一套适合无人值守雷达远程监控系统的综合设计

第３期㊀气象水文海洋仪器㊀㊀N o ．３２０１８年９月㊀M e t e o r o l o g i c a l ,H y d r o l o gi c a l a n d M a r i n e I n s t r u m e n t s ㊀㊀S e p．２０１８收稿日期:２０１８Ｇ０１Ｇ１５．基金项目:由江西省气象科技重点项目 新一代天气雷达(C I N R A D /S A )远程智能控制系统设计 (项目编号:赣气科验字[２０１７]第５号)资助．作者简介:陈利芳(１９８８),女,大学,助理工程师．主要从事大气探测设备维护保障工作．一套适合无人值守雷达远程监控系统的综合设计陈利芳１,张初江１,杨小明２(１．抚州市气象局,抚州３４４０００;２．抚州市临川区气象局,抚州３４４０００)摘㊀要:文章从供电㊁消防安全㊁环境动力监控㊁网络视频监控㊁数据质量监控等方面综述了无人值守雷达稳定运行所需要综合考虑的一整套远程监控系统设计方案,通过远程视频监控,采用M i c r o s o f tV i s u a l C ＃语言开发通信传输程序,定时对数据进行分析,多方式获得雷达设备故障信息和数据传输异常信息,实现偏远雷达台站无人或少人值守.该系统可以在提高雷达可用性㊁保障设备安全和数据质量㊁减少故障响应时间㊁降低维护保障经费等方面提供参考,同时,也为将要布设雷达的台站提供借鉴.关键词:无人值守雷达;远程监控;视频监控中图分类号:T P ２９㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:１００６Ｇ００９X (２０１８)０３Ｇ００６１Ｇ０４S y n t h e s i z e dd e s i g no na r e m o t em o n i t o r i n g s ys t e mf o r u n m a n n e d r a d a r C h e nL i f a n g １,Z h a n g C h u j i a n g １,Y a n g X i a o m i n g２(１．F u z h o uM e t e o r o l o g i c a lB u r e a u ,F u z h o u ３４４０００;２．L i n c h u a nM e t e o r o l o g i c a lB u r e a uo f Fu z h o u ,F u z h o u ３４４０００)A b s t r a c t :T h i s p a p e r s u m m a r i z e s t h e d e s i g no f r e m o t em o n i t o r i n g a n d c o n t r o l s ys t e m w h i c hn e e d t ob e c o n s i d e r e d c o m p r e h e n s i v e l y i n t h e a s p e c t s o f p o w e r s u p p l y ,f i r e s a f e t y ,e n v i r o n m e n t p o w e rm o n i t o r i n g ,n e t w o r kv i d e om o n i t o r i n g a n dd a t a q u a l i t y m o n i t o r i n g ．T h r o u g h r e m o t e v i d e o s u r v e i l l a n c e ,i t d e v e l o ps c o m m u n i c a t i o na n dt r a n s m i s s i o n p r o c e d u r e sb y u s i n g M i c r o s o f tV i s u a lC ＃l a n g u a g e ,a n a l yz e sd a t a r e g u l a r l y a n da c q u i r e s r a d a re q u i p m e n t f a u l t i n f o r m a t i o na n dd a t at r a n s m i s s i o n i n f o r m a t i o n i n m a n yw a y s ,w h i c hc a nb eu s e dt or e a l i z er e m o t er a d a rs t a t i o n s w i t hn oo n eo rf e w p e o p l eo nd u t y ．