人工影響天氣指揮平臺

更新:2016-08-31 15:20:33  點擊:
產品介紹

伴隨著人影事業的發展,人影作業規模不斷擴大,更趨向于常態化作業,相應的業務服務范圍也從以往的抗旱救災向水庫增水、應對污染突發事件等多元化發展。新的業務模式需要更為精準的作業條件天氣預測預報能力,更為有效的方案決策能力,更為廣泛的作業協調指揮能力 通過人工影響天氣作業指揮系統項目的建設,將全面解決現有的作業時機把握精準度不高、功能分散且標準不一、業務流程銜接不暢等問題,滿足新形勢下人影業務發展的要求,提升人影作業能力,更好地為糧食安全、抗旱救災、森林防火、生態建設和保護等提供作業服務。

1.1 項目建設目標

依托現有人工影響天氣信息化建設,以“統一規劃、分級實施”的原則,通過建設一套標準化、規范化的人影作業指揮系統,滿足四級作業運行體系人影指揮與管理需求,大幅度提高人影作業指揮的統籌能力、決策指揮能力以及業務管理能力。

1.2 項目建設內容

人工影響天氣作業指揮系統主要根據吉林省人工增雨防雹等減災作業需求,結合現有各項資源,以新一代多普勒天氣雷達為依托,建立集數據加工處理、綜合分析決策、空域申請、作業指揮調度、產品發布為一體化的應用平臺,提供數據實時采集、解析、反演加工、產品分發、自動預警、方案制作、空域申請、遠程作業指揮、實時跟蹤匯總、信息發布等方面的業務方面的支撐。


1.3 功能

1.3.1數據加工處理

實現固定多普勒天氣業務雷達、移動C波段多普勒天氣雷達、移動X波段雙偏振多普勒天氣雷達、風廓線雷達、微波輻射計、雨滴譜儀、土壤水分站、全自動GPS探空系統等組網探測數據(常規及非常規)的采集、處理,以及與人影相關產品的反演,開發生成人影業務可用的監測數據產品或圖形化產品,滿足業務人員對人影作業天氣的監測、預警、預報的業務要求。

作為數據處理核心功能,要充分考慮氣象數據采樣頻次高、數據量大、業務時效性高、組網數據結構及格式差異大、并發處理量大的特點,提供高性能計算數據加工處理能力。為了適應未來人影業務的發展,應具有良好的數據可擴展性;充分考慮大數據的管理要求及產品實時發布服務要求,對氣象數據庫和人影服務產品形成標準化統一格式;考慮到省內有多部移動及固定雷達,雷達產品應該方便業務人員能同時基于多型異種組網雷達進行監測、指揮及評估。

表 數據加工處理功能需求表

#

功能

功能要求

技術指標

1

數據采集存儲系統

能夠對多類異種觀測設備數據進行采集,對采集的數據進行實時解析然后存入數據倉庫,對反演的數據產品,進行存儲;

能夠提供高效的數據查詢存儲性能。

1.數據采集延遲不超過3秒;

2.數據解析存庫操作不超過1秒;

3.數據基礎查詢響應時間不超過1秒;

4.數據庫系統實時備份,故障能夠瞬時切換,切換時間不超過10秒;

5.能夠支持500個并發連接。

2

數據反演產品加工系統

微波輻射計產品包括大氣溫度、濕度、云水垂直分布、積分水汽含量、積分液態水含量。X波段全相參多普勒天氣雷達產品包括強度、速度、譜寬、差分反射率、相關系數、線性退極化比、差分傳播相位移、雙程差分傳播相位變化、任意垂直剖面等基本數據產品;回波頂高、垂直累積含水量、零度層高度、粒子相態識別、冰雹指數、冰雹識別等反演產品。雨滴譜產品包括降水粒徑分布、降水類型、雨強、降水總量等。

提供微波輻射計、X波段全相參多普勒天氣雷達、雨滴譜產品的數據反演產品加工。

1.單項產品加工時間不能超過2秒;

2.反演產品前端呈現渲染時間不超過2秒;

3.能夠支持300個并發反演任務

3

產品發布系統

構建基于觀測數據和反演產品的數據發布平臺,平臺采用iNotifynode.js技術,通過ssh推送、scp推送、ftp推送的方式,實現實時發布氣象反演產品與基礎采集數據。

1.支持百萬級的文件監控;

2.支持10層的目錄深度;

3.秒級觸發數據發布;

4.支持百萬級的數據目錄監控。

1.3.2綜合分析決策

利用雷達拼圖、微波輻射計、雨滴譜、土壤水分站、GPS探空系統、風廓線雷達、車載移動X波段全相參多普勒天氣雷達、車載移動C波段多普勒天氣雷達等產品,可對作業需求、作業潛力、作業天氣條件進行一體化的綜合判斷;根據數據產品的作業指標,能夠自動識別、自動化預警,給出作業參數;業務人員可綜合各類探測資料及指標判據進行指導產品制作、方案決策及制作等。

系統需要充分支持不同類型、不同格式、不同時次資料及圖形化產品的整合顯示;支持各種圖形、圖像、顏色標識、等值線、垂直剖面等顯示。結合地理信息平臺能夠進行綜合疊加分析;能夠對作業天氣進行自動化預警并結合作業點信息能夠給出作業參數,以提升系統的自動化水平。

表 技術指標要求表

序號

指標項

要求

1

對流云消雹

軟件能夠連續追蹤強對流云的發展變化,提前給出降雹區域預警,并給出作業范圍,地面高炮與火箭的作業角度、作業高度和用彈量。

軟件在省、市級實現空域申請信息化,通過專網提交作業范圍,得到空域允許后及時推送到作業終端,節約作業申請與實施時間。

1.作業預警時間為一小時,給出作業區域、時間;

