湖北省人影作业指挥和信息采集集成系统-设计2011.02.21

1、湖北省人影作业指挥和信息采集集成系统概要设计1 系统概述1.1 背景随着经济社会的不断进步，人影服务领域不断拓展，已由单纯的防灾减灾向防灾减灾、合理开发利用空中云水资源、改善生态环境等多功能作业转变，人影作业服务需求对加强作业指挥系统建设、提升作业决策指挥功能提出了更高要求。现代气象业务技术体制改革明确要求要建立国家、省、地、县四级人影业务技术体制，完善业务系统，规范业务流程。加强作业指挥业务系统建设，也是现代气象业务体系中人影业务发展的基本要求。计算机网络、无线通信系统、GPS和GIS等技术的不断发展升级，为设计和建设基于移动GIS的人工影响天气作业指挥业务系统提供了充分的技术支持。将其应用

2、于人影作业指挥，发挥其移动、可视、实时的特点，正好契合人影作业指挥和信息采集的需求。1.2 目标集成应用计算机网络、无线通信、GPS和GIS等技术，建成基于网络GIS和移动GIS的人影作业指挥和信息采集集成系统，更加实时、可视化、有效地指挥各地开展空中水资源开发、水库流域增水、抗旱、防雹和森林防火等多种作业，更加快速、客观、科学地采集作业信息、评估作业效果，增强我省人影作业指挥、作业信息采集上报、作业效果评估功能，提高全省人工影响天气科技水平和效率。2 总体设计2.1 系统网络架构设计结合全省气象网络拓扑结构现状及资源，本系统采用如图2-1所示的网络拓扑结构。其中WEB应用服务器上安装IIS服

3、务器和ArcGIS Server系统软件，用于提供通过浏览器访问地图及资料的服务。数据库服务器上安装MS SQL Server 2005和ArcSDE数据引擎，提供空间数据的检索服务。GIS服务器安装ArcGIS客户端工具进行空间数据维护。图2-1 系统网络架构图2.2 系统逻辑架构设计本系统采用B/S和C/S的混合结构来构建，总体逻辑架构分为三个层次：数据层、技术层和应用层，如图2-2所示。最底层为数据管理层，包括空间地理信息数据、关系型数据库类数据和文件类数据。中间层为技术层，基于ArcGIS Server、.NET、GPS、GPRS无线通信技术，实现系统数据应用的业务逻辑，如空间数据的表

4、现和操作、作业参数的传输和交互等。最上层为应用层，是我们在客户端和浏览器上所看到的层，它由数据处理分发、移动终端软件、作业指挥通信、综合信息显示和在线管理控制等五个部分构成。图2-2 系统逻辑架构图2.3 系统软件架构设计系统包括数据处理分发子系统、移动终端软件子系统、作业指挥通信子系统、综合信息显示子系统和在线管理控制子系统五个部分，软件架构如图2-3所示。移动终端软件子系统综合信息显示子系统在线管理控制子系统数据处理分发子系统作业指挥通信子系统数据库图2-3 系统软件架构图2.3.1 数据处理分发子系统数据处理分发子系统包括监测分析数据处理、人影产品生成和图像分发等模块，主要为其它子系统生

5、成各类格式化的业务数据。数据产品包括：降水预报数据处理：旱情、水情、火情数据，降水预报、模式、卫星、雷达、Laps数据，及人影作业潜势预报、人影作业条件预报和人影作业技术参数产品等。系统基于C/S模式，程序主体采用C#.NET进行设计开发。2.3.2 移动终端软件子系统移动终端软件子系统主要包括业务产品浏览、作业指令接收、作业参数接收、GPS数据传输、作业实况传输、作业信息采集、灾情信息采集和移动GIS等模块。系统基于Windows Mobile6.5（？），采用.NET技术进行开发。以智能手机软件的形式，安装在移动终端上。2.3.3 作业指挥通信子系统作业指挥通信子系统主要用于省、市、县三级

