航空氣象數據庫系統通信分系統設計解析
摘要：石家莊國際機場目前在用的航空氣象數據庫系統是由通信分系統、數據庫分系統、綜合服務平臺組成，主要通過從多種渠道獲取氣象數據，對數據進行各種后續處理，并生成相關產品，在保證數據庫應用系統和數據安全的前提下向更多的用戶提供氣象信息服務。其中，通信分系統是航空氣象數據庫系統的核心組成，本文通過軟件設計的角度，從通信分系統的整體結構、規格需求、概要、詳細設計角度，通過設計小案例對通信分系統進行了簡單解析，可以了解航空氣象數據庫系的數據庫分系統、服務平臺的設計完成思路。
關鍵詞：數據庫;通信分系統設計;航空氣象
引言
在中國民用航空領域中，航空氣象數據庫系統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，由相關網絡設施、通信分系統及數據庫分等部分組成。石家莊正定國際機場目前使用的該系統，與民航北京氣象中心聯網，接收并匯交相關氣象情報及資料，向其匯交本地雷達、自觀、報文等氣象資料，同時接收其下發的國內、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為例，以軟件設計角度對系統需求、概要、詳細設計等三個階段進行簡單解析，從而更加容易理解該系統的通信分系統。
一、系統整體結構設計
由上圖所示，石家莊機場的航空氣象數據庫系統主要由氣象數據收集處理和信息應用組成，展示時氣象信息使用用戶通過局域網，以web網頁或飛行文件綜合方式獲取航空中所需氣象情報。
業務處理部分主要包括氣象數據庫和通信分系統，可通過通信系統收集處理民航報告、常規報告、自動觀測資料(AWOS)、風溫廓線儀、自動站資料、Bufr資料、Grib資料、Fax資料、衛星云圖資料、本地圖形圖像資料、多媒體資料、雷達等資料，隨后，通過預報綜合平臺及網頁版的形式進行氣象信息業務的展示。數據庫管理子系統采用客戶機服務器方式，可對資料處理、數據庫等進行實時監控和管理。有資料處理子系統和數據庫管理子系統。
二、通信分系統需求設計
通信分系統是航空氣象數據庫系統中最重要的組成部分，它負責全系統的氣象資料接收、檢查與處理、發送，及請求的應答。本通信分系統分為通信系統以及監控維護操作平臺。為數據庫分系統和數據交換服務器提供數據源，支持一個數據源同時向多個本地相同數據庫提供數據的功能。在系統設計時滿足了以下需求。
2.1 在通信分系統中需要配備一個通信前置機，數據傳輸同時支持AFTN、PSTN和網絡傳輸模式。
2.2 以安全可靠為重點，監控系統對監控的內容出現異常的情況下，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，保證地區中心通信主機與地區中心數據交換服務器上的數據實時、完整、一致。
2.4 充分考慮操作的方便，將監控和操作與通信分系統整合到一起，開發以鼠標為主、鍵盤為輔的圖形化操作界面。應有詳盡的聯機操作手冊，界面設計合理，邏輯清晰，使用方便，顏色的搭配應美觀大方。
2.5 與其他分系統間的接口要盡量簡單，使各分系統故障時不影響其他分系統為基本考慮，并易于界定故障點。
2.6 利用通信中間件的開放性，與其他分系統的信息傳輸，盡量采用通信中間件。
2.7 通信分系統應用軟件應設有守護程序，確保通信應用軟件的主進程不間斷運行。
三、通信分系統概要設計
通信分系統在概要設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，將監控和操作與通信分系統整合到一起，開發以鼠標為主、鍵盤為輔的圖形化操作界面。應有詳盡的聯機操作手冊，界面設計合理，邏輯清晰，使用方便，顏色的搭配應美觀大方。
3.3 與其他分系統間的接口要盡量簡單，使各分系統故障時不影響其他分系統為基本考慮，并易于界定故障點。
3.4 利用通信中間件的開放性，與其他分系統的信息傳輸，盡量采用通信中間件。通信分系統應用軟件應設有守護程序，確保通信應用軟件的主進程不間斷運行。
四、通信分系統詳細設計
通信分系統的詳細設計，是根據上述功能需求書、功能規格說明書和概要設計說明書完成的，對通信分系統各個進程間的控制流程和數據流程，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、輸出參數和數據流程，以及通信分系統與數據庫分系統、圖形圖象制作分系統之間的接口、輸入輸出、數據流程。
4.1 系統程序結構
通信分系統的業務處理部分，包括通信主機上的通信軟件和通信分系統的監視、維護和操作界面。業務處理部分是實時系統，負責不同氣象要素收集、發送缺漏報文圖形文件要報處理，通過MQ管道技術和多進程方式，提高數據處理效率，通過內消息隊列管理，交換進程間信息及參數。異步線路資料的發送接收;氣象資料的檢查與處理;電報公報報告信息處理;監控、維護維修監控平臺綜合化;MQ通道管理報文處理發送;數據庫落地文件的生成等，都是該通信子系統所包括的功能。
4.2 通信業務處理結構示意圖(圖2)
4.3 通信業務處理部分功能列表
4.4 通信分系統起始程序(inimss)
以系統起始程序為例，該程序對整個分系統使用的全程區進行起始，并按起始表格文件($homw/ini/mssini.ini)的指定，在全程區生成所有表格，同時本程序還要起始作為信息交換的工作區(即各子分區)。
在本分系統中，大部分進程需要使用全程區進行控制信息(排隊)及數據信息交換。為了方便全程區的使用，在每個使用全程區的程序中需要生成一個程序頭，存放全程區各個表格的指針。對于該表格的'生成，本分系統提供一個函數xmapse.c。xmapse.c的輸入參數為全程區的名字，結果是將程序頭進行起始，而該程序頭的指針是pgl。
4.5 監控導航
依據航空氣象用戶尤其是設備保障用戶的需求，提高監控維護的直觀性和高效性，需要將運行狀態、維護維修界面圖形化，以監控部分導航條項為例，它提供監控功能的總導航，包括進程狀態、線路狀態、緩沖區及文件系統狀態、排隊狀態、MQ隊列及通道狀態，操作系統狀態。加載并顯示相關界面，并將通過通信鏈路接收到的后臺程序定時發送的監視信息顯示在相關界面上。
五、結束語
通信分系統軟件是航空氣象數據庫系統工程中的一個重要系統，在設計開發過程中，從用戶的功能需求、非功能需求和系統的外部接口關系為設計依據，遵循工程的總體概念、體系結構和總體布局，完成了通信分統軟件進行功能分解和部件級(CSC)模塊等設計。
通過對通信分系統的解讀思路，更可以完成對整個航空氣象數據庫系統的分析，通過深入解讀分析系統的辦法，提高了系統安全，因為這是深入做該系統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通信分系統使用手冊，2008，10.
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