深圳气象局人工影响天气指挥系统
项目方案
我国是世界上气象灾害最多的国家之一。气象灾害造成的损失约占各种自然灾害损失的70%以上。频繁发生的干旱、雹灾和洪涝灾害给农业生产和人民生活造成巨大损失。人工影响天气在抗灾、减灾、缓解水资源短缺和生态建设等方面发挥了重要作用,为我国的经济建设保驾护航。
1995年至2003年间,我国在23个省(市、区)从空中、陆地组织实施了飞机、高炮、火箭增雨、防雹作业。全国人工影响天气总投入超过22亿元,组织实施飞机人工增雨作业4231架次,飞行9881小时。2003年全国共投入4.13亿元,租用人工增雨飞机30余架,30个省份的1862个县级单位开展了高炮、火箭人工增雨防雹作业,拥有专用高炮6900余门,各型火箭发射架3800余台,从业人员达3.5万余人。
截至目前,我国人工增雨影响面积已达300余万平方公里,作业规模已达世界第一。9年来,人工增雨作业已累计增加降水约2100多亿立方米,有效地缓解了干旱给国民经济特别是农业生产带来的不利影响。
但科技投入不够依然是阻碍人工影响天气工作的重要因素,由于资金投入有限,探测和作业技术装备相对落后,致使我国人工影响天气行业整体现代化水平不高。在人工降雨的炮点选择和导航降雨用炮等方面引入GPS技术的应用,将显著提高人工增雨作业中相关环节的工作效率和可靠性,充分发挥出有限资金的效能。
人工影响天气指挥系统是一个基于GSM数字移动通信网,利用GSM的短消息作为GPS卫星定位信息无线传输平台的系统。它将全球卫星定位GPS技术、数字移动通信GSM技术、地理信息系统GIS技术、数据库技术相结合。与以往的无线通信系统和空间测量定位系统相比较,具有通信质量更高、覆盖范围更广、测量精度更可靠、测量效率更高等特点。
计算机信息系统的设计目的是为提高最终用户的业务效率而得到应用的,因此,本系统以简易的操作方式为设计原则。大多数用户可以不用理解复杂的计算机原理和操作方法,利用最简单的操作方式,就可以在系统中完成所需工作。具体来讲采用了以下的几种方法:
- 采用菜单结构、鼠标操作方式;
- 详细准确的界面提示和在线帮助;
- 自动化的操作流程,如通讯端口的自动侦测、参数自动保存等;
本系统利用了多项技术,以保证系统的技术先进性:
- 引入了成熟的GIS技术,使车辆信息可以通过图示对照的方式可视化地显示出来,图文互动,使业务更加准确和直观,工作效率也得到提高。
- 采用了先进的数据库技术,代替了传统的手工工作方式,或简单的电子表格工作模式,使信息统一管理于数据库模式下,有利用于快速统计、检索、更新和迁移。
本系统软件以合众思壮的成熟产品“经纬通”为基础,增加人工增雨指挥专用功能模块,界面合理、友好、容错提示详尽。
移动目标数量可扩充。由于采用GSM通信平台,移动车台数量不受限制。移动车台号码可通过外部接口方便地进行设置。
监控终端数量可扩充。由于移动目标的增多,监控终端的数量可视需要而增加,可使用一台计算机作为GPS服务器来运行,该服务器连接TC35通讯器,其它监控计算机作为GPS终端与此GPS服务器进行网络连接。

本模块是系统的重要部分,由1:10万中国地图和87个城市1:1万的详细矢量地图构成,提供丰富详尽的地理信息。矢量电子地图的特点是可以任意缩放不失真,因此更适合用于作为信息系统的参照底图。相关的地图操作包括地图的放大、缩小和任意漫游、全景地图等功能,还包括了在地图上按点选、按矩形选、按多边形区域选择查询地物信息,以及按地物名称对地物进行的模糊查询。
有关电子地图的详细说明见第六部分。
本模块是监控中心的通信终端,实现监控中心和作业车辆的通信功能。GSM通信模块接收车辆终端发出的GSM短信形式的定位信息,将其通过串口发送到监控调度软件;并将监控调度软件发出的调度指挥命令通过GSM短信的形式发送给车辆终端。
车辆管理是管理系统中车辆和驾驶员的相关资料。包括“车辆”、“驾驶员”、“车队”、“移动号码”(手机号)。
预设线路可预先为某一辆车设定一个行驶线路,当车辆行驶过程中编离了此线路,会在主界面中显示“车辆偏离线路”的提示。
车辆管理的界面布局如图:

