物联网在人工影响天气装备弹药管理中的应用

本研究以物联网技术为基础,利用条码、二维码和射频电子标签标识、射频扫码技术、声光电自动感应技术、GPS/GIS技术进行信息采集,建立人工影响天气装备弹药物联网管理系统,实现人工影响天气装备弹药从生产、验收、转运、仓储到发射作业的全程监控。在北京、陕西、贵州、河南4个地区进行试点开发研究,根据有源/无源射频识别(RFID)、二维码/条形码、火箭弹/高炮炮弹以及信息采集技术分别开展不同技术模式的应用试验,将弹药信息按照统一格式汇集至国家级物联网系统,有效提高了全国人工影响天气装备弹药信息采集的准确性和时效性,并结合有效传感器、无线通信技术,解决了大范围内的作业数据自动化采集及地面作业信息实时监控,提高人工影响天气作业安全管理的科技水平和业务信息化现代化程度,对全国开展人工影响天气装备物联网建设工作具有较强的参考价值。     

大量气象数据小文件自适应优化传输

为满足气象实时资料传输中大量气象数据小文件的高时效传输需求,对其中的数据传输服务进行优化,提出一种基于实时网络状况的自适应数据传输优化方法。该方法采用优化网络传输协议并使用文件压缩技术,通过获取网络传输线路上的实时参数,实时调整压缩参数和网络传输参数以优化传输性能。在自适应压缩时,通过试验分析和归纳,确立了气象数据小文件标准为文件小于50 KB;根据网络实时状况,设计了基于实时网络状况自适应调整压缩等级的算法。在自适应传输参数调优中,研究了TCP缓冲区大小和TCP并发连接数在GridFTP协议中的重要性,针对实时网络状况,分别设计了自适应调整TCP缓冲区大小和TCP并发连接数的算法,算法提升传输性能65%。对以上提出各自适应参数调整算法进行试验验证表明,融合压缩和网络传输的自适应调优方法能显著提升气象小数据文件的传输性能近500倍。     

飞机作业监测移动应用系统的设计与实现

设计并实现人工影响天气飞机作业实时监测移动应用系统（TEAM）,对飞机作业实时监测并可视化与共享,以解决飞机作业监测中作业信息采集渠道多样、标准不统一、共享范围小、飞机内外场交流渠道不畅等业务问题。TEAM基于人工影响天气飞机作业实时监测的移动应用平台框架（RMPF-WMA）构建并在移动终端上实现。该框架包括海事卫星、北斗卫星双链路传输、安全加固体系和分层策略,可作为数据和移动终端技术实现的标准化解决方案。TEAM基于HTML5混合开发模式与Ionic/Angular JS开发,提高开发效率和终端运行性能。TEAM实时可视化显示飞机准备情况、轨迹、播撒动态以及飞行简报、通知,提升飞机作业各环节沟通效率和共享覆盖度。全国人工影响天气作业飞机中,TEAM可实时监测并实现信息共享的飞机占总数的80%以上,应用于东北、华北、西北、西南、中部等多个区域日常飞机作业监测和重大应急服务一线指挥。移动应用程序响应迅速,运行稳定,作业监测和可视化效果良好。     

北京奥运气象服务产品制作系统设计与实现

介绍了专用于2008年北京奥运会、残奥会气象保障任务的奥运气象信息服务系统(OMIS)的核心分系统之一——"北京奥运气象服务产品制作系统"的设计思路与实现技术。该系统根据北京奥运气象服务的开放性、稳定性、灵活性等高标准要求,首次在奥运气象服务中引入TeX技术,并结合产品模版以及关系数据库等技术策略,构建一套稳定、灵活、针对性强的奥运气象服务产品生成的解决方案。该系统使用C++STL开发,适用于Linux,Windows平台,能快速实现数十种气象服务预报产品的制作,并可根据奥运会、残奥会需求的变化灵活修改以生成新的服务产品。该系统作为中国气象局北京奥运服务中心的"奥运气象信息服务系统"的关键部分,在北京奥运会、残奥会期间运行稳定,前后共产生数万个气象服务产品,圆满完成北京奥运气象服务保障任务。     