T h e s y s t e mh a s i m p o r t a n t p r a c t i c a l s i g n i f i c a n c e f o r i m p r o v i n g t h e a v a i l a b i l i t y o f r a d a r ,e n s u r i n g t h e s a f e t yo f e q u i p m e n t a n dd a t a q u a l i t y ,r e d u c i n g t h e r e s p o n s e t i m eo f t h e f a u l t a n d l o w e r i n g t h em a i n t e n a n c e a n d p r o t e c t i o n f u n d i n g．A t t h e s a m e t i m e ,i t a l s o p r o v i d e s a r e f e r e n c e f o r t h e s t a t i o nw h e r e t h e r a d a r w i l l b e d e p l o ye d ．K e y wo r d s :u n m a n n e d r a d a r ;r e m o t em o n i t o r i n g ;v i d e o s u r v e i l l a n c e ０㊀引言天气雷达可以及时提供时空连续变化的实时降水资料,给出较大范围内的瞬时降水强度分布㊁累积降水量分布和区域降水量等,对全球范围内出现越来越多的极端天气的监测具有重要意义[１].自１９９８年起,我国开始在全国范围内陆续布设天气雷达,并规划在全国范围内布设天气雷达系统,形成覆盖全国的天气雷达监测网[２],但是由于雷达探测效率和探测环境,全国大部分雷达气象水文海洋仪器S e p．２０１８站建设在较偏远地区或高山上,维护保障不便,又因为雷达自身可远程软件重启和基层台站人员少等诸多因素,全国气象雷达以无人值守观测为主要模式,因此设计一套完整的无人值守雷达远程监控系统对保障业务综合质量具有实际意义.国外无人/少人值守雷达开展研制较早,自２０世纪７０年代起就开始了,主要应用于军事㊁民航等部门[３].中国在雷达遥感技术起步较晚,新一代天气雷达(S A/S B型)单偏振全相参技术源于美国洛克希德马丁公司生产的N E X R A D雷达(W S RＧ８８D),国内无人值守研究主要集中在雷达站运行状态㊁参数信息和机房温湿度等的研究,如贵州㊁湖北㊁海南㊁广西等省份[４Ｇ７].文章的设计着力建设一套集供电㊁消防安全㊁机房动力环境㊁网络视频监控㊁数据质量监控等为一体的雷达远程监控系统,通过远程监控㊁网页显示㊁定时在线查询和分析等方式[８],获得雷达设备故障信息和数据传输异常信息,并将获得的有用信息发送至维护人员手机上,对消除雷达故障隐患[９],实现对无人值守雷达的在线监控,确保雷达正常有序运行具有重要作用.１㊀系统设计１．１㊀供电设施供电设施主要包括总配电装置㊁全相参自动补偿式电力稳压器㊁柴油发电机㊁T U５１０A自动转换控制器和O V E R T O P型不间断电源(u n i n t e r r u p t i b l e p o w e r s u p p l y,即U P S),当机房停电时,U P S电源可供雷达正常运行３０m i n左右,同时,柴油发电机３s内自动启动发电模式,改造的大型油箱可供发电４８h以上.雷达站日常运行采用工业用电,T U５１０A自动转换控制器为双电源系统的自动转换控制,一般设置为优先市电,运行于自动模式,市电正常时,市电供电,当市电发生故障时,自动切换至发电供电,控制柴油发电机启动,市电通电后,又恢复至市电供电.１．２㊀消防安全针对雷达设备材料性能的特殊性要求,安装的是气体灭火系统,机房内放置６台气溶胶灭火装置,还安装了１台气体报警控制器㊁１个声光警报器㊁２个烟感探测器和２个温感探测器等,机房门口和监控大厅分别安装有放气指示灯和急停按钮等明显标志,当机房内出现明显温度异常㊁火灾等特殊情况时,报警装置会自动发出声光提示,提醒维保人员尽快解决.１．