物聯網技術在人工影響天氣業務中的應用

劉 磊

（許昌市氣象局，河南許昌 461000）

0 引言

在國外，物聯網技術發展較早，在交通、物流、工業控制、環境監測等方面都有廣泛的應用，20世紀90年代在中國興起，主要用于車輛管理、超市物流管理，近年來，物聯網技術逐漸向環境、農業、醫藥等方向發展。在國外，物聯網技術被越來越多地應用于氣象部門，特別是在天氣監測、天氣預測等方面的運用更為廣泛，部分國家還將其應用于軍事氣象領域，以達到軍事氣象服務的目的。此外，有些國家在民用氣象領域運用物聯網技術對其設備進行升級，以提升其信息化程度。目前，我國已將物聯網技術應用于氣象信息監測、氣象發布、氣象服務等領域，并建立基于物聯網的自動氣象站，提高數據的精確度。然而，當前物聯網技術在人工影響天氣業務中的應用依然存在一定的不足之處。

1 人工影響天氣業務系統的主要特征

1.1 人工影響天氣業務中物聯網理念和技術的使用

RFID技術是目前最主要的技術，它的主要優勢在于能夠快速、無接觸和對視野之外的子彈進行安全識別。從生產到使用兩個環節，對彈藥的儲存、運輸、發射等環節進行跟蹤、管理，以達到對彈藥的自動控制。此外，通過GPRS技術將這些信息發送到數據庫中，可以使指揮員實時了解人工影響天氣的變化，從而使人工影響天氣業務開展過程更加具有科學性。

1.2 GPRS、GPS和RFID技術的集成應用

綜合運用GPRS、GPS和RFID等多種技術，可以實現實時、統一的監測。同時，可以確保調度區的工作人員對設備、信息進行有效的管理，從而達到人為干擾的目的。并且GPRS、GPS和RFID技術的集成運用過程中也將能夠使其發揮氣象信息的采集、傳輸、分析、查詢等功能，進而提高人工影響天氣工作的質量和使用效率。

1.3 為人工影響天氣的安全提供保障

將物聯網技術運用于人工影響天氣業務中的最大的優勢在于能夠實現對氣象人為干擾的全過程進行自動管理，并能彌補系統的缺陷。同時對彈藥的存儲、彈藥的運輸、倉庫的管理等進行實時的預警，從而實現對地面作業的全面管理，進而為人工影響天氣的管理提供技術保證。

2 人工影響天氣作業智能管理系統

2.1 系統組成

2.1.1 信息采集系統。人工影響天氣作業智能管理系統的主要功能是對人工影響天氣業務工作中的大氣組成、土壤和彈藥、人員信息卡、倉庫管理系統、彈藥運輸系統等進行實時監控和提取。以倉庫管理系統為例，要求在倉庫門口設置一個系統，由工作人員的信息卡片激活彈藥出庫，使用無線射頻識別技術，可以實現彈藥進出倉庫信息的自動獲取，包括人員信息、彈藥編號、彈藥出庫時間等信息，同時實時追蹤彈藥的運送，并將所收集到的信息通過GPRS傳輸到服務器數據庫中。

2.1.2 通信網絡系統。人工影響天氣作業智能管理系統的主要任務是將所收集到的各類信息進行信息傳輸，其中包括氣象信息、土壤信息、彈藥信息、倉庫管理信息。通過通信網絡系統將能夠更好地實現不同內容信息的傳達，進而為提升氣候作業效率奠定良好基礎。

2.1.3 數據管理系統。數據管理系統是以電腦、互聯網為基礎，同時以數據庫和監控數據為核心的管理平臺。該數據庫包括六大類：彈藥裝備數據庫、人員數據庫、業務指揮數據庫、氣象監測數據庫、工作探測數據庫和基本地理數據庫。

2.1.4 信息共享系統與作業指揮平臺。信息共享平臺是指通過地理信息系統，實現對各種人員、裝備、彈藥、作業人員等方面的數據的分布進行實時的集成。對操作中的異常現象進行預警，提供氣象監控數據，同時具備信息發布功能，將人工干擾天氣的工作信息公布給公眾，使公眾可以及時掌握各地人工干擾天氣的工作情況。

