物联网技术在人工影响天气业务中的应用

刘 磊

（许昌市气象局，河南许昌 461000）

0 引言

在国外，物联网技术发展较早，在交通、物流、工业控制、环境监测等方面都有广泛的应用，20世纪90年代在中国兴起，主要用于车辆管理、超市物流管理，近年来，物联网技术逐渐向环境、农业、医药等方向发展。在国外，物联网技术被越来越多地应用于气象部门，特别是在天气监测、天气预测等方面的运用更为广泛，部分国家还将其应用于军事气象领域，以达到军事气象服务的目的。此外，有些国家在民用气象领域运用物联网技术对其设备进行升级，以提升其信息化程度。目前，我国已将物联网技术应用于气象信息监测、气象发布、气象服务等领域，并建立基于物联网的自动气象站，提高数据的精确度。然而，当前物联网技术在人工影响天气业务中的应用依然存在一定的不足之处。

1 人工影响天气业务系统的主要特征

1.1 人工影响天气业务中物联网理念和技术的使用

RFID技术是目前最主要的技术，它的主要优势在于能够快速、无接触和对视野之外的子弹进行安全识别。从生产到使用两个环节，对弹药的储存、运输、发射等环节进行跟踪、管理，以达到对弹药的自动控制。此外，通过GPRS技术将这些信息发送到数据库中，可以使指挥员实时了解人工影响天气的变化，从而使人工影响天气业务开展过程更加具有科学性。

1.2 GPRS、GPS和RFID技术的集成应用

综合运用GPRS、GPS和RFID等多种技术，可以实现实时、统一的监测。同时，可以确保调度区的工作人员对设备、信息进行有效的管理，从而达到人为干扰的目的。并且GPRS、GPS和RFID技术的集成运用过程中也将能够使其发挥气象信息的采集、传输、分析、查询等功能，进而提高人工影响天气工作的质量和使用效率。

1.3 为人工影响天气的安全提供保障

将物联网技术运用于人工影响天气业务中的最大的优势在于能够实现对气象人为干扰的全过程进行自动管理，并能弥补系统的缺陷。同时对弹药的存储、弹药的运输、仓库的管理等进行实时的预警，从而实现对地面作业的全面管理，进而为人工影响天气的管理提供技术保证。

2 人工影响天气作业智能管理系统

2.1 系统组成

2.1.1 信息采集系统。人工影响天气作业智能管理系统的主要功能是对人工影响天气业务工作中的大气组成、土壤和弹药、人员信息卡、仓库管理系统、弹药运输系统等进行实时监控和提取。以仓库管理系统为例，要求在仓库门口设置一个系统，由工作人员的信息卡片激活弹药出库，使用无线射频识别技术，可以实现弹药进出仓库信息的自动获取，包括人员信息、弹药编号、弹药出库时间等信息，同时实时追踪弹药的运送，并将所收集到的信息通过GPRS传输到服务器数据库中。

2.1.2 通信网络系统。人工影响天气作业智能管理系统的主要任务是将所收集到的各类信息进行信息传输，其中包括气象信息、土壤信息、弹药信息、仓库管理信息。通过通信网络系统将能够更好地实现不同内容信息的传达，进而为提升气候作业效率奠定良好基础。

2.1.3 数据管理系统。数据管理系统是以电脑、互联网为基础，同时以数据库和监控数据为核心的管理平台。该数据库包括六大类：弹药装备数据库、人员数据库、业务指挥数据库、气象监测数据库、工作探测数据库和基本地理数据库。

2.1.4 信息共享系统与作业指挥平台。信息共享平台是指通过地理信息系统，实现对各种人员、装备、弹药、作业人员等方面的数据的分布进行实时的集成。对操作中的异常现象进行预警，提供气象监控数据，同时具备信息发布功能，将人工干扰天气的工作信息公布给公众，使公众可以及时掌握各地人工干扰天气的工作情况。

2.2 系统工作流程

通过一个移动仓库（仓库）的实例，阐述该系统的工作过程。首先，系统的注册和激活是在系统终端进行的。此外，还可以激活弹药的装箱功能，扫描出库中的子弹，并在中转区域打开物资进出系统，统计弹药进出仓库的数据。作业环节利用作业进出库的功能对作业资料进行统计。

3 人工影响天气业务物联网技术应用成效

通过省、市、县（区）的全面推进，全国27个省市已经实现“人工影响天气业务物联网”的覆盖。在全国29个省市开展城市、县级物联网管理部署示范，初步实现装备弹药、信息管理的自动化、信息化动态管理。在影像服务领域，物联网技术已取得一些成果。

3.1 确定人工影响天气业务物联网建设技术路线

在人工影响天气业务物联网体系的构建中，重点研究以“二维码”为核心的炮弹、火箭、弹药等技术路线，并首次实现人工影响天气业务武器弹药的统一编码与标识。采用激光扫描二维码识别技术，将物联网技术铭刻在导弹上，以二维码为标志，在导弹上进行识别。人、弹和弹药箱的数据采集，采用一种基于光学扫描技术的便携式扫描仪，将其与GPS模块结合可以实现对弹药的实时跟踪。其间通过有线、无线等通信网络还可以将各个业务环节所获取的管理信息实时传送至人工影响天气业务物联网平台。

3.2 配套制定人工影响天气业务物联网技术规范和标准

在人工影响天气业务物联网系统的构建中，按照“业务流程”和“信息流动”的需求，开发人工影响天气业务设备和火警监控系统的接口。并定义系统的外部接口，为人工影响天气业务其他业务系统的数据交互提供基础。同时，制订《人工影响天气装备弹药监控管理系统业务试运行规定》。确保全国、省级物联网综合管理体系的统一运作，并对所有的数据进行有效的收集、传输和上报，使整个系统的建设效益得以充分发挥。