6、指挥中心，向辖区内移动终端、下级指挥中心及所属上级指挥中心发送（或反馈）和接收作业指令（语音形式）与作业参数（图像和文字形式）。作业指令模块采用目前发展比较成熟的电话会议系统。作业参数模块基于B/S模式，采用ASP.NET技术进行开发。2.3.4 综合信息显示子系统综合信息显示子系统由移动终端位置跟踪、监测预报数据叠加、作业点实况信息显示、作业信息显示和灾情信息显示五个模块组成。系统基于B/S模式和WebGIS平台，采用ArcGIS Server和ASP.NET技术进行设计开发。2.3.5 在线管理控制子系统在线管理控制子系统包括用户管理、日志管理、数据产品管理与移动终端菜单及产品浏览控制等模

7、块。移动终端菜单及产品浏览控制模块主要是为了配合移动终端软件实现系统菜单和业务产品浏览等功能的控制。系统采用ASP.NET技术进行设计开发。2.4 系统应用流程设计系统主要设计业务产品、作业指令、作业参数、作业站点实况、GPS数据、作业信息和灾情信息等方面的应用。作业指令部分将采用现有的网络电话系统实现，在此不做叙述。灾情信息部分与作业站点实况部分有些类似，也不做叙述。2.4.1 业务产品业务产品应用涉及数据处理分发子系统、移动终端软件子系统、综合信息显示子系统和在线管理控制子系统。应用流程如图2-4所示。运行移动终端软件连接CMNET服务器验证用户信息终端得到相应的业务产品菜单浏览产品信息数

8、据处理分发软件数据获取、处理监测产品预报产品菜单管理控制格式化处理、分发txt、png综合信息显示监测预报数据叠加Geodatabase在线管理控制图2-4 业务产品应用流程图2.4.2 作业参数作业参数从计算、编辑生成、发送到接收，其应用流程涉及数据处理分发子系统、综合信息显示子系统、作业指挥通信子系统和移动终端软件子系统。系统应用流程如图2-5所示。数据处理分发软件数据获取、处理综合信息显示雷达数据叠加GeodatabaseGPS叠加计算作业参数、截取雷达图作业指挥通信作业参数信息移动终端编辑信息接收作业参数图2-5 作业参数应用流程图2.4.3 作业站点实况作业站点实况应用流程涉及移动终

9、端软件子系统、作业指挥通信子系统和综合信息显示子系统。系统应用流程如图2-6所示。移动终端接受请求采集实况信息连接CMNET、传输数据jpg或mp4请求实况信息综合信息显示显示实况信息接收实况信息作业指挥通信图2-6 作业点实况应用流程图2.4.4 GPS数据GPS数据从信号接收、处理、传输和动态显示的应用流程涉及移动终端软件子系统、数据处理分发子系统和综合信息显示子系统。系统应用流程如图2-7所示。运行移动终端软件GPS信号接收和处理连接CMNET、传输GPS数据GPS数据处理Geodatabase卫星综合信息显示GPS动态跟踪数据处理分发软件图2-7 GPS信息应用流程图2.4.5 作业信

10、息作业信息应用流程涉及移动终端软件子系统、数据处理分发子系统和综合信息显示子系统。系统应用流程如图2-8所示。运行移动终端软件采集作业信息连接CMNET、传输数据Sql Server表、记录GeodatabaseGPS数据综合信息显示作业信息管理统计输出作业信息显示图2-8 作业信息应用流程图3 用户角色和权限设计系统设计六种用户角色：移动终端用户、县级人影指挥用户、市级人影指挥用户、省级人影指挥用户、系统管理员和游客。移动终端用户为移动终端软件子系统的使用者，可使用该子系统的所有功能。县级人影指挥用户是作业指挥通信子系统和综合信息显示子系统的使用者，其功能权限包括：监测预报数据叠加，向辖区内