可通过SIM卡号、驾驶员、车牌号、时间段等多种方式查询已存储的车辆行驶轨迹,并可以各种速度回放车辆行驶轨迹。
打印模块分为图形打印和GPS数据打印两种方式
- 图形打印:用户可以把地图显示窗口范围内的地形图打印存档,打印范围与显示范围一致,即所见即所得的打印效果。

地图打印(示意图)
- GPS数据打印:先在GPS数据管理器(航点、航线、航迹,在图一窗口左侧)里选中要打印的GPS数据,再在“文件”菜单里点击“打印地物坐标”打开地物坐标打印预览窗口。

GPS数据打印(示意图)
本系统移动终端使用的是CEC9680AVL(调度版)。CEC9680集成了当今多项先进技术,将GPS全球定位功能、GSM无线通讯功能、GIS地理信息功能和PDA个人数字助理功能完美的结合在了一起,非常适合用做特殊行业进行指挥监控调度的移动终端。
CEC9680AVL(调度版)主要功能如下:
GPS功能
1、卫星定位功能,可实时提供当前的三维坐标,并显示在机内地图中。
2、导航功能,可指示当前的前进方向和速度,目的地的位置、方位、距离以及在途时间等信息。
3、记录各种导航数据,包括行驶的里程和时间,停止时间,移动时间,平均速度和最大速度等数据。
4、存储点的位置和轨迹,可存储499个航点和约20小时航迹。
5、配合车载安装支架即可成为一部车载导航仪。
GIS功能
1、全国道路交通图和主要城市的详细地图,包括国道、省道、县道以及特殊道路和水系等信息。
2、提供多种属性数据服务,兴趣点涵盖餐饮、住宿、学校、医院、金融机构、政府机关和企事业单位等各类数据。
3、查询城镇位置,包括大、小城市以及各个乡镇的位置。
4、查询任一点坐标,可从地图上的任一点提取出坐标信息。
GSM功能
1、手持移动电话,支持速拨功能。
2、配合车载免提安装支架套件即可成为一部车载移动电话。
3、方便灵活的短信功能,还可预置短信或通过短信发送位置信息。
4、大容量的数据存储功能,可存储500个电话或地址簿信息(导航版为1000个),500条短信记录,90条历史通讯记录。

人工影响天气指挥系统主要是由监控中心和终端设备CEC9680AVL组成。作业车辆通过CEC9680AVL接收GPS卫星信号,并通过SMS传回监控中心,监控中心由此监测各作业车辆的位置(经纬度坐标)、对应的时刻和运动状况(包括行驶速度、行驶方向等)。
当作业车辆发现适合人工增雨的云层,可使用CEC9680AVL通过SMS或电话的方式通知监控中心,监控中心通过车辆的当前信息可得知云层的具体方位,然后通过雷达等探测手段观测该云层的位置、高度等信息,在综合民航航线、降雨作业飞机航线等相关情况后,决定人工增雨用炮的炮点位置,最后将结果通过SMS或电话的方式通知作业车辆。如需增雨作业,则作业车辆可通过GPS导航功能抵达炮点位置,并完成增雨作业。因监控中心实时掌握各作业车辆的位置,亦可调集邻近作业车辆协助完成作业。


数据库平台采用Microsoft Access数据库,一是因为Access操作简单,稳定可靠,二是目前只采用单机架构,Access数据库可以完全满足需要,三是方便客户将现有的Excel数据表导入Access表中。
系统软件可以在Microsoft Windows 9x/2000/XP/Me上正常运行。

如上图所示,本信息系统将包括全中国的电子地图,这些地图分为了多个图层。地图的显示经过优化,显示内容会根据地图的显示比例尺做出自动调整。
缺省提供1:100万中国矢量电子地图,其中包括了以下分类图层:
- 中国近海海域
- 国界
- 省界
- 省道
- 国道
- 高速公路
- 铁路
- 河流
- 水库
- 湖泊
- 省会城市
- 地级市
- 县级市
- 县
- 镇
- 村
城市图的显示包括以下图层:
- 小路
- 路桥
- 环岛
- 环城高速公路
- 高速公路
- 高架路
- 一级道路
- 二级道路
- 三级道路
- 四级道路
- 国道
- 铁路
- 地铁
- 行政区界
- 水系,包括河流、湖泊等;
- GPS (Global Positioning System)全球卫星定位系统。
- GIS(Geographic Information System)地理信息系统,是指利用电子地图进行空间数据管理和分析统计的计算机软硬件系统。
- 电子地图,是指利用计算机软件进行表达和存储的一种空间数据,在本项目中特指合众思壮提供的1:10万中国地图和87个城市1:1万的详细矢量地图。
参考资料暂略
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