基于物聯(lián)網的人工影響天氣作業(yè)用彈藥管理系統(tǒng)

劉偉+曹烤+龔茜+盧怡+范鵬程

摘要：人工影響天氣（以下簡稱“人影”）作業(yè)裝備及彈藥的管理和使用安全是各級政府、氣象部門工作中的重中之重。對裝備彈藥從出廠驗收到轉運、倉儲、作業(yè)和報廢銷毀等全過程監(jiān)管，也是人影業(yè)務綜合管理重要內容和業(yè)務系統(tǒng)平臺建設的重要組成。該文介紹了一種人影作業(yè)裝備彈藥出廠驗收質量管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是人工影響天氣作業(yè)裝備彈藥全程監(jiān)控的第一個環(huán)節(jié)，應用了物聯(lián)網思想對所有裝備彈藥單獨編碼監(jiān)控，實現(xiàn)了對裝備彈藥的精細化監(jiān)管，提高了裝備彈藥驗收環(huán)節(jié)的智能化自動化程度，給全國人影作業(yè)彈藥提供了數據基礎。

關鍵詞：人工影響天氣；驗收管理；物聯(lián)網

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）25-0063-02

中國氣象局上海物資管理處（下稱“物管處”）作為氣象裝備的保障單位，主要從事氣象裝備的供應、質量監(jiān)督和出廠驗收工作。人影彈藥的管理和使用安全是各級政府、氣象部門工作中的重中之重，彈藥出廠驗收質量監(jiān)督是人影裝備彈藥全程監(jiān)控的第一個環(huán)節(jié)[1-2]。2010年起，上海物管處承擔人工影響天氣炮彈、火箭彈的出廠驗收工作，7年來累計驗收火箭彈70余萬發(fā)，人影炮彈600萬發(fā)，對驗收工作信息化管理的需求日益強烈。2016年，通過參與中國氣象局人工影響天氣中心牽頭的《人工影響天氣作業(yè)裝備彈藥全程監(jiān)控應用示范》項目，上海物管處建成了“人影作業(yè)裝備彈藥出廠驗收及質量管理系統(tǒng)”（下稱“驗收系統(tǒng)”），進一步規(guī)范了裝備彈藥質量管控流程。

1 技術選型

1.1 物聯(lián)網

驗收系統(tǒng)應用物聯(lián)網思想管理人影裝備彈藥，使用光學識別、射頻識別等感知層技術依據《人工影響天氣作業(yè)裝備與彈藥標識編碼技術規(guī)范》規(guī)定的編碼規(guī)則標記每一枚彈藥，使所有檢驗合格的裝備彈藥都具有唯一性的“身份證”。

1.1.1 光學識別

光學識別指的是使用條形碼、二維碼記錄彈藥編碼，用防水貼紙、激光蝕刻等技術將編碼標簽附在彈藥表面并應用對應的光學掃描設備來識別彈藥身份。其優(yōu)勢是成本低廉，安全性高，掃描識別率高，準確性高。缺點是抗無損能力弱，大批量識別時需要依次掃描耗時長。

1.1.2 射頻識別

射頻識別（RFID）是一種無線通信技術，可以通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或者光學接觸[3]。

無線電的信號是通過調成無線電頻率的電磁場，把數據從附著在物品上的標簽上傳送出去，以自動辨識與追蹤該物品。某些標簽在識別時從識別器發(fā)出的電磁場中就可以得到能量，并不需要電池；也有標簽本身擁有電源，并可以主動發(fā)出無線電波（調成無線電頻率的電磁場）。標簽包含了電子存儲的信息，數米之內都可以識別。與條形碼不同的是，射頻標簽不需要處在識別器視線之內，甚至可以放置于彈藥內部。

射頻識別的優(yōu)勢是可以同時掃描大量標簽，識別不受天氣影響，抗無損能力強。缺點是識別時需產生一定強度的電磁場，在人影彈藥周圍發(fā)生這種電磁場帶來的安全性風險需要系統(tǒng)評估。

1.2 軟件架構

在系統(tǒng)建設方面選用應用廣泛的面向對象的Java語言；后端使用Spring MVC、Mybatis框架；前端使用jQuery、EasyUI；數據庫采用開源的MySQL。

Java是當今世界廣泛使用的編程語言，其中JavaEE非常適合用于開發(fā)大規(guī)模的，多層的，可擴展的，可靠的和安全的網絡應用程序。Spring MVC是一個高度可配置的典型的教科書式的MVC構架，它分離了控制器、模型對象、過濾器以及處理程序對象的角色，這種分離讓它們更容易進行定制，非常靈活，擴展性極其強大。 Mybatis是一個開源的持久層框架，它使用xml文件管理SQL語句，解除了SQL與程序代碼的耦合，便于SQL的統(tǒng)一管理和優(yōu)化。jQuery是一個快速、簡潔的JavaScript框架，它封裝JavaScript常用的功能代碼，提供一種簡便的JavaScript設計模式，優(yōu)化HTML文檔操作、事件處理、動畫設計和Ajax交互。EasyUI是一套基于jquery的用戶界面插件的集合，它可以幫助web開發(fā)者更輕松的打造出功能豐富并且美觀的UI界面。

