物聯(lián)網(wǎng)技術在人工影響天氣業(yè)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(lián)網(wǎng)技術發(fā)展較早，在交通、物流、工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)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(lián)網(wǎng)技術逐漸向環(huán)境、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等方向發(fā)展。在國外，物聯(lián)網(wǎng)技術被越來越多地應用于氣象部門，特別是在天氣監(jiān)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(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)技術應用于氣象信息監(jiān)測、氣象發(fā)布、氣象服務等領域，并建立基于物聯(lián)網(wǎng)的自動氣象站，提高數(shù)據(jù)的精確度。然而，當前物聯(lián)網(wǎng)技術在人工影響天氣業(yè)務中的應用依然存在一定的不足之處。

1 人工影響天氣業(yè)務系統(tǒng)的主要特征

1.1 人工影響天氣業(yè)務中物聯(lián)網(wǎng)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(yōu)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(chǎn)到使用兩個環(huán)節(jié)，對彈藥的儲存、運輸、發(fā)射等環(huán)節(jié)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(fā)送到數(shù)據(jù)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(yè)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(xiàn)實時、統(tǒng)一的監(jiān)測。同時，可以確保調(diào)度區(qū)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(fā)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(zhì)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(lián)網(wǎng)技術運用于人工影響天氣業(yè)務中的最大的優(yōu)勢在于能夠?qū)崿F(xiàn)對氣象人為干擾的全過程進行自動管理，并能彌補系統(tǒng)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(xiàn)對地面作業(yè)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(yè)智能管理系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)組成

2.1.1 信息采集系統(tǒng)。人工影響天氣作業(yè)智能管理系統(tǒng)的主要功能是對人工影響天氣業(yè)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(tǒng)、彈藥運輸系統(tǒng)等進行實時監(jiān)控和提取。以倉庫管理系統(tǒng)為例，要求在倉庫門口設置一個系統(tǒng)，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(xiàn)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?shù)椒掌鲾?shù)據(jù)庫中。

2.1.2 通信網(wǎng)絡系統(tǒng)。人工影響天氣作業(yè)智能管理系統(tǒng)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(wǎng)絡系統(tǒng)將能夠更好地實現(xiàn)不同內(nèi)容信息的傳達，進而為提升氣候作業(yè)效率奠定良好基礎。

2.1.3 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是以電腦、互聯(lián)網(wǎng)為基礎，同時以數(shù)據(jù)庫和監(jiān)控數(shù)據(jù)為核心的管理平臺。該數(shù)據(jù)庫包括六大類：彈藥裝備數(shù)據(jù)庫、人員數(shù)據(jù)庫、業(yè)務指揮數(shù)據(jù)庫、氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、工作探測數(shù)據(jù)庫和基本地理數(shù)據(jù)庫。

2.1.4 信息共享系統(tǒng)與作業(yè)指揮平臺。信息共享平臺是指通過地理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)對各種人員、裝備、彈藥、作業(yè)人員等方面的數(shù)據(jù)的分布進行實時的集成。對操作中的異?，F(xiàn)象進行預警，提供氣象監(jiān)控數(shù)據(jù)，同時具備信息發(fā)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(tǒng)工作流程

通過一個移動倉庫（倉庫）的實例，闡述該系統(tǒng)的工作過程。首先，系統(tǒng)的注冊和激活是在系統(tǒng)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(zhuǎn)區(qū)域打開物資進出系統(tǒng)，統(tǒng)計彈藥進出倉庫的數(shù)據(jù)。作業(yè)環(huán)節(jié)利用作業(yè)進出庫的功能對作業(yè)資料進行統(tǒng)計。

3 人工影響天氣業(yè)務物聯(lián)網(wǎng)技術應用成效

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

3.1 確定人工影響天氣業(yè)務物聯(lián)網(wǎng)建設技術路線

在人工影響天氣業(yè)務物聯(lián)網(wǎng)體系的構(gòu)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(xiàn)人工影響天氣業(yè)務武器彈藥的統(tǒng)一編碼與標識。采用激光掃描二維碼識別技術，將物聯(lián)網(wǎng)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(shù)據(jù)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(jié)合可以實現(xiàn)對彈藥的實時跟蹤。其間通過有線、無線等通信網(wǎng)絡還可以將各個業(yè)務環(huán)節(jié)所獲取的管理信息實時傳送至人工影響天氣業(yè)務物聯(lián)網(wǎng)平臺。

3.2 配套制定人工影響天氣業(yè)務物聯(lián)網(wǎng)技術規(guī)范和標準

在人工影響天氣業(yè)務物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建中，按照“業(yè)務流程”和“信息流動”的需求，開發(fā)人工影響天氣業(yè)務設備和火警監(jiān)控系統(tǒng)的接口。并定義系統(tǒng)的外部接口，為人工影響天氣業(yè)務其他業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互提供基礎。同時，制訂《人工影響天氣裝備彈藥監(jiān)控管理系統(tǒng)業(yè)務試運行規(guī)定》。確保全國、省級物聯(lián)網(wǎng)綜合管理體系的統(tǒng)一運作，并對所有的數(shù)據(jù)進行有效的收集、傳輸和上報，使整個系統(tǒng)的建設效益得以充分發(fā)揮。