11、任意一个移动终端、所属市级指挥中心及省级指挥中心发送和接收作业参数（或反馈信息）、建立语音通话，辖区内移动终端位置跟踪、作业点实况信息显示、作业信息显示和灾情信息显示等。市级人影指挥用户是作业指挥通信子系统和综合信息显示子系统的使用者，其功能权限包括：监测预报数据叠加，向辖区内任意一个移动终端、县级指挥中心及所属省级指挥中心发送和接收作业参数（或反馈信息）、建立语音通话，辖区内移动终端位置跟踪、作业点实况信息显示、作业信息显示和灾情信息显示等。省级人影指挥用户是作业指挥通信子系统和综合信息显示子系统的使用者，其功能权限包括：监测预报数据叠加，向全省任意一个移动终端、县级指挥中心及市级指挥中心发

12、送和接收作业参数（或反馈信息）、建立语音通话，全省移动终端位置跟踪、作业点实况信息显示、作业信息显示和灾情信息显示等。系统管理员是综合信息显示子系统和在线管理控制子系统的使用者，其功能权限包括：用户管理、日志管理、数据产品管理、移动终端菜单及产品浏览控制。游客为综合信息显示子系统用户，其功能权限仅为监测预报数据叠加显示、作业信息显示和灾情信息显示。4 数据库设计4.1 数据库结构数据库采用MS SQL Server 2005和ArcSDE，设计建立hbrydb和sde两个库，主要包括以下数据表：表名说明PDAUsersInfo移动终端用户信息表CommUsersInfo指挥中心用户信息表Pro

13、ductsInfo业务产品信息表PDAUserProducts移动终端用户有权访问的产品表ProductsMenu业务产品分类菜单表OperationParam作业参数信息表OperationScene作业实况信息表GrdOperationInfo地面作业信息表PlnOperationInfo飞机作业信息表DisasterInfo灾情信息表LogInfo日志信息表Radar_Pos_Code_Time雷达RasterDataset表，Pos、Code、Time可变。Pos表示拼图或单站（位置），如PT、WH、ES、YC、SY等；Code表示数据类别，如CR、ET、VIL等；Time表示时间，格

14、式为yyyyMMddHHmmss。Satellite_Code_Time卫星RasterDataset表。Time格式为yyyyMMddHHmmssGrapes_Code_Ht_S_Time_T模式RasterDataset表。Ht表示高度层；S表示预报时段，24或03；Time格式为yyyyMMddHHmmss；T表示时间间隔，03、06、24Laps_Code_Ht_TimeLaps RasterDataset表。Time格式为yyyyMMddHHmmss4.2 关键数据表结构4.2.1 移动终端用户信息表表名PDAUsersInfo说明序号字段名类型约束说明1PDAUserId int主

15、键，自增ID2PDAIMEIchar(15)移动终端IMEI3PDAUserName varchar(10)移动终端用户姓名4PDAUserRole char(1)移动终端用户角色5PDAPhoneNochar(11)移动终端电话号码6PDAOpeSationNo varchar(10)移动终端所属作业站点编号7OfficeNamevarchar(50)移动终端所属部门名称8OfficeLevelvarchar(10)移动终端所属部门级别4.2.2 指挥中心用户信息表表名CommUsersInfo说明序号字段名类型约束说明1CommUserId int主键，自增ID2CommUserName

16、varchar(10)指挥中心用户姓名3CommUserPassword varchar(50)指挥中心用户密码4CommUserRole char(1)指挥中心用户角色5CommPhoneNochar(11)指挥中心电话号码6OfficeName varchar(50)指挥中心所属部门名称4.2.3 业务产品信息表表名ProductsInfo说明序号字段名类型约束说明1ProductIdint主键，自增ID2ProductNochar(3)业务产品编号3MenuIdint业务产品对应菜单的ID4ProductTitlevarchar(50)业务产品标题5ProductTimesmalldat

17、etime业务产品生成时间6InsertTimesmalldatetime业务产品更新时间7ProductDetailvarchar(1000)业务产品文本内容8ProductFilePathvarchar(50)业务产品文件路径9ProductTypevarchar(10)业务产品类型（txt或pic）4.2.4 业务产品分类菜单表表名ProductsMenu说明序号字段名类型约束说明1MenuIdint主键，自增ID2MenuTitlevarchar(50)菜单标题3MenuLevelchar(1)菜单级别，0、1、2、4SupMenuIdint上级菜单ID5SubMenuIdint下级菜