具體的軟件架構如圖1所示。

2 功能設計

驗收系統(tǒng)作為人影彈藥全生命周期管控的重要環(huán)節(jié)[4]，擔負著出廠驗收、彈藥基礎數據生成、質量管理、回收報廢等關鍵職能：

2.1 彈藥驗收

彈藥生產廠家依據《人工影響天氣作業(yè)裝備與彈藥標識編碼技術規(guī)范》規(guī)定的編碼規(guī)則在彈藥上使用條形碼、二維碼或RFID標簽進行編碼標記，使生產出來的每一枚彈藥都具有唯一性的編碼。在向物管處發(fā)出驗收申請時將該批次所有彈藥的編碼匯總上傳至驗收系統(tǒng)。物管處驗收人員赴廠家現(xiàn)場執(zhí)行驗收時攜帶集成了光學掃描和RFID讀寫模塊的平板電腦，該平板電腦安裝有專門開發(fā)用于現(xiàn)場驗收的App，該App可以使用平板電腦上集成的掃描模塊對彈藥進行識別，可以依照驗收規(guī)范提示驗收人員檢驗內容，可以詳細記錄驗收過程中產生的各種數據。驗收系統(tǒng)提供對驗收結果的各種詳細查詢功能。

2.2 彈藥分布情況

驗收系統(tǒng)通過開放接口調用可以得到省級物聯(lián)網系統(tǒng)的采購情況和使用情況。根據這些信息可以計算出各批次彈藥在全國的分布情況，能夠精確地查詢到每一枚彈藥的全生命周期事件，包括生產、驗收、采購、轉運、倉儲、使用等環(huán)節(jié)。根據彈藥在各處倉庫的分布情況可以適時發(fā)布過期彈回收預警，根據各地使用情況對發(fā)生特別故障的彈藥所在批次可以根據實際情況和問題的嚴重程度發(fā)出召回通知。

2.3 質量評估

驗收系統(tǒng)能夠根據歷年驗收情況和各地使用情況對各個廠家的各型彈藥做出多個維度的評價評分，比如某型彈藥在某種地形或某種天氣環(huán)境下效能更好，或者某型彈藥在某種情況下使用發(fā)生故障的概率更高等。從而給后續(xù)的采購計劃提供充足的數據支撐根據省級物聯(lián)網系統(tǒng)提供的彈藥使用情況綜合評價各型彈藥的性能安全指標。[5]

詳細的功能和流程設計見圖2和圖3。

3 運行效果

系統(tǒng)上線運行后大幅提高彈藥生產廠家和物管處之間的溝通效率，減少了現(xiàn)場驗收人員機械性的記錄工作。驗收期間產生的各種信息資料能夠自動有序的生成可檢索可追溯可統(tǒng)計的數據庫記錄，比上系統(tǒng)之前的手工文檔記錄方式的效率和安全性都有很大提高。與省級系統(tǒng)之間的自動接口交互實現(xiàn)了彈藥全生命周期全流程的管控，對過期彈故障彈的回收處理實現(xiàn)了“一個不能少”的效果。

4 結論

該系統(tǒng)的建設實現(xiàn)了人影裝備彈藥出廠驗收、運輸、存儲、發(fā)射、報廢等全生命周期的實時監(jiān)控精細監(jiān)管、提高了裝備彈藥驗收環(huán)節(jié)的智能化自動化程度、給全國人影作業(yè)彈藥提供了基礎數據支撐。有效降低了人影彈藥管理目前存在的安全隱患。達到了前期設計的系統(tǒng)功能需求。

參考文獻：

[1] 楊金紅，高玉春，邵楠，等.氣象裝備供應保障管理系統(tǒng)的改進與完善[J].氣象水文海洋儀器，2014（1）：113-117.

[2] 趙偉東，張琰.現(xiàn)代氣象裝備供應保障管理體系建設初探[J].華章，2011（30）.

[3] 湯文寧，張大偉.現(xiàn)代氣象裝備供應保障管理體系建設初探[J].氣象水文海洋儀器，2008（4）：89-92.

[4] 郎東梅，高玉春，杜建萍.淺談我國氣象技術裝備物流體系建設的發(fā)展[J].氣象水文海洋儀器，2012（3）：3-4.

[5] 郎東梅，王建華.基于 RFID電子標簽的氣象裝備庫管理[J].氣象科，2013，41（3）：496-500.endprint