人工影響天氣信息管理系統的設計與開發

晁增元

(石家莊市人工影響天氣辦公室， 石家莊 050081)

0 引言

人工影響天氣(以下簡稱“人影”)在保障糧食安全、保護生態環境、保障重大活動等方面發揮了重要的作用，已成為各級政府加強防災減災、農業公共服務體系建設和水資源安全保障的重要舉措[1]。

隨著人影業務現代化建設的發展，很多地方結合自身業務需求，開發了具有本地特色的人影業務管理系統[2-5],有效提高了人影業務管理的工作效率，在促進業務管理的標準化、規范化和科學化方面發揮了重要作用。經過多年的發展，石家莊市人影工作取得了顯著成績，作業效益顯著提高，在緩解水資源短缺、抗旱減災、改善生態環境和重大活動保障中發揮了重要作用。但是，在石家莊市人影業務現代化建設中還存在以下突出的問題：人影作業人員在作業點待命時，無法及時、便捷的獲取作業指導產品或天氣系統變化的實況信息而錯失最佳的作業時機；作業信息上報不規范、不及時；作業裝備和彈藥信息收集與管理工作耗時、費力，且準確性難以保證等。

針對石家莊市人影業務管理的現狀，依照人影相關法律法規，設計開發了一套具有開放兼容、統一部署、流程規范、指揮科學、功能實用、運行高效為特點的人影信息管理系統(以下簡稱“系統”)，對提升我市人影業務管理工作的科學化和精細化水平，推進人影業務現代化建設具有重要的意義。

1 系統設計思路

基于地理信息系統、無線網絡傳輸、移動終端、衛星定位等技術手段的人影信息管理系統，整合、利用現有的相關資源，綜合應用數據標準化、數據庫、圖形圖像處理和計算機等技術，統一全市人影數據標準和規范，實現對全市作業站點、裝備、人員、彈藥、作業信息以及指導產品等信息的全方位統一管理。特別是利用物聯網技術，實現對彈藥從出廠、驗收、轉運、倉儲、發射、報廢和銷毀等各環節的信息收集與管理。

2 系統總體架構與功能

2.1 系統架構設計

基于系統具有可擴展性的開發要求，采用模塊化分層設計，按照基礎設施、網絡傳輸、數據處理、應用支撐、用戶使用劃分為5個模塊。在每個模塊內又進行功能細分，運算結果和業務信息通過數據共享接口進行通訊。只要數據共享接口不變，業務流程的增加或減少不會對其它部分產生影響。系統設計架構如圖1所示。

用戶層根據用戶權限和訪問方式，提供不同的系統操作功能；應用支撐層通過應用服務器，提供對系統應用功能的支持，包括報表工具、Web/GIS、消息推送以及彈藥物聯網管理等功能；數據處理層實現對結構化數據(XML、ORACLE、SQL Server、Mysql、ACCESS)和非結構化數據(雷達數據、文本文檔、圖像、消息等)進行調度和存儲管理以及運算處理；網絡傳輸層是保證系統完成各種數據安全、高效傳輸的鏈路，主要包含了業務專用內網、寬帶互聯網、WIFI網絡、3G/4G移動網絡；基礎設施層是系統建設的基礎保障，主要包括服務器、存儲系統、網絡通信設備、移動智能終端以及網絡安全設備等。

圖1 系統設計架構

2.2 系統模塊框架及功能

系統主要包括兩大部分，一是市、縣級管理平臺(以下簡稱“管理平臺”)，二是安卓APP。管理平臺的主要功能是根據用戶權限實現對作業點信息、人員信息、彈藥裝備信息和作業信息的綜合管理，同時融合雷達回波實況數據、作業指令、指導產品的制作和分發功能。安卓APP的主要功能是實時顯示最新時次的雷達產品、作業點自動定位，作業指令接收、通知反饋、指導產品接收、作業信息上報、人員查詢、作業點信息查詢、彈藥物聯網管理。系統功能結構如圖2所示。

圖2 系統功能結構

2.2.1 管理平臺

管理平臺以市局為中心，以數據服務器和應用服務器為硬件支撐，根據用戶權限提供信息管理的Web服務和APP服務。主要功能有：雷達數據采集顯示、指導產品分發、作業指令下發、人員信息管理、彈藥信息管理、作業信息管理、站點信息管理、權限管理等。系統運行界面如圖3所示。

(1) 雷達數據采集顯示。從氣象數據共享平臺上獲取雷達基數據，并處理生成實時雷達產品(基本反射率、基本速度、組合反射率、回波頂高、垂直積累液態水、等高面反射率)。

(2) 指導產品的分發。可采用自動或人工方式，對制作的作業計劃、作業潛力預報、作業預案、監測預警報、作業方案等指導產品進行點對點或廣播分發。

(3) 裝備信息管理。對錄入數據進行合法性檢查、規范化處理和關聯性處理，實現對轄區內的作業裝備信息(名稱、編號、類型、生產廠家、購置時間、報廢時間等)和彈藥信息(編碼、生產廠家、生產時間、保質期、庫存狀態等)的自動化管理。此外，系統還與“河北省人影裝備彈藥物聯網管理系統 ”無縫連接，實現了對彈藥各環節、全過程的監督管理。