18、单ID4.2.5 移动终端授权产品表表名PDAUserProducts说明序号字段名类型约束说明1PDAUserProductIdint主键，自增ID2PDAUserRolechar(1)移动终端用户角色3ProductNochar(3)业务产品编号5 功能模块描述5.1 数据处理分发5.1.1 旱情、水情、火情数据处理分发名称旱情、水情、火情数据处理分发数据来源处理输出气候中心旱情监测产品气候中心林火监测产品暴雨所流域水文气象系统1、调用文件、读取数据库数据；2、提取文字和图片； 3、写入数据库。1、三种产品（.doc）；2、提取的图片（.png）；3、业务产品信息表记录。5.1.2 降水预

19、报数据处理分发名称降水预报数据处理分发数据来源处理输出降水预报数据文件1、调用和读取数据文件；2、插值和生成色斑图；3、写入数据库。1、RasterDataset2、图片（.png）；3、业务产品信息表记录。5.1.3 模式数据处理分发名称模式数据处理分发数据来源处理输出模式数据文件和图片（.gif）1、数据格式转换；2、图片格式转换；3、写入数据库。1、RasterDataset2、图片（.png）；3、业务产品信息表记录。5.1.4 卫星数据处理分发名称卫星数据处理分发数据来源处理输出卫星反演云参数数据文件和图片（.gif）1、数据格式转换；2、图片格式转换；3、写入数据库。1、Raste

20、rDataset2、图片（.png）；3、业务产品信息表记录。5.1.5 雷达数据处理分发名称雷达数据处理分发数据来源处理输出雷达拼图数据和图片（.gif）；单站雷达产品数据1、数据格式转换；2、图片格式转换； 3、写入数据库。1、RasterDataset2、图片（.png）；3、业务产品信息表记录。5.1.6 Laps数据处理分发名称Laps数据处理分发数据来源处理输出Laps数据文件1、分类、数据格式转换；2、生成色斑图；3、写入数据库。1、RasterDataset2、图片（.png）；3、业务产品信息表记录。5.1.7 人影作业潜势预报生成与分发名称人影作业潜势预报生成与分发数据来源

21、处理输出降水预报RasterDataset模式预报RasterDataset1、生成潜势预报数据；2、生成色斑图；3、写入数据库。1、RasterDataset2、图片（.png）；3、业务产品信息表记录。5.1.8 人影作业条件预报生成与分发名称人影作业条件预报生成与分发数据来源处理输出卫星RasterDatasetLaps RasterDataset雷达RasterDataset1、生成条件预报数据；2、生成色斑图；3、写入数据库。1、RasterDataset2、图片（.png）；3、业务产品信息表记录。5.1.9 人影作业技术参数生成与分发名称人影作业技术参数生成与分发数据来源处理输出

22、雷达RasterDatasetLaps RasterDataset1、生成技术参数数据；2、生成色斑图；3、写入数据库。1、RasterDataset2、图片（.png）；3、业务产品信息表记录。5.2 移动终端软件5.2.1 软件主界面名称软件主界面动作处理显示结果点击软件图标打开软件主界面软件主界面：标题、背景图片、菜单按钮（业务产品、作业参数、作业站点实况、作业信息、灾情信息、GPS、系统设置、退出）点击“退出”按钮退出软件系统“提示是否退出”对话框5.2.2 业务产品浏览名称业务产品浏览动作处理显示结果点击主界面“业务产品”菜单按钮第一次自动生成业务产品菜单并保存，以后直接加载已保存的

23、菜单。业务产品菜单列表和刷新按钮点击“刷新”按钮重新生成业务产品菜单并保存。业务产品菜单列表和刷新按钮点击业务产品菜单项判读是否有下级菜单：若有，则生成下级菜单；若没有，则判读产品是文字形式还是图片形式：若是文字，则生成文字信息；若是图片，则生成图片。菜单列表或文字或图片翻页按钮（上翻、下翻）点击翻页按钮生成上一时刻或下一时刻的产品信息文字或图片，翻页按钮5.2.3 作业参数接收名称作业参数接收动作处理显示结果接到作业参数后立即处理，生成提示声音提示和界面按钮闪烁点击新作业参数按钮生成作业参数文字和图片信息文字和图像点击主界面“作业参数”菜单按钮生成作业参数列表作业参数列表，选择、删除和删除全