2.2 系統工作流程

通過一個移動倉庫（倉庫）的實例，闡述該系統的工作過程。首先，系統的注冊和激活是在系統終端進行的。此外，還可以激活彈藥的裝箱功能，掃描出庫中的子彈，并在中轉區域打開物資進出系統，統計彈藥進出倉庫的數據。作業環節利用作業進出庫的功能對作業資料進行統計。

3 人工影響天氣業務物聯網技術應用成效

通過省、市、縣（區）的全面推進，全國27個省市已經實現“人工影響天氣業務物聯網”的覆蓋。在全國29個省市開展城市、縣級物聯網管理部署示范，初步實現裝備彈藥、信息管理的自動化、信息化動態管理。在影像服務領域，物聯網技術已取得一些成果。

3.1 確定人工影響天氣業務物聯網建設技術路線

在人工影響天氣業務物聯網體系的構建中，重點研究以“二維碼”為核心的炮彈、火箭、彈藥等技術路線，并首次實現人工影響天氣業務武器彈藥的統一編碼與標識。采用激光掃描二維碼識別技術，將物聯網技術銘刻在導彈上，以二維碼為標志，在導彈上進行識別。人、彈和彈藥箱的數據采集，采用一種基于光學掃描技術的便攜式掃描儀，將其與GPS模塊結合可以實現對彈藥的實時跟蹤。其間通過有線、無線等通信網絡還可以將各個業務環節所獲取的管理信息實時傳送至人工影響天氣業務物聯網平臺。

3.2 配套制定人工影響天氣業務物聯網技術規范和標準

在人工影響天氣業務物聯網系統的構建中，按照“業務流程”和“信息流動”的需求，開發人工影響天氣業務設備和火警監控系統的接口。并定義系統的外部接口，為人工影響天氣業務其他業務系統的數據交互提供基礎。同時，制訂《人工影響天氣裝備彈藥監控管理系統業務試運行規定》。確保全國、省級物聯網綜合管理體系的統一運作，并對所有的數據進行有效的收集、傳輸和上報，使整個系統的建設效益得以充分發揮。

3.3 實現人工影響天氣業務裝備彈藥的信息化管理

利用物聯網技術，對炮彈、火箭彈的生產、驗收、運輸、存儲、使用、報廢等進行全面的跟蹤和管理，并對操作彈藥進行精細、智能化的管理。利用條形碼、電子標簽掃描、感應等技術，實現對人體、彈藥的自動采集，利用數字振動和光學采集技術，實現對人體的基本數據的自動采集。再將GIS、GPS、移動互聯等技術充分結合起來，自動傳輸、分析、處理、實時顯示人工影響天氣業務工作的信息，大大提升人工影響天氣業務服務的信息化程度。

4 物聯網技術在人工影響天氣業務應用中存在的問題

目前，該技術在我國尚處在普及和推廣的階段，主要有三方面的問題：一是由于一些地方偏遠，缺乏對物聯網改造的基礎條件，而對基層的人工影響天氣業務物聯網技術覆蓋率也不高。二是由于人工影響天氣業務行業的基層組織結構比較復雜，操作人員年齡偏大，文化素質普遍較低，這對人工影響天氣業務行業的推廣不利。三是目前的人工影響天氣業務物聯網系統還未實現商業化，人工影響天氣業務安全、數據采集等工作仍處于相對獨立的狀態。

5 物聯網技術在人工影響天氣業務中的應用及其優化路徑

5.1 物聯網技術在人工影響天氣業務中的應用

全球變暖導致暴雨、冰雹、霜凍、干旱等自然災害的頻發。人工影響天氣業務作業在防災減災等方面起著舉足輕重的作用。我國在人工影響天氣業務方面的技術水平居世界之首，安徽省已研制出“人工影響氣象信息管理與操作指揮系統”“高射彈人工增雨指揮系統”等，已形成相對完備的人工影響天氣業務流程。陜西中天科技股份有限公司自主開發的“人工影響天氣業務物聯網智能管理系統”等，為全省氣象服務提供參考和服務。

