一引言
天气是影响航空安全与效率的重要因素，在影响航班延误的因素中占比最大，因为天气原因导致的航空器颠簸、复飞、返航备降，甚至机场大面积航班延误的情况屡见不鲜。2023年民航西北地区管理局在辖区各航空公司启动了运控系统危险天气梯级预警机制试点工作。基于此试点工作的开展，同时为了进一步提升公司对危险天气的风险管控能力，有效缓解危险天气对航班运行安全的影响，西北国际货航开发了危险天气梯级预警系统。充分利用现有云计算、大数据的技术处理气象数据，实现危险天气的智能化监测、识别及分级预警，达到危险天气预报预警方法的突破性改变。
二设计思路及要求
天气预警服务的最终目的是为飞行机组在应变决策时提供思路，为公司签派在调配飞行时做出参考。根据用户特殊需求，全程航路预警信息应包含起飞机场、航路情况、降落机场(备降机场)在内的特定时间段的重要天气信息。综合考虑各类气象报文后，航路预警应基于航线而非机场，更应强调某条特定航线的重要天气预警，为做到预警的准确性，告警在时间和空间结构上应更加严格。
西北国际货航危险天气梯级预警系统设计要求：
1）该系统预警期限覆盖从航班起飞前4小时至航班降落期间的各个运行阶段。
2）综合分析机场气象实况报、气象预报，航路SIGMET报中能见度、跑道视程、天气、云高、风速、温度等关键信息，同时结合运行航班情况，需考虑俄罗斯等国外气象报文的特殊格式，差异化提取刹车系数等关键指标。
3）自动解析相关报文，根据已量化的相关标准，将系统评估结果按预警等级输出至相关系统，通过弹框提示、声音提示、颜色区分等手段对签派人员进行分级预警，同时通过ACARS发送相关严重告警提示给机组。
飞行机组和飞行签派员根据预警情况制定相应工作方案和响应预案，将天气预警等级降至可接受程度，实现运行风险的主动管控。
图1危险天气梯级预警系统逻辑图
三系统实现
系统开发选取采用新一代.NET Core平台开发。.NET Core是一个跨平台、高性能的开源框架，应用范围广泛，已在Web应用程序、微服务和命令行工具中得到广泛的应用。同时基于国产化不断推进的要求，该平台开发的系统同样支持在龙芯、linux平台进行部署。
气象报文解析的准确性为开发过程中的难点，西北国际货航自主开发的报文解析算法保证了报文解析的精准性以及对海外报文不同格式的可匹配性。为了保证预警传递的及时性，系统开发采用websocket技术推送消息，由于该协议是全双工的，服务器可以随时主动给客户端下发数据，因此具备更强的实时性。相对于HTTP请求需要等待客户端发起请求服务端才能响应，延迟明显更少，即使是和Comet等类似的长轮询比较，其也能在短时间内更多次地传递数据，确保了天气预警信息实时推送至相关人员终端。系统前端页面使用vue和element-ui开发，该框架具备完善的配套开发和设计资源，可以方便开发人员和产品经理协同完成项目，适合需要调整需求的系统所采用的敏捷开发方式。
在整体研发过程中，西北国际货航进行了详细需求调研，开展了基于专业水准的设计和编码，进行了层次化，系统化的测试，本着民航安全第一的原则，遵循先进的，符合自身特色的软件开发和管理流程，开发出了适合公司业务需要的气象预警系统。
图2系统预警界面
四系统后续演化思路
目前系统已初步可实现基于机场、航路的危险天气梯级预警功能，为了更好的提高危险天气梯级系统在实际工作中的参考作用，系统在后续几个方面存在持续改进的空间：
1）增加气象来源多样性
现有系统气象来源较为单一，后续可考虑通过系统对接的方式接入其他来源、其他格式的气象信息，对多种类型的气象资料统一分析，从而实现多源气象资料在时间、空间尺度上的归一化融合与计算，并多层次、集合化地生成预报产品提供给系统进行分析。
2）气象信息的可预测性
现有系统气象来源基于气象报文，对天气发展的预判主要还是依据签派人员专业的气象知识，后续系统可在智能化方面逐步提升，充分考虑同一地区、同一时刻、同一类型天气的演变趋势的相似性，挖掘气象历史数据形成预测模型，基于机器学习提升系统在天气变化趋势方面的预判能力，辅助签派人员决策。
3）系统的使用的便利性
西北国际货航危险天气梯级预警系统为脱离现有航班运行监控系统而独立开发，在使用方面存在一定的不便利，后续可考虑与航班运行控制系统整合，提升系统使用的便利性。
五结语
西北国际货航危险天气梯级预警统是在充分利用公司现有信息化建设成果的基础上，基于数据分析形成的气象阶梯预警技术方案，通过系统的开发与试验运行，可以提升公司对危险天气的风险管控能力，有效缓解危险天气对航班运行安全的影响。