人工影响天气信息管理系统的设计与开发

晁增元

(石家庄市人工影响天气办公室， 石家庄 050081)

0 引言

人工影响天气(以下简称“人影”)在保障粮食安全、保护生态环境、保障重大活动等方面发挥了重要的作用，已成为各级政府加强防灾减灾、农业公共服务体系建设和水资源安全保障的重要举措[1]。

随着人影业务现代化建设的发展，很多地方结合自身业务需求，开发了具有本地特色的人影业务管理系统[2-5],有效提高了人影业务管理的工作效率，在促进业务管理的标准化、规范化和科学化方面发挥了重要作用。经过多年的发展，石家庄市人影工作取得了显著成绩，作业效益显著提高，在缓解水资源短缺、抗旱减灾、改善生态环境和重大活动保障中发挥了重要作用。但是，在石家庄市人影业务现代化建设中还存在以下突出的问题：人影作业人员在作业点待命时，无法及时、便捷的获取作业指导产品或天气系统变化的实况信息而错失最佳的作业时机；作业信息上报不规范、不及时；作业装备和弹药信息收集与管理工作耗时、费力，且准确性难以保证等。

针对石家庄市人影业务管理的现状，依照人影相关法律法规，设计开发了一套具有开放兼容、统一部署、流程规范、指挥科学、功能实用、运行高效为特点的人影信息管理系统(以下简称“系统”)，对提升我市人影业务管理工作的科学化和精细化水平，推进人影业务现代化建设具有重要的意义。

1 系统设计思路

基于地理信息系统、无线网络传输、移动终端、卫星定位等技术手段的人影信息管理系统，整合、利用现有的相关资源，综合应用数据标准化、数据库、图形图像处理和计算机等技术，统一全市人影数据标准和规范，实现对全市作业站点、装备、人员、弹药、作业信息以及指导产品等信息的全方位统一管理。特别是利用物联网技术，实现对弹药从出厂、验收、转运、仓储、发射、报废和销毁等各环节的信息收集与管理。

2 系统总体架构与功能

2.1 系统架构设计

基于系统具有可扩展性的开发要求，采用模块化分层设计，按照基础设施、网络传输、数据处理、应用支撑、用户使用划分为5个模块。在每个模块内又进行功能细分，运算结果和业务信息通过数据共享接口进行通讯。只要数据共享接口不变，业务流程的增加或减少不会对其它部分产生影响。系统设计架构如图1所示。

用户层根据用户权限和访问方式，提供不同的系统操作功能；应用支撑层通过应用服务器，提供对系统应用功能的支持，包括报表工具、Web/GIS、消息推送以及弹药物联网管理等功能；数据处理层实现对结构化数据(XML、ORACLE、SQL Server、Mysql、ACCESS)和非结构化数据(雷达数据、文本文档、图像、消息等)进行调度和存储管理以及运算处理；网络传输层是保证系统完成各种数据安全、高效传输的链路，主要包含了业务专用内网、宽带互联网、WIFI网络、3G/4G移动网络；基础设施层是系统建设的基础保障，主要包括服务器、存储系统、网络通信设备、移动智能终端以及网络安全设备等。

图1 系统设计架构

2.2 系统模块框架及功能

系统主要包括两大部分，一是市、县级管理平台(以下简称“管理平台”)，二是安卓APP。管理平台的主要功能是根据用户权限实现对作业点信息、人员信息、弹药装备信息和作业信息的综合管理，同时融合雷达回波实况数据、作业指令、指导产品的制作和分发功能。安卓APP的主要功能是实时显示最新时次的雷达产品、作业点自动定位，作业指令接收、通知反馈、指导产品接收、作业信息上报、人员查询、作业点信息查询、弹药物联网管理。系统功能结构如图2所示。

图2 系统功能结构

2.2.1 管理平台

管理平台以市局为中心，以数据服务器和应用服务器为硬件支撑，根据用户权限提供信息管理的Web服务和APP服务。主要功能有：雷达数据采集显示、指导产品分发、作业指令下发、人员信息管理、弹药信息管理、作业信息管理、站点信息管理、权限管理等。系统运行界面如图3所示。

(1) 雷达数据采集显示。从气象数据共享平台上获取雷达基数据，并处理生成实时雷达产品(基本反射率、基本速度、组合反射率、回波顶高、垂直积累液态水、等高面反射率)。

(2) 指导产品的分发。可采用自动或人工方式，对制作的作业计划、作业潜力预报、作业预案、监测预警报、作业方案等指导产品进行点对点或广播分发。

(3) 装备信息管理。对录入数据进行合法性检查、规范化处理和关联性处理，实现对辖区内的作业装备信息(名称、编号、类型、生产厂家、购置时间、报废时间等)和弹药信息(编码、生产厂家、生产时间、保质期、库存状态等)的自动化管理。此外，系统还与“河北省人影装备弹药物联网管理系统 ”无缝连接，实现了对弹药各环节、全过程的监督管理。

