wù)長(zhǎng)期有效的數(shù)據(jù)傳輸軟件使用。

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