24、部按钮点击作业参数项目生成该作业参数的文字和图片信息文字和图像点击删除或删除全部删除选择的或全部的作业参数作业参数列表5.2.4 GPS数据采集名称GPS数据采集传输动作处理显示结果点击主界面“GPS” 菜单按钮打开GPS设置界面GPS设置界面：串口设置（端口号、波特率）、设备型号（采集器）、监控设置（是否定时回传、是否位置、是否时间、时间间隔）、建立连接和断开连接按钮点击“建立连接”按钮采集GPS信号，处理数据，连接服务器，按设置传输GPS数据。连接的图标点击“断开连接”按钮断开服务器，不发送GPS数据。断开的图标5.2.5 作业站点实况采集名称作业站点实况采集动作处理显示结果接到作业站点实

25、况请求后立即处理，生成提示声音提示和确定、取消按钮点击“取消”按钮取消提示提示前界面点击“确定”按钮或 “作业站点实况”按钮打开终端拍照（视频）功能拍照（视频）界面拍照（视频）完成打开作业站点实况信息编辑界面，拍摄好的图片或视频自动加载到信息中新作业站点编辑界面：收件人、图片或视频、文字描述、发送和取消按钮点击“发送”按钮发送作业站点实况信息发送进度条，是否成功点击“取消”按钮不发送软件主界面5.2.6 作业信息采集名称作业信息采集动作处理显示结果点击主界面“作业信息”菜单按钮弹出二级菜单采集、管理等菜单项点击“采集”菜单项打开作业信息采集界面，自动加载GPS位置数据作业信息采集界面（采集项目

26、见附录1），发送按钮点击“发送”按钮发送作业信息发送进度条，是否成功点击“管理”菜单项打开作业信息列表作业信息列表，选择、删除和删除全部按钮点击删除或删除全部删除选择的或全部的作业信息作业信息列表点击作业信息项目打开该条作业信息显示该条作业信息，编辑、删除按钮点击“编辑”按钮判断该信息是否已被审核，若已被审核，则不能编辑；否则，打开编辑界面“已审核，不能编辑对话框”或编辑界面（同采集界面）5.2.7 灾情信息采集名称灾情信息采集动作处理显示结果点击主界面“灾情信息”菜单按钮弹出二级菜单采集、管理等菜单项点击“采集”菜单项打开灾情信息采集界面灾情信息采集界面（采集项目见附录2），可添加视频、图片

27、、文字，发送按钮点击“发送”按钮发送灾情信息发送进度条，是否成功点击“管理”菜单项打开灾情信息列表灾情信息列表，选择、删除和删除全部按钮点击删除或删除全部删除选择的或全部的作业信息灾情信息列表点击灾情信息项目打开该条灾情信息显示该条灾情信息，编辑、删除按钮点击“编辑”按钮判断该信息是否已被审核，若已被审核，则不能编辑；否则，打开编辑界面“已审核，不能编辑对话框”或编辑界面（同采集界面）5.2.8 移动GIS名称移动GIS动作处理显示结果点击主界面“移动GIS”菜单按钮调用服务器地图服务，根据用户加载地图移动GIS平台界面点击“监测分析”按钮定制监测分析数据产品，以该GPS位置为中心，20*20

28、km2的范围。定制的数据图层点击工具栏按钮地图浏览处理（放大、缩小、漫游等）地图的不同视图5.2.9 系统设置名称系统设置动作处理显示结果点击主界面“系统设置”菜单按钮弹出二级菜单网络通讯、作业站点等菜单项点击“网络通讯”菜单打开网络通讯设置界面网络通讯设置界面：通讯设置（服务器主机、端口、本机IP等）点击“作业站点”菜单打开移动终端对应的作业站点信息设置界面作业站点设置界面：作业名称、编号、经纬度等等5.3 作业指挥通信作业指挥通信的页面均从综合信息显示子系统界面中调用。5.3.1 作业指令发送名称作业指令发送动作处理显示结果点击“作业指令”打开网络电话会议网页，自动登录网络电话会议网页5.

