淄博市新一代人工影響天氣作業(yè)指揮管理系統(tǒng)

胡光輝++劉軍+劉琴芳+劉愛榮+宋鐘玲

摘要 通過改造升級淄博市人影作業(yè)指揮和信息管理系統(tǒng)，全市人影作業(yè)的科學性和時效性得到進一步提高。該系統(tǒng)包括7個部分：人影決策指揮系統(tǒng)、人影信息系統(tǒng)、人影作業(yè)效果評估系統(tǒng)、人影管理系統(tǒng)、人影安全監(jiān)測系統(tǒng)、人影彈藥裝備管理系統(tǒng)、人影通訊系統(tǒng)。通過采用網(wǎng)絡技術(shù)，該系統(tǒng)將各種氣象資料、人影產(chǎn)品、管理系統(tǒng)整合于同一平臺，在省、市、縣3級指揮中心與作業(yè)點之間建立起互聯(lián)互通的通信網(wǎng)絡，形成了完整的人影作業(yè)指揮體系，作業(yè)效率得到明顯提高。該系統(tǒng)利用互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了所有作業(yè)點的視頻實時監(jiān)控和語音互動，為人影作業(yè)安全管理提供了技術(shù)支持。

關鍵詞 人工影響天氣；作業(yè)指揮；管理系統(tǒng)；山東淄博

中圖分類號 P48 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）05-0204-03

人工影響天氣是社會公益事業(yè)，隨著經(jīng)濟社會發(fā)展，淄博市人工影響天氣作業(yè)規(guī)模和人員隊伍越來越大，人工影響天氣組織協(xié)調(diào)、作業(yè)指揮、安全管理、裝備維護、彈藥購置和貯存使用、空域申請、指揮員和炮手培訓等管理工作任務繁重。原有的人工影響天氣指揮系統(tǒng)已不能滿足現(xiàn)代人工影響天氣業(yè)務發(fā)展需要，亟須對原有的人工影響天氣指揮系統(tǒng)進行全面升級，對區(qū)縣作業(yè)點進行規(guī)范化改造。為此，積極爭取地方政府和山東省氣象局的支持，將“淄博市新一代人工影響作業(yè)指揮系統(tǒng)”（簡稱“人影指揮系統(tǒng)”）列入“十二五”防災減災專項規(guī)劃，通過專項規(guī)劃的實施，升級改造了市級人工影響天氣指揮系統(tǒng)，完成了所有炮點和火箭作業(yè)點的建設改造，新增高山煙爐，進一步規(guī)范了人工影響天氣作業(yè)流程，使淄博市人工影響天氣工作能力和水平得到很大提高。

1 淄博市新一代人工影響天氣指揮系統(tǒng)簡介

2012年，淄博市人民政府將淄博市氣象局報送的“淄博市新一代人工影響天氣指揮系統(tǒng)”列為綜合防災減災能力“十二五”專項規(guī)劃重點項目。該項目由省氣象局和市區(qū)（縣）政府投資1 685萬元，分年度在淄博市實施人工影響天氣作業(yè)指揮系統(tǒng)升級改造工作，其中包含人影指揮系統(tǒng)的全面升級和炮點（火箭點）作業(yè)點的建設改造。

2 人影指揮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特點

2.1 人影指揮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

人影指揮系統(tǒng)集作業(yè)指揮、管理于一體，把人影的各項工作、各個環(huán)節(jié)納入一個平臺，其中以市、縣指揮系統(tǒng)為核心。人影指揮系統(tǒng)分市指揮系統(tǒng)、區(qū)縣指揮系統(tǒng)、省人影中心進行指令接收、人影及氣象資料接收使用、人影管理等。各部分之間通過氣象內(nèi)網(wǎng)實現(xiàn)氣象資料、人影產(chǎn)品的實時共享，管理、作業(yè)信息快速傳遞，上報作業(yè)效果評估、災情等；通過外網(wǎng)實現(xiàn)作業(yè)點與市、縣指揮系統(tǒng)連接，傳達作業(yè)指令，收集作業(yè)、氣象信息，安全管理，對作業(yè)點進行實時監(jiān)控（圖1）。

2.2 區(qū)縣指揮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

山東省空域的申請由地市指揮下達到區(qū)縣再到炮點，市指揮直接向作業(yè)點下達指令比較少，區(qū)縣指揮是重要環(huán)節(jié)。區(qū)縣指揮系統(tǒng)通過內(nèi)網(wǎng)與市指揮系統(tǒng)及省人影中心上傳、下達作業(yè)指令，對作業(yè)效果進行初步評估，上報通過外網(wǎng)收集的作業(yè)、災情、管理情況及區(qū)域站氣象信息（圖2）。