3.3 实现人工影响天气业务装备弹药的信息化管理

利用物联网技术，对炮弹、火箭弹的生产、验收、运输、存储、使用、报废等进行全面的跟踪和管理，并对操作弹药进行精细、智能化的管理。利用条形码、电子标签扫描、感应等技术，实现对人体、弹药的自动采集，利用数字振动和光学采集技术，实现对人体的基本数据的自动采集。再将GIS、GPS、移动互联等技术充分结合起来，自动传输、分析、处理、实时显示人工影响天气业务工作的信息，大大提升人工影响天气业务服务的信息化程度。

4 物联网技术在人工影响天气业务应用中存在的问题

目前，该技术在我国尚处在普及和推广的阶段，主要有三方面的问题：一是由于一些地方偏远，缺乏对物联网改造的基础条件，而对基层的人工影响天气业务物联网技术覆盖率也不高。二是由于人工影响天气业务行业的基层组织结构比较复杂，操作人员年龄偏大，文化素质普遍较低，这对人工影响天气业务行业的推广不利。三是目前的人工影响天气业务物联网系统还未实现商业化，人工影响天气业务安全、数据采集等工作仍处于相对独立的状态。

5 物联网技术在人工影响天气业务中的应用及其优化路径

5.1 物联网技术在人工影响天气业务中的应用

全球变暖导致暴雨、冰雹、霜冻、干旱等自然灾害的频发。人工影响天气业务作业在防灾减灾等方面起着举足轻重的作用。我国在人工影响天气业务方面的技术水平居世界之首，安徽省已研制出“人工影响气象信息管理与操作指挥系统”“高射弹人工增雨指挥系统”等，已形成相对完备的人工影响天气业务流程。陕西中天科技股份有限公司自主开发的“人工影响天气业务物联网智能管理系统”等，为全省气象服务提供参考和服务。

但是，由于对人工影响天气业务工作的需求日益增加，人员、装备、弹药的管理也越来越困难，弹药属于军事类物品，存在很大的安全隐患，因此在将其运用到人工影响天气业务过程中，对弹药的管理也相对严格。人工影响天气业务工作的智能化管理系统主要是利用计算机、GPS、RFID等技术，快速、准确地识别和传递人工影响天气业务工作的信息，进而使其达到精准作业的重要目标。

在气象信息化方面，北京，陕西，贵州和安徽等地的气象部门，在装备和弹药制造企业的合作下，对人工影响天气（简称人影，下同）器材和弹药的智能化管理进行了探索。2011年，安徽人影办与陕西中天科技有限公司共同开发了安徽人影监控系统，该系统可对人员、装备、弹药等信息进行采集、传输、信息化管理，并对工作过程进行全程监控、互动和干预提醒，大大增强了人影工作的监控水平。贵州省和北京市还与人影弹药制造商合作开发了以RFID为核心的人影物联网管理系统，对火箭作业装备、弹药、人员信息进行实时监控，提高人影安全监管水平。对各省市人影业务信息化和自动化水平的探索和运用，对提高全省人影业务的信息化和自动化水平具有重要意义。然而，目前我国的装备弹药管理系统大多以省为单位，存在着硬件结构与输出信息格式不统一，装备弹药、操作信息的编码规则不规范、不统一等问题。在生产、验收、销毁过程中，人影弹药的生产、验收、销毁工作还未得到全面的重视，未实现对枪械弹药的全过程监测与闭环管理，无法适应国家对人影器材弹药的统一监管。

5.2 促进物联网技术在人工影响天气业务中应用的路径

针对上述存在的问题，物联网技术在我国人工影响天气业务中的应用可从以下几个方面改进。

5.2.1 在全国范围内持续推进人工影响天气业务物联网试点工作。国家工程项目和地方投资持续推动，将物联网技术推广到基层。

5.2.2 坚持“政府主导，社会化服务，民兵预备役”的管理模式。在此过程中，需要不断提高基层员工的综合素质，强化对人工影响天气业务行业的技术培训，以推动物联网技术在基层的人工影响天气业务中的应用。

5.2.3 制订人工影响天气业务物联网系统的运行与评价标准，进一步提升其业务应用水平，推动人工影响天气业务安全管理、信息采集系统、人工影响天气业务物联网系统的一体化发展。通过将物联网技术引入到人工影响天气业务系统中，可以对整个生产过程进行追踪、管理以及操作数据的自动收集、传输和分析，极大地提高我国的人工影响天气业务的现代化程度，并进一步推动人工影响天气业务安全管理的发展。

5.2.4 为了解决全国人影设备、弹药的全过程监测与监督问题，中国气象局于2015年开展了一项小型气象服务项目“全过程监测”。通过对全省前期的经验总结，采用条形码识别、声光自动感应、移动互联等技术，构建了一套完整的“人影物联网”体系。通过对人影器材弹药的全过程、规范化、自动化、实时监测和管理，使我国的人影器材和弹药的安全管理技术和现代化水平得到了明显的提升。本课题对“人影器材”弹药标识编码技术规范和“人影器材”“火警”“监控与管理”体系的构建进行了总结和提炼。同时，对人影器材和弹药的监测与管理进行了规范，为全国普及物联网技术打下了良好的基础。

6 结语

物联网技术在信息管理、气象作业管理、材料管理等方面的应用频率逐渐提升。将物联网技术应用于人为影响天气的管理，实现对人工影响的指挥部分的自动管理，以及对操作过程的自动控制都将能够更好地促进工作流程的开展，并且通过对弹药生产、使用进行监督与控制的优化，也将能够更大程度上提升作业管理、安全监督、综合服务等方面的效益水平。