贵州省人工影响天气弹药物联网管理系统应用

贵州作为全国人工影响天气弹药物联网管理系统建设试点省份,通过构建集自动化作业装备、数字化采集装置、规范化弹药编码、智能化扫码终端和集约化信息平台于一体的人雨弹火箭弹物联网管理系统,着力提升了人工影响天气安全监管能力和业务技术水平。物联网(Internet of Things,IoT)一词于2015年11月在国际电信联盟(ITU)发布的题为“ITU Internet reports 2005—the Internet of things”的报告中正式提出,并引发了广泛关注。物联网是一种新兴的网络技术和产业模式,它利用互联网将物与物联系起来,进行数据交换、信息共享和监控。随着信息技术和互联网的快速发展,物联网技术开始应用于电网、物流医疗以及农业等领域。由于强对流天气是造成气象灾害的主要天气类型,为了减少雷雨大风、冰雹等强对流天气造成的损失,贵州省地面人影作业次数和用弹量逐年增多。而人雨弹、火箭弹都属于爆炸物品管理范畴,为进一步保障人雨弹、火箭弹的购置、运输、储存、流转及使用等环节的安全,贵州省快速推进人工影响天气物联网管理系统建设。     

内存转发模型在CIMISS数据收发系统中的应用

针对国家气象信息中心现有数据收发业务在时效方面存在的问题,对现有模式进行剖析,找出现有流程中存在的问题,以及这些问题的产生原因。在此基础上,以气象卫星数据为对象,提出了应用内存转发模型。在该模型中,通过利用内存共享机制将数据接收流程和数据转发流程联系起来,建立通路,减少了多个中间处理环节,提高整个数据转发时效。参照内存转发模型,设计出适用于国家气象信息中心业务流程的统一数据转发流程,并通过对FTP服务端程序模块进行改造,在服务端实现了统一数据转发流程。通过性能测试,对两种转发模式的时效进行对比和分析,验证了内存转发模型的时效优势。     

基于RBAC的气象多维数据权限管理模型的建立

在传统的基于角色访问权限管理 (RBAC) 模型基础上结合气象数据自身特点及共享服务中的权限控制需求,提出了一种符合气象资料管理特点的多维度权限管理模型。该模型充分考虑了气象数据进行资源共享时资料分类众多、层次化结构复杂、检索粒度不同等特点,有针对性引入了客体维度概念和更灵活的权限管理机制,较好地满足了气象部门数据共享服务系统建设的需求。该方案作为全国综合气象信息共享平台 (CIMISS) 数据服务权限控制模型的前期试验研究,构建一个多维数据权限管理原型系统用于数据访问控制。作为通用性模型,该模型可以延伸用于气象数据服务类系统应用,对确保数据库的信息安全、防止用户越权访问数据、保障管理信息系统的正常运行具有重要意义。     

气象实时数据库服务监控系统设计与实现

实时数据库是气象信息部门针对预测预报及相关业务开发的重要数据服务系统,是确保从观测到预报业务流程按时高效完成的重要基础性数据支撑环境。提出气象实时数据库业务监控系统的通用设计开发原则和设计架构,并针对服务监控的特点,分析架构的优势和可扩展性。基于服务监控架构开发了气象实时数据库监控系统RDBCat,系统综合考虑实时数据库系统的设计与功能、性能特点,对入库情况、关键进程运行状态、商用关系数据库系统故障信息、入库流程、系统资源、数据质量监测等实时运行状态的展示,并提供各省入库详情的查询。目前,系统投入业务稳定运行至今,尤其在奥运会、国庆五十周年、亚运会等重大活动服务保障方面,取得良好业务保障效果。     

基于ARMA模型的隧道位移时间序列分析

在新奥法隧道施工中,隧道位移监测对于评价围岩稳定性和支护结构合理性起重要作用。目前大都采用AR模型对隧道位移进行时间序列分析,避开了非线性估计,致使拟合精度和模型实用性较差。为此,介绍了具有较高预测精度和较好适用条件的ARMA模型及其常用参数估计方法,基于其参数非线性估计带来的不便性,提出一种ARMA模型参数估计近似线性方法,把残差用Taylor级数一阶展开,将非线性估计线性化,用线性最小二乘法估计参数最终值。用该方法对重庆市大足县南环二路南山隧道位移监测数据进行时间序列建模分析,预测与实测值吻合较好,证明了该方法的实用性。