2.3 人影指揮系統(tǒng)的特點和功能

人影指揮系統(tǒng)的特點是利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡技術(shù)，把各種氣象資料、人影產(chǎn)品、作業(yè)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)等顯示在同一平臺，在省、市、縣3級指揮中心與作業(yè)點之間建立起一個完整的實時通信網(wǎng)絡，將人影作業(yè)高度集中（時間集中）又高度分散（作業(yè)點分散）的工作與對人影綜合信息準確及時的需求進一步整合，使作業(yè)安全得到保障、效率得到明顯提升；作業(yè)指令的下達與回復、作業(yè)狀況、災情等管理人員同步共享。

本系統(tǒng)的功能強大：作業(yè)安全、作業(yè)人員及彈藥的安全得到更好的保障；各種信息得到完整的保存；能及時釋用和檢驗上級業(yè)務指導產(chǎn)品。通過該系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)人影作業(yè)指揮調(diào)度業(yè)務的自動化，提高信息化的應用程度以及科學化的管理水平[1-2]。

2.4 人影指揮系統(tǒng)的操作

各級指揮人員、作業(yè)點指揮（炮長）在計算機上登陸系統(tǒng)頁面，輸入預先設定的用戶名和本人密碼進入系統(tǒng)，即可根據(jù)權(quán)限進行操作。具體操作過程：根據(jù)作業(yè)方案市指揮部值班指揮認為其中部分作業(yè)點（或1個）達到作業(yè)的條件（增雨、防雹均可），先通過區(qū)縣指揮命令其做好準備后，通過空域申報系統(tǒng)向濟南空軍航空管制室申請作業(yè)空域，批準后將空域及時完整地下達給區(qū)縣指揮部，再下達給作業(yè)點指揮；作業(yè)點在空域內(nèi)完成作業(yè)后立即向區(qū)縣回復，沒有作業(yè)完畢的要及時終止作業(yè)回復空域；市指揮在下達指令的作業(yè)點都回復空域后向濟南空軍航空管制室消空域。

2.5 顯示轄區(qū)作業(yè)點信息

人影指揮系統(tǒng)通過修改地理信息中的部分程序，將作業(yè)點顯示在雷達回波圖底圖中，使指揮作業(yè)更加便捷，圖3為沂源縣作業(yè)點在雷達底圖上的位置，圖中P、H、Y分別代表高炮、火箭、煙爐。

3 人影指揮系統(tǒng)各分系統(tǒng)的內(nèi)容和功能

升級的人影指揮系統(tǒng)體系，主要依托互聯(lián)網(wǎng)、GIS（地理信息）系統(tǒng)，將現(xiàn)有的MICAPS系統(tǒng)、天氣雷達、人影指導產(chǎn)品、人影管理、人影信息、人影指揮等整合，建立“淄博市新一代人工影響天氣指揮系統(tǒng)”。該系統(tǒng)包括人影決策指揮系統(tǒng)、人影信息系統(tǒng)、人影作業(yè)效果評估系統(tǒng)、人影管理系統(tǒng)、人影安全監(jiān)測系統(tǒng)、人影彈藥裝備管理系統(tǒng)、人影通訊系統(tǒng)（圖4）。通過升級后的人工影響天氣作業(yè)指揮平臺建設，實現(xiàn)視頻會商、視頻指揮、視頻監(jiān)控，大大提高人影作業(yè)安全指揮能力和效能[3-4]。

3.1 人影作業(yè)信息系統(tǒng)

人影作業(yè)信息系統(tǒng)主要是將作業(yè)信息及時準確收集上報。作業(yè)點接到經(jīng)區(qū)縣指揮部傳來的作業(yè)指令，按照作業(yè)指令完成作業(yè)、回復指令；作業(yè)裝備若是遙控全自動的，則指揮在指揮部直接操作，作業(yè)完成后其作業(yè)信息自動傳輸上報數(shù)據(jù)庫；非遙控全自動的則作業(yè)點指揮（炮長）將人影作業(yè)情況（高炮或火箭的方位、仰角、作業(yè)時間、實際用彈量、作業(yè)點指揮人員）通過信息系統(tǒng)匯總上報，區(qū)縣指揮部審核后再進行初步效果評估并將結(jié)果一起上報，市指揮部審核、綜合效果評估后上報到數(shù)據(jù)庫。

3.2 人影資料信息系統(tǒng)

主要是通過Internet外網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)獲取實時氣象信息，包括常規(guī)氣象資料、氣象多要素自動站實況資料、氣象衛(wèi)星資料、天氣雷達探測資料、數(shù)值預報產(chǎn)品及人影作業(yè)點的實時資料等，用于制作人影作業(yè)方案。

3.3 人影作業(yè)效果評估系統(tǒng)