(4) 作業和人員信息管理。對轄區內上報的作業信息進行審核，且具有增、刪、改、查、導入、導出功能；市、縣級用戶可以對轄區內人影作業人員的檔案進行編輯管理。

(5) 站點信息管理。對用戶所屬轄區內的作業點基本信息(編碼、名稱、經緯度、海拔、類型等)和安全射界信息進行編輯管理。

(6) 權限管理。根據用戶權限范圍的不同，實現用戶對

圖3 系統運行界面圖

數據查詢范圍的控制和管理權限的約束，主要包含Web用戶權限、APP用戶權限。

2.2.2 安卓APP

安卓APP既是作業點與市、縣人影中心實時指揮信息交互的基礎，也是市縣等各級管理單位的監管和指揮窗口。主要功能有：作業指令接收、雷達產品查看、指導產品收看、作業信息上報、人員信息查詢、站點信息查詢、彈藥管理等。APP運行界面如圖4所示。

圖4 APP運行界面圖

(1) 雷達產品和指導產品的查看。對管理平臺分發的作業指導產品進行接收、查看；作業點自動定位，并顯示最新時次的雷達產品(組合反射率、回波頂高、垂直積累液態水)。方便作業人員及時獲取業務指導和天氣實況信息。

(2) 作業信息上報。可以將作業類型、經緯度、用彈量、作業時間、天氣狀況等人工填寫的信息和自動生成的數據整合后及時上報管理平臺，保證了作業信息上報的時效性。

(3) 作業人員和作業點信息查詢。查看本轄區內的作業人員的詳細信息(姓名、性別、職務、聯系電話等)和作業點的詳情(名稱、類型、編號、經度、緯度、安全射界等)。

(4) 裝備管理。通過識別采集條形碼/二維碼，實現作業裝備和彈藥信息的錄入和查詢功能。

3 系統開發與應用

3.1 關鍵開發技術

(1) 系統建設基于Web、GIS平臺、GPS技術，采用B/S和C/S架構相結合的方式進行搭建，服務端軟件可基于linux、windows操作系統運行,客戶端支持Windows7×32；Windows7×64；Windows10×32；Windows10×64等操作系統。市、縣客戶端采用B/S架構，通過Web訪問可實現業務信息的綜合管理。

(2) 系統支持ORACLE、SQL Server、Mysql等主流數據庫；支持Windows、UNIX 以及Linux 等操作系統；支持BEA Weblogic、IBM等多種主流應用服務器。采用開放技術標準，便于與基于不同開發技術實現的各種內外部系統互聯互通。

(3) 利用XML作為系統接口的數據交換標準，便于信息資源整合。采用中間件技術，主要用于使用消息、EJB、集群等高級服務的開發環境和運行環境。

(4) APP采用C/S架構，適應各種安卓智能終端，具有自動升級的功能。支持WLAN、GPRS、3G、4G網絡等多種無線數據接入方式，并利用MD5對數據進行加密，確保數據的安全。

3.2 業務應用

本系統已于2018年10月份初步研制完成，并投入業務試運行。由于系統頁面較多，不便逐個介紹，現以重點應用為例描述系統業務應用情況。

(1) 作業指導產品的下發和查看。左圖為管理平臺下發潛力預報的操作界面和右圖為APP接收查看指導產品的顯示界面，如圖5所示。

左圖

右圖

(2) 雷達產品實時顯示。如圖6所示。

圖6 雷達產品實時顯示界面

圖6中的左圖為管理平臺顯示最新時次雷達產品界面，右圖為APP同步顯示雷達產品的界面。

(3) 綜合信息管理。管理平臺可以對站點信息、人員信息、作業裝備信息等各類信息進行增、刪、改、查、等操作。其中圖7為站點安全射界信息編輯界面；站點基礎信息編輯界面，如圖8所示。

圖7 站點安全射界信息管理界面

圖8 站點基礎信息管理界面

(4) 彈藥信息管理。圖9為鏈接“河北省人影裝備彈藥物聯網管理系統 ”的界面，該系統實現了對彈藥的出入庫、運輸、存儲、作業、流轉流向等環節信息進行實時監控和管理；圖10為APP查詢彈藥庫存和出庫記錄信息的操作界面。

圖9 河北省人影裝備彈藥物聯網管理系統界面

(5) 站點信息查詢和作業信息上報。圖11為APP操作界面，其中左圖為查詢用戶所屬轄區內的站點安全射界信息顯示界面；右圖為上報作業信息的操作界面。

4 總結

系統的建設依照人工影響天氣的相關法律法規，基于標準的數據接口，統一了人影數據標準和規范，實現了全市各級人影業務產品實時同步共享，使得市-縣-作業點“三級聯動”人影作業協調指揮能力得到有效增強；APP實現了“指尖上”的業務管理，具有作業指令實時接收、作業響應快速及時、作業信息實時上報、信息管理便捷高效等突出特點，極大地提高了人影業務管理的工作效率。特別是利用物聯網技術，建立了適合我市人影業務需求的作業裝備和彈藥的全生命周期(從廠家生產到作業點使用的整個流程，包括：生產、驗收、轉運、倉儲、作業和報廢銷毀等環節)的監控、監管系統，提高了人影安全管理自動化水平和規范化程度。

由于系統目前還處于試運行階段，有些功能還需要進一步的優化和調整。相信隨著系統正式投入業務應用，將有效解決我市人影業務管理工作中存在的信息管理碎片化、業務流程隨意化、查詢統計人工化等一系列“痛點”、難點問題，實現信息采集傳輸網絡化、作業指揮高效化、信息管理智能化、安全監管規范化和上下功能一體化的目的,不但會提高我市人影業務信息管理的現代化水平，而且將有力的推動人影工作由粗放型作業到精細化作業的轉變過程。