基于物聯網技術的智慧人影平臺

摘要：基于大數據物聯網技術建設智慧人影平臺，依托氣象專網資源、4G網絡、局域自組網等無線通信手段，利用地理信息系統和中國氣象局制定的相關行業標準，采用智能融合分析等技術，有效整合人工影響天多種信息，提高了人工影響天氣工作效率和科學指揮水平，人影安全監管重點環節做到實時監控，有效提升人影作業及管理的科技水平，增強人影綜合防災減災抗災能力。

關鍵詞：物聯網；人工影響天氣；智能

一、前言

智慧人影是通過物聯網、大數據和云計算、人工智能等新技術的深入應用，使人工影響天氣系統成為一個具備自我感知、判斷、分析、選擇行動和自適應能力的系統，讓人工影響天氣全過程具有智慧，滿足社會生產生活對人工影響天氣的服務需求。物聯網是指通過信息傳感設備，按約定的協議實現人與人、人與物、物與物全面互聯的網絡[1]。近年來，物聯網飛速滲透進人類生活的方方面，物流運輸、城市軌道、交通監控、醫療衛生、災害預警等多個領域的蓬勃發展都離不開物聯網技術的參與[2-5]。中國氣象局在2017年起草了《省級及以下人工影響天氣彈藥監控管理系統建設指南》，提出“利用物聯網技術實現對人影彈藥從生產、驗收、轉運、倉儲（出入庫）、發射（作業）、到報廢和銷毀的全生命周期的監控”，在2019年建立《人工影響天氣作業裝備與彈藥標識編碼技術規范》[6]，物聯網技術應用到人工影響天氣開始有章可循。從部分省市將物聯網應用到人影情況看，物聯網主要用于裝備彈藥安全監管[7-8]，離國務院對于人工影響天氣“科學作業、精準作業、安全作業”的要求尚有距離，本文通過智慧人影平臺建設，提高科學作業、精準作業水平，強化安全作業能力，推進人影現代化科技水平，為國民生產生活保駕護航。

二、智慧人影平臺功能設計

智慧人影平臺利用國家和省級大數據云平臺，通過國省市縣不同權限級別的ID用戶，借助瀏覽器登錄后，完成人影裝備彈藥、站點、人員的管理和作業指揮。包括人影裝備彈藥物聯網系統、智能人影作業監控系統、智能人影作業裝備系統、人影作業信息采集與上報系統、人影飛機作業通信智慧系統等（見圖1）。

（一）人影彈藥物聯網系統

根據中國氣象局制定人影彈藥統一的編碼規則，生產企業研制具有基于3S技術的自動感知技術的作業參數采集傳感器，感應彈藥狀態。每一個彈箱（炮彈）或者每一枚彈（火箭彈）都擁有自己的二維碼作為唯一的身份識別，通過光電信號轉換技術來讀取標識在彈箱或彈體上的信息，實時準確采集彈藥生命周期各個環節的信息，通過人影彈藥物聯網系統上傳于智慧人影平臺，平臺進行數據匯總及分類。人影彈藥物聯網系統主要實現功能有：人影彈藥分發調撥，人影彈藥庫存、消耗、轉運監控，人影彈藥狀態監控，人影彈藥采購計劃管理等（見圖2）。

物聯網技術在人影彈藥管理中的應用主要體現在對彈藥的全程監控上，彈藥流轉的每一個環節通過物聯網串聯，實現對每一枚彈藥從生產到消耗的全流程跟蹤、監控和管理。（具體流程見圖3、圖4）

（二）智能人影作業裝備系統

智能人影作業裝備包括自動化高炮、全自動火箭作業系統、智能煙爐等。自動化高炮、全自動火箭作業系統通過加載數字羅盤、加速度計、光電感應等人影作業感知傳感器，準確記錄高炮、火箭人影裝備作業時間、作業經緯度、作業方位仰角和數量等信息，采集精度滿足業務需要，實現作業參數自動采集，智能煙爐加裝智能采集設備，采集作業點位置環境情況，通過4G網絡傳輸到云平臺加工歸類后通過智慧人影平臺客戶端顯示（圖5）。

（三）人影作業智能監控系統

人影作業智能監控系統主要監控人影安全監管關鍵環節，包括固定作業站點監控、人影彈藥存儲倉庫監控、移動火箭作業監控和遠程煙爐監控等。固定作業站點監控主要監控固定作業站點臨時彈藥存儲庫彈藥出入庫情況、作業裝備出入庫情況、人員進出情況、作業空域申請情況、人影作業情況等，通過智能監控系統識別未授權人員禁入，禁止操作設備等。人影彈藥存儲倉庫監控主要是倉庫監控，湖南省省市兩級要求存放在軍分區倉庫，這部分部隊已經建設。移動火箭作業監控和遠程煙爐監控主要包括火箭移動作業時的作業情況監控，煙爐作業環境監控。

（四）人影作業信息采集與上報系統

人影作業信息采集與上報是人影業務中最基礎的業務，為相關部門開展人影作業服務、管理部門統籌協作，提供重要科學依據和應用價值。該系統采用全國統一的規范，依托氣象業務專網和4G網絡，實現人工影響天氣作業信息的采集、上報、存儲、查詢、統計分析、產品制作等功能。

（五）人影飛機作業通信指揮系統

人影飛機通信指揮系統有兩個終端，飛機端和地面端，飛機端收集飛機實時位置信息、飛機探測數據、催化劑燃燒種類和消耗量通過北斗通信鏈路實時傳輸到地面端，地面端的雷達回波信息、地面區域站雨量數據以及其他應急信息（突發情況等）通過北斗衛星通信鏈路傳輸到飛機端，對飛機進行指揮作業，具體流程與功能見圖8。

三、平臺設計創新點與難點

（一）創新點

智慧人影平臺利用大數據物聯網、虛擬現實和仿真、地理信息等技術，實現了對人工影響天氣數據的“智慧”管理。創新點主要體現在以下三個方面。

1.實現不同人工影響天氣設備不同接口和協議集成，有效整合了人工影響天氣多種信息，并實現人工影響天氣作業的遠程監控。

2.平臺通過Internet網絡和氣象專網傳輸信息，提高了信息傳輸可靠性。

3.利用智能化信息應用平臺，可以更加合理分配資源，同時物聯網技術實現了人工影響數據的可追溯性。

（二）難點

1.目前應用的人影設備為不同廠家生產，雖然實現不同接口和協議集成，但是采集數據質量和糾錯解決過程繁瑣。

2.智慧人影平臺采集數據有人員、作業裝備彈藥、站點、監控視頻等信息數據，種類較多，數據安全保證需要建立相應規范。

四、結語

智慧人影是對標人工影響天氣高質量發展的重要舉措。智慧人影平臺建設有效推動了人工影響天氣工作智能化發展，使得有限的資源更加合理分配使用，提高了人工影響天氣工作效率。智慧人影平臺建設強化了人工影響天氣安全監管，人影安全作業關鍵環節都納入物聯網監控，做到實時監管，事后溯源。智慧人影平臺還在建設完善中，部分模塊并沒有完全進入業務化，隨著人工智能技術等新興技術的不斷發展，還有很大的完善空間。

參考文獻

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[8]趙博，鄭凱，鐘晨，等.物聯網技術在廣東人工影響天氣安全管理中的應用[J].廣東氣象，2018，40（2）：48-50．

作者單位：湖南省人工影響天氣領導小組辦公室

責任編輯：尚丹