人工影响天气作业前端系统技术开发.pdf

2 0 0 9 年高原山地气象研究暨两南区域气象学术交流会人工影响天气作业前端系统技术开发刘国强 ( 贵州省人工影响天气领导小组办公室，贵阳，5 5 0 0 0 2 )摘要： 针对人工影响天气作业指挥、调度中存在的时效性和安全性问题，开发基于计算机网络和移动通讯 技术的人工影响天气作业前端系统本文主要介绍该系统的研究内容和设计思路 关键字：前端指挥调度监控一、研究背景上世纪八、九十年代，人工影响天气作业指挥、调度主要依托于无线电台、作为信息传输的工 具，各级作业指挥中心之间、指挥中心与炮站之间都通过口语和笔录的方式完成信息的传递和记录，采用电台、通讯方式的特点是成本低、易搭建、应用简单，但无线电台通讯质量和语音经常受到地形 和天气条件的影响，外界干扰较大，话音不清晰，而且技术维护要求较高，而只能是点对点之间的 单一通讯，虽然话音清晰，但独占时间长，当作业规模发展到一定程度以后，由于其在控制机制、通讯 设备和数据处理方式上的各种限制，就会表现出响应速度慢、可靠性低、指挥容量小的致命缺陷，难以 实现一对多、多对多的大区域作业协调和安全监控：同时，空中交通的拥挤程度不断提高，空域管制部 门每次批准的作业时间越来越短，这一情况对信息传输的及时性提出了更高的要求，而传统的层层电台口语下达方式使得时间延误很大，因此，传统技术模式下的作业指挥调度系统已经不能适应社会经济发 展对人工影响天气工作的要求，成为制约人工影响天气业务发展的瓶颈。

计算机网络和移动通讯的广泛普及和应用，给发展现代人工影响天气业务提供了强有力的技术支 撑本研究针对传统通讯方式不能适应日益增长的大规模作业要求的局限，因地制宜，以研制贵州省人 工影响天气炮站作业前端系统为核心，整合已有资源，开发包括作业指挥端软件和炮站作业前端硬件的 综合性开放式系统，该系统具有较强的作业指导性和调度实时性，能全面地监控各作业站点的状态并汇总相关信息，节省以往在各级指挥中心之间联系过程中的时间消耗，较大地提高全省人工影响天气的作 业效率和技术水平二、研究内容 系统的主要内容是研制人工影响天气炮站作业前端系统，彻底改变过去炮站直接申请作业一作业指令层层口语交互一作业上报逐级催促的滞后作业模式，实现各级指挥中心对炮站作业过程的监控 炮站作业前端系统将在全省各级指挥中心安装作业指挥端软件，并为各作业炮站配备简易操作式通 讯终端，指挥中心主要通过发送信息实现对前端的作业指令指挥，前端则通过确认和上报信息对指挥中 心进行反馈作业指挥端软件实际上就是一个二次开发接口，通过与计算机网络和移动通讯网络的双重 连接，实现基于数据库管理的文字信息发送指挥中心每发送一条信息都要有回执，确保作业指令能及 时准确到达炮站。

作业前端相当于一个放大的，能通话和收发短信，操作比一般进一步简化， 并针对人工影响天气作业的实际需要进行功能设置 1 ) 作业指挥端 省级指挥中心利用固定公网1 P 光纤专线架设作业指令服务器，并构建中国移动G P R S 分组交换网 络，省、地、县三级指挥中心之间通过气象系统内部网络连接并交换数据，三级指挥中心的指令均通过 省级指挥中心的作业指令服务器下发 系统的结构示意图如下所示：一6 5 6 —2 0 0 9 年高原山地气象研究暨西南区域气象学术交流会2 ) 作业前端 作业前端属于专制的移动短信和G P R S 集成型通讯设备，采用嵌入式开发，整个作业指挥以信息指 令为主，语音通话为辅，作业指令采用G P R S 通道，语音采用移动通道系统能一边充电一边使用， 如果停电能坚持1 2 小时，七寸触摸式屏幕，汉字输入采用手写方式，数字采用点击方式，开机时通过 连接作业指令服务器进行校时 作业前端实行密码保护，参数设置包括三级指挥中心的号码、通讯网络参数以及作业炮站的编 号和名称等作业前端不能任意拨号或发信息，只能和设定的三级指挥中心进行联系基本功能如下：a 、指令显示：作业前端显示指挥中心发来的信息，系统根据收蓟的作业指令信息的不同类别持续 发出不同的声音，民兵听到后通过点击“确认”让指挥中心得知指令已经下达。