(4) 作业和人员信息管理。对辖区内上报的作业信息进行审核，且具有增、删、改、查、导入、导出功能；市、县级用户可以对辖区内人影作业人员的档案进行编辑管理。

(5) 站点信息管理。对用户所属辖区内的作业点基本信息(编码、名称、经纬度、海拔、类型等)和安全射界信息进行编辑管理。

(6) 权限管理。根据用户权限范围的不同，实现用户对

图3 系统运行界面图

数据查询范围的控制和管理权限的约束，主要包含Web用户权限、APP用户权限。

2.2.2 安卓APP

安卓APP既是作业点与市、县人影中心实时指挥信息交互的基础，也是市县等各级管理单位的监管和指挥窗口。主要功能有：作业指令接收、雷达产品查看、指导产品收看、作业信息上报、人员信息查询、站点信息查询、弹药管理等。APP运行界面如图4所示。

图4 APP运行界面图

(1) 雷达产品和指导产品的查看。对管理平台分发的作业指导产品进行接收、查看；作业点自动定位，并显示最新时次的雷达产品(组合反射率、回波顶高、垂直积累液态水)。方便作业人员及时获取业务指导和天气实况信息。

(2) 作业信息上报。可以将作业类型、经纬度、用弹量、作业时间、天气状况等人工填写的信息和自动生成的数据整合后及时上报管理平台，保证了作业信息上报的时效性。

(3) 作业人员和作业点信息查询。查看本辖区内的作业人员的详细信息(姓名、性别、职务、联系电话等)和作业点的详情(名称、类型、编号、经度、纬度、安全射界等)。

(4) 装备管理。通过识别采集条形码/二维码，实现作业装备和弹药信息的录入和查询功能。

3 系统开发与应用

3.1 关键开发技术

(1) 系统建设基于Web、GIS平台、GPS技术，采用B/S和C/S架构相结合的方式进行搭建，服务端软件可基于linux、windows操作系统运行,客户端支持Windows7×32；Windows7×64；Windows10×32；Windows10×64等操作系统。市、县客户端采用B/S架构，通过Web访问可实现业务信息的综合管理。

(2) 系统支持ORACLE、SQL Server、Mysql等主流数据库；支持Windows、UNIX 以及Linux 等操作系统；支持BEA Weblogic、IBM等多种主流应用服务器。采用开放技术标准，便于与基于不同开发技术实现的各种内外部系统互联互通。

(3) 利用XML作为系统接口的数据交换标准，便于信息资源整合。采用中间件技术，主要用于使用消息、EJB、集群等高级服务的开发环境和运行环境。

(4) APP采用C/S架构，适应各种安卓智能终端，具有自动升级的功能。支持WLAN、GPRS、3G、4G网络等多种无线数据接入方式，并利用MD5对数据进行加密，确保数据的安全。

3.2 业务应用

本系统已于2018年10月份初步研制完成，并投入业务试运行。由于系统页面较多，不便逐个介绍，现以重点应用为例描述系统业务应用情况。

(1) 作业指导产品的下发和查看。左图为管理平台下发潜力预报的操作界面和右图为APP接收查看指导产品的显示界面，如图5所示。

左图

右图

(2) 雷达产品实时显示。如图6所示。

图6 雷达产品实时显示界面

图6中的左图为管理平台显示最新时次雷达产品界面，右图为APP同步显示雷达产品的界面。

(3) 综合信息管理。管理平台可以对站点信息、人员信息、作业装备信息等各类信息进行增、删、改、查、等操作。其中图7为站点安全射界信息编辑界面；站点基础信息编辑界面，如图8所示。

图7 站点安全射界信息管理界面

图8 站点基础信息管理界面

(4) 弹药信息管理。图9为链接“河北省人影装备弹药物联网管理系统 ”的界面，该系统实现了对弹药的出入库、运输、存储、作业、流转流向等环节信息进行实时监控和管理；图10为APP查询弹药库存和出库记录信息的操作界面。

图9 河北省人影装备弹药物联网管理系统界面

(5) 站点信息查询和作业信息上报。图11为APP操作界面，其中左图为查询用户所属辖区内的站点安全射界信息显示界面；右图为上报作业信息的操作界面。

4 总结

系统的建设依照人工影响天气的相关法律法规，基于标准的数据接口，统一了人影数据标准和规范，实现了全市各级人影业务产品实时同步共享，使得市-县-作业点“三级联动”人影作业协调指挥能力得到有效增强；APP实现了“指尖上”的业务管理，具有作业指令实时接收、作业响应快速及时、作业信息实时上报、信息管理便捷高效等突出特点，极大地提高了人影业务管理的工作效率。特别是利用物联网技术，建立了适合我市人影业务需求的作业装备和弹药的全生命周期(从厂家生产到作业点使用的整个流程，包括：生产、验收、转运、仓储、作业和报废销毁等环节)的监控、监管系统，提高了人影安全管理自动化水平和规范化程度。

由于系统目前还处于试运行阶段，有些功能还需要进一步的优化和调整。相信随着系统正式投入业务应用，将有效解决我市人影业务管理工作中存在的信息管理碎片化、业务流程随意化、查询统计人工化等一系列“痛点”、难点问题，实现信息采集传输网络化、作业指挥高效化、信息管理智能化、安全监管规范化和上下功能一体化的目的,不但会提高我市人影业务信息管理的现代化水平，而且将有力的推动人影工作由粗放型作业到精细化作业的转变过程。