2.提前半小時申請空域;

3.將作業角度、高度及用彈量實時推送到作業終端。

2

對流云增雨

軟件能夠連續追蹤對流云的發展變化,給出增雨作業區域與作業時間;相應申請作業空域;發送作業指令。

1.結合作業區域,提前給出作業預警時間(1小時);

2.提前半小時申請空域;

3.將作業角度、高度及用彈量實時推送到作業終端。

3

層狀云增雨

軟件能夠給出符合作業指標的區域范圍,結合探空資料,確定層狀云結構,給出增雨決策。

1.給出作業指標的區域范圍;

2.給出云區的移動方向、移動速度;

3.結合作業需求,給出增雨區域。

1.3.3作業空域申請

空域申請主要用于飛機和地面作業空域計劃的申報、審批、狀態監視和數據統計分析等,實現人影指揮中心與空域管理部門間數據自行化信息交互傳遞、處理與顯示控制。

1.3.4作業指揮調度

建立包括探測信息分析結果、作業需求分析結果、作業條件預報結論、作業情況等信息的綜合顯示功能和作業方案修訂、指令下達、實時監控和業務信息管理功能為一體的指揮調度平臺。

1、能夠建立作業裝備與指揮系統的直接連接控制,遠程指揮作業點的作業裝備(現有各種類型和型號)。

2、能夠根據作業條件自動生成方案并直接將作業指令下達到作業裝備完成自動/手動調炮(根據裝備類型)。

3、完成作業過程數據和業務信息在各級指揮系統的自動上報匯總。

1.3.5產品發布

提供Web化的產品共享與發布服務,可實時更新發布人影指導產品、決策方案、作業信息等數據,并且提供在線瀏覽與下載服務。同時為大屏會商提供全面地、實時的、準確的綜合信息顯示服務。

要求系統基于成熟的內容管理(CMS)平臺搭建,提供功能完整的后臺管理功能,維護簡單、易用。

1.3.6數據主要來源

人影業務所需的氣象資料和人影資料信息涉及范圍比較廣,總的來說主要來源與三個方面:

1、業務過程中的積累:業務人員、作業指揮人員等在使用本系統的來進行人影作業分析、決策、指揮、發布、管理等過程中形成的信息,包含形成的各類產品、調度指揮信息、空域申請信息、業務資源管理信息、數據發布信息等。

2、外部采集的數據:人影業務分析需要借助大量的氣象觀測數據和產品,這些數據目前分布在不同的系統或文件目錄中,通過收集和整理這些數據很好支撐人影業務相關應用。

3、體系內共享的數據:根據人影業務體系管理的要求,上下級業務過程中形成的數據。

外來數據主要來源見下所示。

外部數據主要來源表

序號

數據來源

數據內容

1

氣象信息中心

人影業務所需的各種氣象觀測資料,如雷達資料、加密站資料、探空資料等。

2

本單位其他業務系統或是文件共享目錄

現有的可應用于人影業務分析的監測、預報、預警資料等。

3

上級人影單位

上級下發的指導產品、方案等資料。

4

下級人影單位

上報的作業信息、業務資源信息等。

氣象數據主要格式

人影氣象資料的來源主要與各級氣象信息中心,在數據獲取方面,嚴格遵守通用的數據文件格式,如地面、探空、自動站氣象觀測、分析、預報資料主要采用Micaps格式,圖形圖像采用GIF/JPG等標準圖像格式,雷達基數據采用RPG產品格式。

數據存儲要求

系統要求按照資料的類型和特點,考慮數據處理效率,采用合理的存儲方式,這里氣象原始資料多為報文(文件)形式,需綜合考慮現有資料的存儲方式以及人影業務應用的需求,采用文件存儲或是數據庫存儲方式進行存儲,滿足應用需求及數據處理的效率。

1.4 總體架構


本項目系統總體架構基于省、市、縣、作業點四級業務運行體系的業務框架下,充分利用省信息化建設已有的軟硬件環境設施、網絡系統等資源基礎上進行設計的?傮w架構從下到上分為基礎設施層、數據庫層、應用支撐層、應用層、表現層和用戶層以及兩個保障體系。

1、基礎設施層

基礎設施層提供人影作業指揮系統的基礎軟、硬件支撐平臺,其中硬件部分包括了系統運行所必需的主機、存儲設備、網絡設備以及相關的安全系統等,軟件部分則主要包含了系統運行所必需的操作系統、數據庫系統等。

2、數據庫層

數據庫層主要為人影作業指揮系統的運行提供數據支撐,其中包含氣象觀測數據、人影業務數據、業務支撐數據三大類。

3、應用支撐層

應用支撐層為應用層提供各種組件應用支撐。

4、應用層

應用系統是人影作業指揮系統建設的核心,共包含5個子系統。

5、表現層

表現層為應用層業務系統對外提供的表現方式,是業務操作的窗口。本項目主要采用C/SB/S相結合的方式對外提供web界面和桌面服務。

6、用戶層

用戶層是指人影作業指揮系統提供的業務功能服務的用戶,主要包含作業指揮人員、業務人員、業務管理人員、系統管理人員、空域審批人員。

7、安全保障體系

信息安全保障體系貫穿系統建設各個層次。本項目主要從安全區域劃分、用戶認證、加解密、日志安全、數據備份等方面進行建設。

8、標準規范體系

標準規范體系是本項目項目信息化系統建設的基礎,對項目建設具有指導和規范作用。項目建設需要參考國家、吉林省等已有的標準規范,在系統建設過程中采用或制定自己的標準規范體系。





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