作業(yè)的效果評估需要用未經(jīng)人工影響天氣作業(yè)的自然降水量與經(jīng)過人影作業(yè)后的實際降水量相互比較得出增雨效果。業(yè)務方案中自然降水量采用T639的3 h雨量預報作為基礎，用作業(yè)區(qū)上游站點雨量對T639雨量預報進行訂正后得到自然降水量，與人影作業(yè)區(qū)實際降水量對比得出增雨效果。

3.4 人影管理系統(tǒng)

主要分指揮人員、操作人員、作業(yè)站點、作業(yè)裝備、區(qū)域管理等部分，每個行政單位設管理員1～2人，負責本轄區(qū)內(nèi)指揮、操作員、作業(yè)點、裝備、彈藥的增加、刪除及設立、修改指揮員進入系統(tǒng)的用戶名、密碼。管理員也可瀏覽其他行政單位信息，不能增加、刪除、修改。人影管理系統(tǒng)鏈接氣象系統(tǒng)辦公網(wǎng)，傳遞人影管理文件、政策法規(guī)。

3.5 人影安全監(jiān)控系統(tǒng)

每個高炮、新型火箭作業(yè)點接有2 M寬帶（或網(wǎng)線），安裝3～4個監(jiān)控攝像頭，將各圖像實時同步傳回指揮中心；每個攝像頭裝有16 G儲存卡1個，可連續(xù)記錄30 d的資料，錄像指揮中心可隨時調(diào)看，把作業(yè)的前期準備、作業(yè)、彈藥保管、值班情況及發(fā)生故障時狀況都記錄下來備查，也可在指揮中心指導操作手排除簡單故障。圖5顯示各作業(yè)點的作業(yè)平臺圖像，各用戶只要在計算機上進入平臺點擊模塊即可查看本轄區(qū)內(nèi)作業(yè)點實時圖像，也可通過互聯(lián)網(wǎng)根據(jù)管理權(quán)限用手機客戶端查看本轄區(qū)內(nèi)圖像。人影安全監(jiān)控系統(tǒng)真實完整記錄了高炮、新型火箭作業(yè)點及彈藥庫實況，為安全運行管理工作提供了便利，且一次安裝后正常使用無費用。

3.6 人影彈藥裝備管理系統(tǒng)

系統(tǒng)分別建立市、區(qū)縣、作業(yè)點3級彈藥、設備庫，省人影辦調(diào)入（彈藥、設備省統(tǒng)一采購）市級庫，市下?lián)艿絽^(qū)縣庫，區(qū)縣再撥到作業(yè)點（紙質(zhì)手續(xù)同時辦理）。作業(yè)點作業(yè)時消耗彈藥通過信息系統(tǒng)上報后，實時沖減系統(tǒng)彈藥庫的彈藥數(shù)量，使系統(tǒng)彈藥庫與實際庫房彈藥盡可能達到一致，各級指揮、管理員及時準確掌握各作業(yè)點情況。

3.7 人影通訊系統(tǒng)

人影作業(yè)通訊要求及時、準確、暢通，在3～5 min時間內(nèi)完成市、區(qū)縣、作業(yè)點指令下達、執(zhí)行、回復，十分緊張。使用對講機（手機）確保了及時、準確、暢通；各區(qū)縣確立1名押運員，對其對講機（手機）進行定位，彈藥運輸車輛上的押運員必須隨身攜帶對講機（手機），通過手機定位平臺精確顯示其位置和運行軌跡，達到實時監(jiān)控，使彈藥運輸更加安全。空域申請、回復，市、區(qū)縣級指揮都有錄音，明確了職責。

4 人影作業(yè)指揮管理系統(tǒng)的功能設計分析

4.1 人影市作業(yè)指揮管理系統(tǒng)

人影作業(yè)方案的設計及預警：根據(jù)MICAPS資料、國家和省人影指導產(chǎn)品、省人影作業(yè)條件潛勢預報、省市氣象臺預報，基于GIS制作出淄博市人影作業(yè)方案，發(fā)布人影作業(yè)預警，發(fā)布市縣級人影作業(yè)公告。人影作業(yè)的實施：依據(jù)山東省“地面人影作業(yè)決策指揮系統(tǒng)”、雷達產(chǎn)品、區(qū)域站、作業(yè)點實況等資料綜合判斷作業(yè)時機，通過錄音電話（或空域申報系統(tǒng)）向濟空航管處申請作業(yè)時間，下達到區(qū)縣指揮系統(tǒng)轉(zhuǎn)作業(yè)點，作業(yè)（時間到）完成后回復空域；對區(qū)縣指揮下達或直接操控“煙爐”點火增雨；對區(qū)縣局、作業(yè)點實時監(jiān)控；上報全市的人影作業(yè)信息、評估信息、彈藥信息、災情；接受省局的管理，對區(qū)縣局進行管理。

