濱州市人工影響天氣作業(yè)指揮監(jiān)控系統(tǒng)

劉昭武　馬春花　田世芹　鄭寶枝

摘要 安全風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)成為制約當(dāng)前人工影響天氣工作發(fā)展的重要阻力，人工影響天氣作業(yè)指揮監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了人工影響天氣作業(yè)的可視化指揮，在此對濱州市人工影響天氣作業(yè)指揮監(jiān)控系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)、建設(shè)作用等進(jìn)行了簡單概述。結(jié)果表明，濱州市人工影響天氣作業(yè)指揮監(jiān)控系統(tǒng)是基于通訊網(wǎng)絡(luò)的多媒體視頻監(jiān)控系統(tǒng)，依托于VPN網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)視頻信號和語音信號的傳輸，既可以指揮人影作業(yè)點(diǎn)開展防雹增雨作業(yè)，又可以遠(yuǎn)程作業(yè)的安全管理，將明顯提高人影作業(yè)的效率和作業(yè)安全，最大限度減少強(qiáng)對流天氣帶來的損失。

關(guān)鍵詞 人工影響天氣；作業(yè)指揮；視頻監(jiān)控；安全管理

中圖分類號 S126 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）19-181-02

山東省濱州市自1994年開始實(shí)施的人工影響天氣工作，已經(jīng)成為全市防災(zāi)減災(zāi)的基礎(chǔ)工程，目前擁有“三七”高炮75門、火箭發(fā)射架9部，已經(jīng)形成了比較完善的人影指揮、作業(yè)體系，形成人工增雨可以覆蓋全市農(nóng)業(yè)區(qū)，對局部冰雹天氣可以進(jìn)行有效防御的能力。十余年來，全市共進(jìn)行增雨防雹作業(yè)500余次，用彈量10萬余發(fā)，火箭彈近千枚，累計(jì)增加效益和減少損失達(dá)12億元以上，增加降水8億余方，取得了明顯的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

隨著濱州市高炮、火箭等人影裝備的不斷增加，以及人工影響天氣作業(yè)次數(shù)的頻繁，安全隱患日益凸現(xiàn)[1-2]，主要表現(xiàn)在人工影響天氣使用的作業(yè)裝備為WR-98型（或BL-1A型）火箭發(fā)射架和軍隊(duì)退役的37 mm高射炮，軍事設(shè)備轉(zhuǎn)民用存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)；作業(yè)人員以退伍的軍人為主，由于作業(yè)補(bǔ)助相對較低，人員隊(duì)伍穩(wěn)定性差，大大增加了安全隱患；作業(yè)人員、作業(yè)裝備與指揮員、管理員的分離，使指揮員、管理員無法準(zhǔn)確及時(shí)地了解作業(yè)現(xiàn)場的情況，極大地提高了作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。濱州市人影指揮監(jiān)

控系統(tǒng)的建成，可以實(shí)現(xiàn)指揮中心實(shí)時(shí)監(jiān)控作業(yè)點(diǎn)的作業(yè)情況，大大降低了人工影響天氣作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)；同步指揮人影作業(yè)，將明顯提高人影作業(yè)的效率[3]，最大限度減少強(qiáng)對流天氣帶來的損失。筆者在此對濱州市人工影響天氣作業(yè)指揮監(jiān)控系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)、建設(shè)作用等進(jìn)行了簡單概述。

1 人工影響天氣作業(yè)指揮監(jiān)控系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

人工影響天氣作業(yè)指揮監(jiān)控系統(tǒng)是基于通訊網(wǎng)絡(luò)的多媒體視頻指揮監(jiān)控系統(tǒng)[4-5]。依托于VPN網(wǎng)絡(luò)，采用多協(xié)議標(biāo)志交換（MPLS）技術(shù)，為用戶在地理上分散的多個(gè)節(jié)點(diǎn)建立邏輯連接，提供安全的數(shù)據(jù)信息傳輸服務(wù)，采用V2 Conference視頻會議軟件，實(shí)現(xiàn)利用普通的PC機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)的視頻采集設(shè)備、耳機(jī)和麥克風(fēng)，實(shí)現(xiàn)基于Internet/Intranet的虛擬會議（圖1）。該系統(tǒng)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)視頻信號和語音信號的傳輸，既可以指揮人影作業(yè)點(diǎn)開展防雹增雨作業(yè)，又可以實(shí)時(shí)監(jiān)督遠(yuǎn)端作業(yè)現(xiàn)場情況。該系統(tǒng)包括遠(yuǎn)端監(jiān)控系統(tǒng)、作業(yè)指揮系統(tǒng)、VPN網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)和監(jiān)控信息存儲處理系統(tǒng)等四部分。