但是，由于對人工影響天氣業務工作的需求日益增加，人員、裝備、彈藥的管理也越來越困難，彈藥屬于軍事類物品，存在很大的安全隱患，因此在將其運用到人工影響天氣業務過程中，對彈藥的管理也相對嚴格。人工影響天氣業務工作的智能化管理系統主要是利用計算機、GPS、RFID等技術，快速、準確地識別和傳遞人工影響天氣業務工作的信息，進而使其達到精準作業的重要目標。

在氣象信息化方面，北京，陜西，貴州和安徽等地的氣象部門，在裝備和彈藥制造企業的合作下，對人工影響天氣（簡稱人影，下同）器材和彈藥的智能化管理進行了探索。2011年，安徽人影辦與陜西中天科技有限公司共同開發了安徽人影監控系統，該系統可對人員、裝備、彈藥等信息進行采集、傳輸、信息化管理，并對工作過程進行全程監控、互動和干預提醒，大大增強了人影工作的監控水平。貴州省和北京市還與人影彈藥制造商合作開發了以RFID為核心的人影物聯網管理系統，對火箭作業裝備、彈藥、人員信息進行實時監控，提高人影安全監管水平。對各省市人影業務信息化和自動化水平的探索和運用，對提高全省人影業務的信息化和自動化水平具有重要意義。然而，目前我國的裝備彈藥管理系統大多以省為單位，存在著硬件結構與輸出信息格式不統一，裝備彈藥、操作信息的編碼規則不規范、不統一等問題。在生產、驗收、銷毀過程中，人影彈藥的生產、驗收、銷毀工作還未得到全面的重視，未實現對槍械彈藥的全過程監測與閉環管理，無法適應國家對人影器材彈藥的統一監管。

5.2 促進物聯網技術在人工影響天氣業務中應用的路徑

針對上述存在的問題，物聯網技術在我國人工影響天氣業務中的應用可從以下幾個方面改進。

5.2.1 在全國范圍內持續推進人工影響天氣業務物聯網試點工作。國家工程項目和地方投資持續推動，將物聯網技術推廣到基層。

5.2.2 堅持“政府主導，社會化服務，民兵預備役”的管理模式。在此過程中，需要不斷提高基層員工的綜合素質，強化對人工影響天氣業務行業的技術培訓，以推動物聯網技術在基層的人工影響天氣業務中的應用。

5.2.3 制訂人工影響天氣業務物聯網系統的運行與評價標準，進一步提升其業務應用水平，推動人工影響天氣業務安全管理、信息采集系統、人工影響天氣業務物聯網系統的一體化發展。通過將物聯網技術引入到人工影響天氣業務系統中，可以對整個生產過程進行追蹤、管理以及操作數據的自動收集、傳輸和分析，極大地提高我國的人工影響天氣業務的現代化程度，并進一步推動人工影響天氣業務安全管理的發展。

5.2.4 為了解決全國人影設備、彈藥的全過程監測與監督問題，中國氣象局于2015年開展了一項小型氣象服務項目“全過程監測”。通過對全省前期的經驗總結，采用條形碼識別、聲光自動感應、移動互聯等技術，構建了一套完整的“人影物聯網”體系。通過對人影器材彈藥的全過程、規范化、自動化、實時監測和管理，使我國的人影器材和彈藥的安全管理技術和現代化水平得到了明顯的提升。本課題對“人影器材”彈藥標識編碼技術規范和“人影器材”“火警”“監控與管理”體系的構建進行了總結和提煉。同時，對人影器材和彈藥的監測與管理進行了規范，為全國普及物聯網技術打下了良好的基礎。

6 結語

物聯網技術在信息管理、氣象作業管理、材料管理等方面的應用頻率逐漸提升。將物聯網技術應用于人為影響天氣的管理，實現對人工影響的指揮部分的自動管理，以及對操作過程的自動控制都將能夠更好地促進工作流程的開展，并且通過對彈藥生產、使用進行監督與控制的優化，也將能夠更大程度上提升作業管理、安全監督、綜合服務等方面的效益水平。