基于物联网的人工影响天气作业用弹药管理系统

刘伟+曹烤+龚茜+卢怡+范鹏程

摘要：人工影响天气（以下简称“人影”）作业装备及弹药的管理和使用安全是各级政府、气象部门工作中的重中之重。对装备弹药从出厂验收到转运、仓储、作业和报废销毁等全过程监管，也是人影业务综合管理重要内容和业务系统平台建设的重要组成。该文介绍了一种人影作业装备弹药出厂验收质量管理系统。该系统是人工影响天气作业装备弹药全程监控的第一个环节，应用了物联网思想对所有装备弹药单独编码监控，实现了对装备弹药的精细化监管，提高了装备弹药验收环节的智能化自动化程度，给全国人影作业弹药提供了数据基础。

关键词：人工影响天气；验收管理；物联网

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）25-0063-02

中国气象局上海物资管理处（下称“物管处”）作为气象装备的保障单位，主要从事气象装备的供应、质量监督和出厂验收工作。人影弹药的管理和使用安全是各级政府、气象部门工作中的重中之重，弹药出厂验收质量监督是人影装备弹药全程监控的第一个环节[1-2]。2010年起，上海物管处承担人工影响天气炮弹、火箭弹的出厂验收工作，7年来累计验收火箭弹70余万发，人影炮弹600万发，对验收工作信息化管理的需求日益强烈。2016年，通过参与中国气象局人工影响天气中心牵头的《人工影响天气作业装备弹药全程监控应用示范》项目，上海物管处建成了“人影作业装备弹藥出厂验收及质量管理系统”（下称“验收系统”），进一步规范了装备弹药质量管控流程。

1 技术选型

1.1 物联网

验收系统应用物联网思想管理人影装备弹药，使用光学识别、射频识别等感知层技术依据《人工影响天气作业装备与弹药标识编码技术规范》规定的编码规则标记每一枚弹药，使所有检验合格的装备弹药都具有唯一性的“身份证”。

1.1.1 光学识别

光学识别指的是使用条形码、二维码记录弹药编码，用防水贴纸、激光蚀刻等技术将编码标签附在弹药表面并应用对应的光学扫描设备来识别弹药身份。其优势是成本低廉，安全性高，扫描识别率高，准确性高。缺点是抗无损能力弱，大批量识别时需要依次扫描耗时长。

1.1.2 射频识别

射频识别（RFID）是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触[3]。

无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签上传送出去，以自动辨识与追踪该物品。某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量，并不需要电池；也有标签本身拥有电源，并可以主动发出无线电波（调成无线电频率的电磁场）。标签包含了电子存储的信息，数米之内都可以识别。与条形码不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之内，甚至可以放置于弹药内部。

射频识别的优势是可以同时扫描大量标签，识别不受天气影响，抗无损能力强。缺点是识别时需产生一定强度的电磁场，在人影弹药周围发生这种电磁场带来的安全性风险需要系统评估。

1.2 软件架构

在系统建设方面选用应用广泛的面向对象的Java语言；后端使用Spring MVC、Mybatis框架；前端使用jQuery、EasyUI；数据库采用开源的MySQL。

Java是当今世界广泛使用的编程语言，其中JavaEE非常适合用于开发大规模的，多层的，可扩展的，可靠的和安全的网络应用程序。Spring MVC是一个高度可配置的典型的教科书式的MVC构架，它分离了控制器、模型对象、过滤器以及处理程序对象的角色，这种分离让它们更容易进行定制，非常灵活，扩展性极其强大。 Mybatis是一个开源的持久层框架，它使用xml文件管理SQL语句，解除了SQL与程序代码的耦合，便于SQL的统一管理和优化。jQuery是一个快速、简洁的JavaScript框架，它封装JavaScript常用的功能代码，提供一种简便的JavaScript设计模式，优化HTML文档操作、事件处理、动画设计和Ajax交互。EasyUI是一套基于jquery的用户界面插件的集合，它可以帮助web开发者更轻松的打造出功能丰富并且美观的UI界面。

具体的软件架构如图1所示。

2 功能设计

验收系统作为人影弹药全生命周期管控的重要环节[4]，担负着出厂验收、弹药基础数据生成、质量管理、回收报废等关键职能：

2.1 弹药验收

弹药生产厂家依据《人工影响天气作业装备与弹药标识编码技术规范》规定的编码规则在弹药上使用条形码、二维码或RFID标签进行编码标记，使生产出来的每一枚弹药都具有唯一性的编码。在向物管处发出验收申请时将该批次所有弹药的编码汇总上传至验收系统。物管处验收人员赴厂家现场执行验收时携带集成了光学扫描和RFID读写模块的平板电脑，该平板电脑安装有专门开发用于现场验收的App，该App可以使用平板电脑上集成的扫描模块对弹药进行识别，可以依照验收规范提示验收人员检验内容，可以详细记录验收过程中产生的各种数据。验收系统提供对验收结果的各种详细查询功能。

2.2 弹药分布情况

验收系统通过开放接口调用可以得到省级物联网系统的采购情况和使用情况。根据这些信息可以计算出各批次弹药在全国的分布情况，能够精确地查询到每一枚弹药的全生命周期事件，包括生产、验收、采购、转运、仓储、使用等环节。根据弹药在各处仓库的分布情况可以适时发布过期弹回收预警，根据各地使用情况对发生特别故障的弹药所在批次可以根据实际情况和问题的严重程度发出召回通知。

2.3 质量评估

验收系统能够根据历年验收情况和各地使用情况对各个厂家的各型弹药做出多个维度的评价评分，比如某型弹药在某种地形或某种天气环境下效能更好，或者某型弹药在某种情况下使用发生故障的概率更高等。从而给后续的采购计划提供充足的数据支撑根据省级物联网系统提供的弹药使用情况综合评价各型弹药的性能安全指标。[5]

详细的功能和流程设计见图2和图3。

3 运行效果

系统上线运行后大幅提高弹药生产厂家和物管处之间的沟通效率，减少了现场验收人员机械性的记录工作。验收期间产生的各种信息资料能够自动有序的生成可检索可追溯可统计的数据库记录，比上系统之前的手工文档记录方式的效率和安全性都有很大提高。与省级系统之间的自动接口交互实现了弹药全生命周期全流程的管控，对过期弹故障弹的回收处理实现了“一个不能少”的效果。

4 结论

该系统的建设实现了人影装备弹药出厂验收、运输、存储、发射、报废等全生命周期的实时监控精细监管、提高了装备弹药验收环节的智能化自动化程度、给全国人影作业弹药提供了基础数据支撑。有效降低了人影弹药管理目前存在的安全隐患。达到了前期设计的系统功能需求。

参考文献：

[1] 杨金红，高玉春，邵楠，等.气象装备供应保障管理系统的改进与完善[J].气象水文海洋仪器，2014（1）：113-117.

[2] 赵伟东，张琰.现代气象装备供应保障管理体系建设初探[J].华章，2011（30）.

[3] 汤文宁，张大伟.现代气象装备供应保障管理体系建设初探[J].气象水文海洋仪器，2008（4）：89-92.

[4] 郎东梅，高玉春，杜建萍.浅谈我国气象技术装备物流体系建设的发展[J].气象水文海洋仪器，2012（3）：3-4.

[5] 郎东梅，王建华.基于 RFID电子标签的气象装备库管理[J].气象科，2013，41（3）：496-500.endprint