1.1 遠(yuǎn)端監(jiān)控系統(tǒng) 遠(yuǎn)端監(jiān)控部分主要由室外攝像機(jī)、室內(nèi)攝像頭、PC電腦、圖像采集卡等設(shè)備。

室外攝像機(jī)采用MAC-1760F攝像機(jī)，可選8/12 mm IR鏡頭，紅外距離達(dá)60 m左右，電源12 V，功耗低、穩(wěn)定性強(qiáng)，能夠滿足夜間作業(yè)的需求，可以清楚地采集到遠(yuǎn)端人影作業(yè)點(diǎn)現(xiàn)場情況，包括高炮狀態(tài)、炮手就位情況、高炮作業(yè)規(guī)范情況、作業(yè)開始結(jié)束時(shí)間和作業(yè)現(xiàn)場的安全情況等，確保了作業(yè)效率和作業(yè)安全。室內(nèi)攝像頭主要滿足能清晰地分辨出炮手，用來日常值班點(diǎn)名、通報(bào)天氣預(yù)報(bào)、下達(dá)人影通知，有作業(yè)任務(wù)時(shí)可以用來檢查作業(yè)人員是否全部到位、是否有無關(guān)人員在場等，杜絕安全隱患。高清圖像采集卡具有高穩(wěn)定性、多功能、兼容性廣等特點(diǎn)，可以把攝像機(jī)拍攝的視頻信號采集到計(jì)算機(jī)中，利用相關(guān)的視頻編輯軟件，對數(shù)字化的視頻信號進(jìn)行后期編輯處理，最后將編輯完成的視頻信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的VCD、DVD以及流行媒體等格式，方便傳播。

1.2 作業(yè)指揮系統(tǒng) 作業(yè)指揮部分其核心是V2 Conferrence視頻會議系統(tǒng)。該系統(tǒng)由服務(wù)器軟件V2 Conferrence Server、會議管理組件和客戶端軟件組成，利用普通的PC機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)的視頻采集設(shè)備、耳機(jī)和麥克風(fēng)，支持主從服務(wù)器多級級聯(lián)部署，可以使幾千人跨地區(qū)同時(shí)開會，實(shí)現(xiàn)基于Intenet/Intranet的虛擬會議。所有參加會議的客戶端只需要安裝V2 Conferrence客戶端軟件即可。

系統(tǒng)采用H.264編碼算法，與視頻編解碼算法相結(jié)合，不但有效去除了視頻采集及編解碼環(huán)節(jié)引入的視頻失真，極大地提高了視頻質(zhì)量，還明顯地降低了視頻占用帶寬。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多級平臺管理，市指揮中心、縣指揮中心、作業(yè)點(diǎn)三級。監(jiān)控平臺管理軟件包含認(rèn)證服務(wù)模塊、系統(tǒng)管理模塊、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)模塊、代理轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)模塊，支持B/S、C/S架構(gòu)，具有實(shí)時(shí)監(jiān)控、視頻控制、對講監(jiān)聽、圖像傳輸和控制、文字交流、錄像回放、用戶管理、WEB發(fā)布、區(qū)域及機(jī)構(gòu)管理、權(quán)限管理、設(shè)備管理、網(wǎng)絡(luò)管理、系統(tǒng)狀態(tài)管理、數(shù)據(jù)管理、日志管理等功能。

1.3 VPN網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)采用中國聯(lián)通的VPN專線組網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳輸帶寬10 M。整個(gè)VPN網(wǎng)絡(luò)的任意2個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連接是架構(gòu)在公用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商所提供的網(wǎng)絡(luò)平臺上，用戶數(shù)據(jù)在邏輯鏈路中傳輸，采用了彩隧道技術(shù)、加解密技術(shù)、密鑰管理技術(shù)和使用者與設(shè)備身份認(rèn)證技術(shù)，可以提供與昂貴的專線（DDN）類似的安全性、可靠性、可管理性和優(yōu)先級別。