29、3.2 作业参数发送名称作业参数发送动作处理显示结果点击“发送作业参数”打开作业参数编辑界面，自动加载作业参数信息和雷达图像作业参数编辑界面：收件人、图片、文字的编辑，发送和取消按钮点击“管理作业参数”打开作业参数信息管理界面作业参数信息列表、选择、删除和删除全部按钮点击作业参数项目生成该作业参数的文字和图片信息该作业参数信息点击删除或删除全部删除选择的或全部的作业参数作业参数列表5.3.3 作业站点实况请求和接收名称作业站点实况请求和接收动作处理显示结果点击“请求作业站点实况”按钮选择作业站点，发送请求作业站点实况信息对方是否接收接到作业站点实况信息后生成提示声音提示和确定、取消按钮点击“确

30、定”按钮或 “作业站点实况”按钮通知综合显示子系统显示作业站点实况信息作业站点实况图像或视频5.4 综合信息显示5.4.1 用户登录界面名称用户登录界面动作处理显示结果输入系统地址打开用户登录界面登录界面：用户名、密码、验收码，登录按钮点击“登录”按钮进入综合信息显示子系统主界面子系统主界面5.4.2 主界面名称主界面动作处理显示结果进入子系统主界面根据用户加载地图，确定其上下级用户主界面：标题、主菜单面板（GPS跟踪、监测分析、作业指挥、作业信息、灾情信息等）、工具栏、地图视图等5.2.3 GPS跟踪名称GPS跟踪动作处理显示结果点击主界面“GPS跟踪”面板标题展开或者折叠“GPS跟踪”面板

31、“GPS跟踪”面板：开始和结束按钮点击“开始”按钮读取数据库GPS数据，生成GPS动态图层，跟踪显示各移动终端动态显示移动终端位置，闪烁点击“结束”按钮停止跟踪，移除GPS动态图层5.2.4 监测分析名称监测分析动作处理显示结果点击主界面“监测分析”面板标题展开或者折叠“监测分析”面板“监测分析”面板：雷达监测面板、卫星反演面板、Laps分析面板、降水预报面板、模式预报面板和人影预报面板，翻页按钮 点击主界面“雷达监测”面板标题展开或者折叠“雷达监测”面板“雷达监测”面板：拼图及各雷达站复选框，CR、ET、VIL等复选框点击主界面“卫星反演”面板标题展开或者折叠“卫星反演”面板“卫星反演”面板

32、：云顶高度、云顶温度、有效粒子半径、光学厚度等复选框点击主界面“Laps分析”面板标题展开或者折叠“Laps分析”面板“Laps分析”面板：各种Laps物理量复选框，高度层复选框点击主界面“降水预报”面板标题展开或者折叠“降水预报”面板“降水预报”面板：降水预报复选框点击主界面“模式预报”面板标题展开或者折叠“模式预报”面板“模式预报”面板：降水、积分云分含量等的复选框，高度层复选框点击主界面“人影预报”面板标题展开或者折叠“人影预报”面板“人影预报”面板：潜势预报、条件预报和技术参数复选框勾选读取该产品数据该产品图层点击翻页按钮读取当前显示图层的上一时刻或下一时刻的数据上一时刻或下一时刻图层5.3.5 作业站点实况显示名称作业站点实况显示动作处理显示结果点击主界面“作业指挥”面板标题展开或者折叠“作业指挥”面板“作业指挥”面板：上下级用户复选框，作业指令、发送作业参数、管理作业参数、请求作业站点实况、显示作业站点实况等按钮 确定接收作业站点实况信息后或点击“显示作业站点实况”按钮读取数据库中选择的作业站点的实况信息选择的作业站点的实况图片或视频5.2.6 作业信息显示名称作业信息显示动作处理显示结果点击主界面“作业信息”面板标题展开或者折叠“作业信息”面板“作业信息”面板：显示作业信息、管理作业信