海洋气象信息预警智能传播系统

赵兴友 程立渤

摘要：介绍了对石岛海洋气象广播电台进行数字化升级，改造原有单一语音功能的短波接收机，建设“海洋气象信息预警智能传播系统”，信道、主控两方面都得到很大提升。

关键词：海洋气象信息预警智能传播系统;Android操作系统;GPS定位系统

中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2019）14-0223-02

1引言

2009年4月3日石岛海洋气象广播电台开播，2014年10月，石岛海洋气象广播电台被纳入省政府海上安全生产组织体系。为进一步提升公共气象服务能力，为广大涉海部门提供准确及时的海洋气象预警信息，做好海洋气象服务工作，我们对石岛海洋气象广播电台进行数字化升级，改造原有单一语音功能的短波接收机，建设“海洋气象信息预警智能传播系统”，信道、主控两方面都得到很大提升。

2设计思路

2.1系统设计思路

“海洋气象信息预警智能传播系统”，主要包括气象预警发布控制中心、数字化岸台站和数字化船台站。

新建气象预警发布控制中心，在原有语音播报的基础上，建设气象预警发布操作台，气象预警发布管理软件，提供具有文本短信、海图显示且可标注的海洋气象信息发布、船台管理的平台。

改造固定岸台站只有定频功能的短波发射机，进行数字化升级。内容包括：对短波发射机的控制软件进行升级，在保留电台原有的定频通信、自动控制通信的通用版模式下，增加专门用于气象发布的定制模式;对调制解调器进行优化升级，采用适用于海洋气象灾害预警发布的特殊短波通信体制，完成数据信号或话音信号的调制发射，保证下行数据和语音的可靠通信，同时提高数据发送速率。改善短波天馈系统，增强可靠性。

新建数字化船台站，改造原有单一语音功能的短波接收机，采用附带海图显示、可图文并茂进行气象播报的数字化气象接收。接收机运用最新的射频数字化技术、Android嵌入式技术结合GPS定位功能，集成度更高，功能更强大，可靠性更强。

2.2应用软件设计思路

应用软件开发主要包括气象预警发布管理软件和气象接收应用软件的开发。应用软件充分考虑安全性，确保系统发布信息的完整性、正确性和防插播、防串改能力;充分考虑稳定性，可确保24小时不间断业务运行;充分考虑了易用性，界面友好、操作直观清晰;充分考虑可扩展性，对支持的信息内容格式和多语种方面具有可扩展性，可升级。

3系统总体设计

系统分为三层。第一层为融合处理中心，第二层为数字化岸台系统，第三层为数字化船台系统。

3.1融合控制中心

融合控制中心是气象预警发布，船台指挥、管理和控制中心。所有核心平台部署在控制中心的通信机房内，控制操作终端部署在控制中心的控制室内。

硬件主要包括信息融合处理服务器（图1）、图文信息操作终端、语音终端等，软件包括语音融合处理软件、数字化气象预警发布软件以及遥控软件等。

具体功能如下：

（1）各类融合处理软件的载体，对传输过来的语音和图文信息进行归类整理，通过信息融合算法可实现各路信息的对接和交互。

（2）设置电台的频率，添加/删除管理员和修改管理员密码等操作。

（3）实现用户搜索、用户注册（补发）、用户缴费（补发）、修改用户信息和注销用户功能。

（4）实现短消息、商务信息、一般气象信息、紧急气象信息的发布。

3.2数字化岸台系统

对原有固定台站进行数字化升级改造，完成数据信号和语音信号的调制和解调，采用多频点轮播组合发送的模式，保证信息传输的可靠性。

硬件主要包括短波数字化大功率发射机、岸台天馈系统等。

具体功能如下：

（1）为整个系统提供短波链路，发射功率不小于1000w。

（2）对数字化岸台基站电台的遥控及参数注入。

3.3数字化船台系统

在原广播电台基础上，新增具有文本短信、海图显示的海洋气象信息发布平台;通过串口与短波遥控器连接发送气象信息，完成人机界面，客户资料、数据库信息的各种处理。

硬件为短波数字化气象接收机（图2）。

具体功能如下：

（1）增加GPS定位系统和海区图，采用图形化的气象信息标注方式，实时接收岸台语音和数据信息，包括风向、风速、能见度、潮汐、海浪、风暴潮和海上风险预警、搜救及通航等预报预警信息。

（2）能够显示台风等紧急气象信息，并标注台风代号和经纬度坐标。

（3）可进行短波参数设置，包括不同信道的频率设置和频偏设置。

（4）ID号码设置以便岸台中心可以远程控制。

（5）接收机具有通播和选播短信的解调功能，可以接收岸台发送的信息并显示。

4技术特点

4.1系统技术特点

4.1.1设计模块化、通信数字化、软件化

系统各设备硬、软件的设计符合“通用化、系列化、组合化（模块化）”的思想。其中短波发射机采用模块化结构，收、发一体化。通信功能软件化、可编程，可以通过程序注入方式更换系统内的所有功能软件，无须打开电台加注。

4.1.2功能体现标准化、兼容性、可扩展性

新体制、新功能按国军标和国标短波通信设备要求的工程标准设计，与现有设备具有良好的兼容性、继承性，并在软件上留有扩展余地。新功能重点体现在气象预警发布操作台上。

4.1.3技术先进性和实用性有机结合

系统各设备采用先进的数字通信技术，融合多种抗干扰技术手段，实现可靠通信。

4.2创新点

4.2.1气象预警发布

软件架构设计合理，方便扩展其他气象发布功能。

智能气象发布，可实现气象文档的导入和自动识别并按照设计协议发布出去，使得接收机可以准确解析出来，并图文并茂的显示在接收机的海图上。气象发布方式新颖，使用图文并茂的方式进行气象发布，具有和接收端同步的气象接收效果。

4.2.2气象预警接收

短波通信平台搭载Android智能终端，气象信息采用图形化的形式标注，常规天气信息（天气图标、风标和预警图标），紧急灾害性天气信息（台风轨迹、台风风圈）均可在海圖上标注;1920×1200分辨率的8寸大液晶显示屏，显示直观，操作简单。

4.2.3适用于海洋气象预警发布的短波通信体制和特

殊信息处理流程

鉴于短波通信传输的特点，在短波频率上调制数据信息，该系统采用多频轮播的方式来确保终端数据信息接收完好率，最大限度地降低误码率。

5结语

“海洋气象信息预警智能传播系统”在不同天气、不同地点、不同时间、不同频率的反复试验，其传输距离可达距海岸线3000km左右，抗干扰，无误码，有实际应用价值。

该系统采用国内先进技术，配备自动升级功能的接收机，具有GPS定位系统和海区图，采用Android操作系统，图形化的标注方式，实时接收海上预报预警信息和搜救信息。实现了海洋气象灾害预警信息发布的全天候、广覆盖，解决了海上气象信息传输“最后一公里”难题，在海上生产运输、搜救以及环渤海区域的发展，尤其是对防御自然灾害，减少损失等方面具有重要作用。现已安装到渔政、海警执法船等作业船只上，在保障海上安全生产方面，起到了不可替代的作用，还将在海上捕捞、海产养殖、远洋运输、护航巡航、港口引航、资源开发和抢险救援等生产活动中发挥重要作用。