b 、作业上报：作业前端向指挥中心上报信息，上报格式相对固定，民兵只需要进行数字和选择的操作 C 、语音通话：作业前端接听某级指挥中心的或打给某级指挥中心三、设计思路系统根据人工影响天气业务流程和技术要求，采用高级程序语言进行编程设计，建立各功能模块和 数据库信息管理软件，形成业务标准化的省地县作业指挥、调度及安全监控流程 1 ) 作业指挥 省、地、县三级指挥中心的信息通过中心数据库同步获取和显示，使用同一套指挥端软件，依据用 户权限等级实施对炮站的操作，指挥端软件可读取多普勒雷达体扫数据，并为T W R - 0 1 型天气雷达局地 作业预警系统设置接口，使县级指挥中心能很好地发挥作业指挥过程中的关键作用如遇特殊情况，省、 地两级也可直接进行作业指挥 2 ) 作业调度 省级调度中心掌握作业时间的批准权限，作业先由地县指挥中心根据预警发出申请，然后省级调度 中心向空管部门提交，空管反馈后省级调度中心打开地县指挥中心的时间权限，地县指挥中心再向炮站 作业前端发送 3 ) 安全监控 作业前端系统的每一步操作在三级指挥中心均有实时显示，并且系统有计时功能，一旦达到作业结束时间，作业前端会发出声音，此时炮站必须马上停止作业，并点击确认“作业结束”回复。

如果再过 两分钟炮站还没确认，前端“作业结束”确认功能将被禁止，省级调度中心将其列入黑名单，不能再申 请作业，直到各级指挥中心次日重新核查后由省级指挥中心批准才能重新启用 4 ) 作业上报 为节省连续作业的时间，只要炮站确认“作业结束”，各级指挥中心便可再次为其申请作业，但每 一次作业遗留下的上报工作必须在天气过程后进行回复，作业前端有炮站上报的功能，操作主要是数字 和选择一些固定的选项，民兵填选妥当以后点击“作业上报”按钮，然后由地县指挥中心进行审核后入一6 5 7 - 一2 0 0 9 年高原山地气象研究暨西南区域气象学术交流会库 系统的顺序流程图如下所示：就位四、系统实施 本系统通过引进具有移动通信和计算机处理功能的通讯产品，开发能够完成作业受令、请求、报警， 以及信息反馈的炮站作业前端系统，并以炮站作业前端系统为核心构建三级人工影响天气作业指挥、调度及安全监控平台，建立科学规范的业务技术体系和有效的合理的作业流程，并通过研制炮站作业信息 系统逐步提升全省人工影响天气作业指挥的自动化水平 1 ) 作业前端 掌握研制炮站作业前端的核心技术，确定样机具体功能和指令细节汛期中在标准化建设相对较好 的地区进行样机测试，获取关于运行稳定性和可操作性的第一手资料，并收集各方意见和建议。

汛期后集中技术力量对设备软硬件进行针对性完善和改造，总结经验，提出技术升级计划 2 ) 作业指挥端 贵州省人工影响天气作业指挥中心与相关单位联合开发作业指挥端软件，源代码公开，遵循开放式 宗旨，省级指挥中心和省级调度中心依托项目进行网络建设，地县指挥中心在贵州气象省地专线基础上建设 3 ) 保障措施 省、地、县提供系统所需的计算机，有专门的技术人员负责运行和维护，炮站能够被移动通讯网络 覆盖，具有相应的测试场地，贵州省人：I ：影响天气作业指挥中心提供技术指导 系统的部署图如下所示：一6 5 8 —2 0 0 9 年高原山地气豫研究琶曲甫K 域气象学术交流会= } 馘／＼篙岔剖 匹每五、应用前景 本系统在贵州省f I ! f 镇、西秀、瓮安三个县级指挥中心进} 亍测试的结果表明．在^ 工影响天气作业中 引入先进的通讯技术手段．有助于提高各级指挥中心和作业站点之间的通讯联络能力，并有效地发挥全 省备作业站点的作业潜力，同时增人指挥、调度和监控的容：| ；} ．规范省、地、县人工影响天气作业指挥 工作流程．建立起流畅的作业申请、批复和信息上报的业务机制，有效提升人工影响天气作业科学技术水平。

随着移动3 G 技术的不断普及．迸一步提升前端功能到作业可视化远程监控将有望实现，^ 1 ：影响 大气作业前端系统会拥有更加广阔的发展和应用前景参考文献： l 李德生．叶中付．I 以琳基于J 2 雌智能的人I 影响天气作业指挥系统设* 移动a 情．2 0 0 8 2 李缚生．} U 琳．叶中付人T 蟛响X 气自动化止箭作业系统Ⅷ信设* 计算机系统成用，2 0 0 8 3 璺万友．黄莽根，真搬移动或^ 工增雨作业技术支掉系统的设计与宴R 第十五届牟国i 降水与人I 《响天气科学台 Ⅸ* Z 女．2 0 0 84 赵博．林俊# ．自伟生地面^ I 影响天气外崭实时监控的方法广东气象，2 0 0 8 j 睬新辉+ 黄受锚r 末省火祈^ I 增Ⅲ作Ⅱ的航管保障广东气肇，2 0 0 6 6 游鞔十，日永基r ※☆^ I 增雨作业指挥系统的设”广东气象，z 0 0 6 7 张瑞坎广西人I 蟛响元气火箭、商炮口时作业指挥系统广n 气擘，2 0 0 5。