4.2 人影區(qū)縣作業(yè)指揮管理系統(tǒng)

區(qū)縣人影作業(yè)的指揮：接收到市局人影指揮中心下達的作業(yè)預警后，立即組織各炮點進入待命狀態(tài)，發(fā)布本級人影作業(yè)公告，依據(jù)市人影指揮系統(tǒng)下達的作業(yè)空域時間，轉(zhuǎn)達到作業(yè)點，作業(yè)（時間到）全部完成后向市指揮系統(tǒng)回復空域；上報人影作業(yè)信息、作業(yè)影響區(qū)域的預評估信息、彈藥信息、災情；接受市指揮指令點燃“煙爐”增雨；對作業(yè)點實時監(jiān)控（圖6）；接受市局的管理，對作業(yè)點進行管理。下達、回復作業(yè)指令更加及時可靠：可復查（所有與作業(yè)有關的信息必須錄音）。市指揮與區(qū)縣指揮通過可視會商；區(qū)縣指揮部與作業(yè)點的信息方式以對講機（手機）為主，程控電話、手機作為備份，有些區(qū)縣臨時用語音廣播、YY廣播方式。

4.3 人影作業(yè)點管理

人影作業(yè)點根據(jù)作業(yè)指令，實施地面人工影響天氣作業(yè)，及時收集、整理并上報作業(yè)區(qū)內(nèi)的人工影響天氣作業(yè)信息和災情信息，負責作業(yè)裝備日常維護和作業(yè)期間彈藥儲存管理，作業(yè)點所做的工作都要錄入計算機保存待查（圖7）。

5 系統(tǒng)改進建議

本系統(tǒng)為今后人影作業(yè)信息實時同步上傳做好了準備，主要可從3個方面加以改進：一是關于煙爐作業(yè)情況上傳，煙爐的作業(yè)情況指揮部平臺可同步顯示，只需要在作業(yè)信息系統(tǒng)升級過程中預留串口與煙爐控制系統(tǒng)連接即可。二是關于高炮、火箭作業(yè)信息可實現(xiàn)自動上傳，在高炮、火箭安裝作業(yè)信息采集器并與作業(yè)點計算機連接，把作業(yè)方位、仰角、彈藥量同步上傳到人影作業(yè)信息系統(tǒng)中暫存，經(jīng)市或縣人影辦審核后存入數(shù)據(jù)庫。三是高炮和火箭實現(xiàn)遙控作業(yè)，高炮也可用程序控制在射界內(nèi)射擊，火箭可根據(jù)射界圖通過程序直接控制點火電壓；作業(yè)點操作手只需要裝填彈藥即可，為人影作業(yè)遠程控制，即為人影的安全、精準、高效、作業(yè)信息同步上報提供了可能。流動作業(yè)可通過新型電子羅盤、GPS、4G通訊確定作業(yè)點經(jīng)緯度，并將以上采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)、視頻圖像等信息發(fā)送到指揮中心，指揮部技術(shù)人員迅速制作出射界圖，輸入系統(tǒng)已確定作業(yè)點的發(fā)射方位、仰角等參數(shù)，擇機按規(guī)定作業(yè)。作業(yè)點規(guī)范化建設，主要包括對已有的炮點（火箭點）進行標準化改造，或按照標準新建炮點（火箭點）及高山人工增雨煙爐。目前，已完成了34個高炮作業(yè)點、14個火箭作業(yè)點規(guī)范化建設，建成高山人工增雨煙爐14個（圖8）。每個規(guī)范化作業(yè)點建設炮庫、彈藥庫、值班室、休息室，建設混凝土作業(yè)平臺，布設雨量器、避雷針、實時攝像監(jiān)控設備等。新增作業(yè)點以火箭和高山人工增雨煙爐為主。該項目建設進一步優(yōu)化人工增雨、防雹作業(yè)布局，建成高炮和新型火箭、高山碘化銀發(fā)生器并用，多種作業(yè)手段相聯(lián)合，基本覆蓋淄博市的立體作業(yè)系統(tǒng)。

6 參考文獻

[1] 袁野，楊光，李愛華，等.安徽省人工影響天氣信息管理與作業(yè)指揮系統(tǒng)設計與開發(fā)[J].氣象，2011（11）：1459-1465.

[2] 李云川，張文宗，王建峰，等.數(shù)字化雷達人工影響天氣作業(yè)指揮系統(tǒng)[J].氣象科技，2005（3）：264-267.

[3] 張清，何金偉，魏旭輝.人工影響天氣作業(yè)決策指揮系統(tǒng)解決方案[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2009（15）：7301-7302.

[4] 李茂侖.長春市人工影響天氣作業(yè)指揮系統(tǒng)簡介[J].吉林氣象，2009（1）：33-39.