1.4 監(jiān)控信息存儲處理系統(tǒng) 監(jiān)控信息存儲處理部分主要依賴于V2 Conferrence視頻會議系統(tǒng)，以市級指揮員管理權(quán)限登陸，可以錄制視頻圖像和語音資料，并保存在本地主機(jī)上，回放視頻圖像和語音清晰。錄制的視頻圖像和語音資料可用于監(jiān)督管理作業(yè)點(diǎn)工作人員是否存在人員到位不充足、違規(guī)操作等不安全因素，以及作為事故分析、處理的依據(jù)。

2 系統(tǒng)建設(shè)的作用

利用該系統(tǒng)，可以起到以下作用：①市級指揮中心可以直接向全市各縣區(qū)作業(yè)點(diǎn)通報(bào)天氣預(yù)報(bào)、雷達(dá)觀測、衛(wèi)星云圖等，減輕縣級工作人員的工作量；②可以快速傳達(dá)上級有關(guān)人工影響天氣工作的文件精神、安全作業(yè)事項(xiàng)等，提高工作效率；③實(shí)現(xiàn)人工影響天氣作業(yè)情況的實(shí)時(shí)檢查，一旦發(fā)現(xiàn)炮手人數(shù)不足時(shí)，立即通知相應(yīng)作業(yè)點(diǎn)不得組織作業(yè)，避免安全事故的發(fā)生；④能夠直觀監(jiān)測全市天氣實(shí)況，快速了解各作業(yè)點(diǎn)在實(shí)施作業(yè)前后降雹、降水、大風(fēng)等情況，提高指揮員指揮作業(yè)的能力。

3 系統(tǒng)的不足之處

系統(tǒng)的應(yīng)用也存在一些不足之處，如濱州市炮手學(xué)歷參差不齊，電腦操作水平普遍不高，不利于終端設(shè)備的維護(hù)和使用；作業(yè)點(diǎn)分散，特別是近些年規(guī)范化作業(yè)點(diǎn)建設(shè)以來，作業(yè)點(diǎn)向空曠的戶外地帶遷移，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)條件差，個(gè)別地區(qū)存在網(wǎng)絡(luò)通訊傳輸不穩(wěn)定；基于人影工作的季節(jié)性，作業(yè)期24 h有人值班，非作業(yè)期部分作業(yè)點(diǎn)無人看守，室外攝像機(jī)易出現(xiàn)人為損壞、被盜等現(xiàn)象。

4 結(jié)論

人工影響天氣工作是濱州市農(nóng)業(yè)增雨抗旱和防雹減災(zāi)的重要手段，在緩解水資源短缺和生態(tài)建設(shè)等方面發(fā)揮了重要作用。安全風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)成為制約當(dāng)前人工影響天氣工作發(fā)展的重要阻力，人工影響天氣作業(yè)指揮監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了人工影響天氣作業(yè)的可視化指揮，有效地監(jiān)督管理遠(yuǎn)端作業(yè)現(xiàn)場情況，解決了因作業(yè)人員、作業(yè)裝備與管理員分離存在的安全風(fēng)險(xiǎn)隱患，大大降低了人工影響天氣作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王以琳，張新華，賈斌，等.地面人影作業(yè)決策指揮系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)問題探討[J].氣象科技，2011，39（4）：502-506.

[2] 王以琳，黃磊.地市級人工影響天氣業(yè)務(wù)技術(shù)系統(tǒng)[J].氣象科技，2007，35（4）：535-540.

[3] 葉田，夏福華，藏傳花，等.淄博市人工影響天氣作業(yè)決策指揮系統(tǒng)[J].氣象，2001，27（10）：46-49.

[4] 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(xué)，2009，37（15）：7301-7302.

[5] 張清，何金偉，楊炳華.人工影響天氣作業(yè)指揮系統(tǒng)通訊協(xié)議設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2009（22）：157-159.