3.3 實現(xiàn)人工影響天氣業(yè)務裝備彈藥的信息化管理

利用物聯(lián)網(wǎng)技術，對炮彈、火箭彈的生產(chǎn)、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(xiàn)對人體、彈藥的自動采集，利用數(shù)字振動和光學采集技術，實現(xiàn)對人體的基本數(shù)據(jù)的自動采集。再將GIS、GPS、移動互聯(lián)等技術充分結(jié)合起來，自動傳輸、分析、處理、實時顯示人工影響天氣業(yè)務工作的信息，大大提升人工影響天氣業(yè)務服務的信息化程度。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術在人工影響天氣業(yè)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(lián)網(wǎng)改造的基礎條件，而對基層的人工影響天氣業(yè)務物聯(lián)網(wǎng)技術覆蓋率也不高。二是由于人工影響天氣業(yè)務行業(yè)的基層組織結(jié)構(gòu)比較復雜，操作人員年齡偏大，文化素質(zhì)普遍較低，這對人工影響天氣業(yè)務行業(yè)的推廣不利。三是目前的人工影響天氣業(yè)務物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)還未實現(xiàn)商業(yè)化，人工影響天氣業(yè)務安全、數(shù)據(jù)采集等工作仍處于相對獨立的狀態(tài)。

5 物聯(lián)網(wǎng)技術在人工影響天氣業(yè)務中的應用及其優(yōu)化路徑

5.1 物聯(lián)網(wǎng)技術在人工影響天氣業(yè)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(fā)。人工影響天氣業(yè)務作業(yè)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(yè)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(tǒng)”“高射彈人工增雨指揮系統(tǒng)”等，已形成相對完備的人工影響天氣業(yè)務流程。陜西中天科技股份有限公司自主開發(fā)的“人工影響天氣業(yè)務物聯(lián)網(wǎng)智能管理系統(tǒng)”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(yè)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(yè)務過程中，對彈藥的管理也相對嚴格。人工影響天氣業(yè)務工作的智能化管理系統(tǒng)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(yè)務工作的信息，進而使其達到精準作業(yè)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(yè)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(fā)了安徽人影監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)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(jiān)控、互動和干預提醒，大大增強了人影工作的監(jiān)控水平。貴州省和北京市還與人影彈藥制造商合作開發(fā)了以RFID為核心的人影物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，對火箭作業(yè)裝備、彈藥、人員信息進行實時監(jiān)控，提高人影安全監(jiān)管水平。對各省市人影業(yè)務信息化和自動化水平的探索和運用，對提高全省人影業(yè)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(tǒng)大多以省為單位，存在著硬件結(jié)構(gòu)與輸出信息格式不統(tǒng)一，裝備彈藥、操作信息的編碼規(guī)則不規(guī)范、不統(tǒng)一等問題。在生產(chǎn)、驗收、銷毀過程中，人影彈藥的生產(chǎn)、驗收、銷毀工作還未得到全面的重視，未實現(xiàn)對槍械彈藥的全過程監(jiān)測與閉環(huán)管理，無法適應國家對人影器材彈藥的統(tǒng)一監(jiān)管。

5.2 促進物聯(lián)網(wǎng)技術在人工影響天氣業(yè)務中應用的路徑

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

5.2.1 在全國范圍內(nèi)持續(xù)推進人工影響天氣業(yè)務物聯(lián)網(wǎng)試點工作。國家工程項目和地方投資持續(xù)推動，將物聯(lián)網(wǎng)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(zhì)，強化對人工影響天氣業(yè)務行業(yè)的技術培訓，以推動物聯(lián)網(wǎng)技術在基層的人工影響天氣業(yè)務中的應用。

5.2.3 制訂人工影響天氣業(yè)務物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的運行與評價標準，進一步提升其業(yè)務應用水平，推動人工影響天氣業(yè)務安全管理、信息采集系統(tǒng)、人工影響天氣業(yè)務物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的一體化發(fā)展。通過將物聯(lián)網(wǎng)技術引入到人工影響天氣業(yè)務系統(tǒng)中，可以對整個生產(chǎn)過程進行追蹤、管理以及操作數(shù)據(jù)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(yè)務的現(xiàn)代化程度，并進一步推動人工影響天氣業(yè)務安全管理的發(fā)展。

5.2.4 為了解決全國人影設備、彈藥的全過程監(jiān)測與監(jiān)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(jiān)測”。通過對全省前期的經(jīng)驗總結(jié)，采用條形碼識別、聲光自動感應、移動互聯(lián)等技術，構(gòu)建了一套完整的“人影物聯(lián)網(wǎng)”體系。通過對人影器材彈藥的全過程、規(guī)范化、自動化、實時監(jiān)測和管理，使我國的人影器材和彈藥的安全管理技術和現(xiàn)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(guī)范和“人影器材”“火警”“監(jiān)控與管理”體系的構(gòu)建進行了總結(jié)和提煉。同時，對人影器材和彈藥的監(jiān)測與管理進行了規(guī)范，為全國普及物聯(lián)網(wǎng)技術打下了良好的基礎。

6 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)技術在信息管理、氣象作業(yè)管理、材料管理等方面的應用頻率逐漸提升。將物聯(lián)網(wǎng)技術應用于人為影響天氣的管理，實現(xiàn)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(chǎn)、使用進行監(jiān)督與控制的優(yōu)化，也將能夠更大程度上提升作業(yè)管理、安全監(jiān)督、綜合服務等方面的效益水平。