３㊀环境动力监控在U P S装置上安装了o v e r t o p W E B/S NM P C A R D,即顶尖S NM P监控适配器卡(其中S NM P为简单网络管理协议,是S i m p l eN e t w o r k M a n a g e m e n tP r o t o c o l的简称),支持W e b浏览,是一种远程智能监控卡,可在任何操作平台上对U P S实行远程监控,网络连接正常时,在浏览器中输入对应的网址,即可实时在线查看机房U P S 电源输入㊁输出㊁负载和温湿度等情况,远程解决了雷达日维护问题.另外,所有设置由软件完成,支持远程开机㊁关机㊁测试等命令,从而实现对机房远程环境动力监控.机房动力监控系统在线网页如图１所示.图１㊀机房动力监控系统在线网页 ２６第３期陈利芳,等:一套适合无人值守雷达远程监控系统的综合设计１．４㊀网络视频监控雷达机房㊁天线罩㊁发电机房等处安装１１个网络视频监控装置,网络视频监控硬件采用的是海康威视,客户端远程监控软件为嵌入式网络监控设备开发的应用程序I VM S４２００,它具有语音㊁录像功能,可实现远程音频及视频回放和报警,即可有效监控雷达运行状态,起到防盗追踪的作用.雷达系统主要设备面板仪表和指示灯状态情况都可以通过该网络音频和视频进行监控.图２为网络视频监控图.图２㊀网络视频监控示意图１．５㊀数据质量监控主要包括雷达基数据传输㊁网络状态和雷达设备故障的监控,开发的通信传输程序自动对机房内的网络路由器进行p i n g命令,可查询雷达机房网络是否正常.另外,当雷达站至市局办公室数据接收正常,而上传至省局C I M I S S数据库网络异常时,通过通信传输程序会自动进行V P N 网络拨号,实现资料的自动补传;其次,在数据上传方面,通过直接访问C I M I S S数据库中实时数据,对数据入库情况和采集到的实时状态数据进行分析,并得出设备的运行状态及数据传输情况,及时发现故障,自动通过Q Q㊁微信和短信等多方式进行报警.如图３所示.图３㊀数据质量监控多方式报警提示３６气象水文海洋仪器S e p．２０１８㊀㊀通知维护人员尽快解决所对应的故障,当雷达出现故障时,通过直接读取雷达状态报警信息,多方式通知机务人员,减少了故障的响应时间,大大降低了雷达站维护人员工作强度,基本解决了基层人少事多㊁维护保养不及时的问题,保障了雷达的稳定运行.２㊀系统主要技术及实现功能系统主要利用网络视频监控,在计算机和移动终端,实时在线查看雷达设备和主要附属设施的工作状态,通过W e b页面访问机房供电和温湿度等环境要素,远程在线查询机房关键参数运行指标,并采用M i c r o s o f tV i s u a l C＃语言开发的通信传输程序在线监测网络和资料传输情况,直接访问C I M I S S数据库中在线数据,对数据入库情况和雷达报警状态信息等实时数据进行定时采集和处理,获取雷达设备的运行状态数据及资料传输数据是否正常等信息,多方式进行报警提示,实现雷达设备运行故障和资料传输异常等手机报警功能,以便维护人员尽快发现故障并进行处理.系统结构设计流程图如图４所示.图４㊀系统结构设计流程图３㊀结束语该方案是针对抚州新一代天气雷达运行保障现状开发的无人值守雷达远程监控系统,自２０１６年投入业务使用至今,结合实际工作不断进行完善改进,目前运行稳定,提供的报警信息较为可靠,能自动及时地发现设备运行故障和资料传输异常等情况,根据监控信息发送报警信息,通知维护人员尽快进行故障处理,减轻了工作负担,大大降低了故障响应时间,提高了气象雷达运行可用性和资料传输质量,对全面㊁快速㊁有效地开展气象设备技术保障具有重要意义,同时,为将要布设雷达的台站提供了借鉴.参考文献:[１]毛飞,李建明,金龙,等．新一代天气雷达远程视频监控保障系统设计和实现[J]．气象科技,２０１７,４５(０１):６３Ｇ６６．[２]黎直,卢雪香,贤云,等．基于嵌入式W E B远程控制C I N R A D/S B雷达的设计方案[S]．第３１届中国气象学会年会S１气象雷达探测技术研究与应用,２０１４．[３]高秉亚,杨志谦．一种适用于无人值守雷达的远程显示控制系统综合设计[J]．空军雷达学院学报,２００２,１６(０３):４３Ｇ４６．[４]曹凯明,董立亭,苏菲,等．雷达机房动力环境监控系统的建立及应用[J]．贵州气象,２０１４,３８(０１):４３Ｇ４５．[５]蒲晓勇,蔡宏,唐俊,等．新一代天气雷达站网实时运行监控系统的设计与开发[J]．暴雨灾害,２００７,２６(０２):１７９Ｇ１８３．[６]何海龙,胡欣欣,于申伟,等．海南省新新一代天气雷达实时监控系统[J]．气象研究与应用,２００９,３０(S２):１５０,１５２．[７]匡昌武,符樑,王定贵．无人值守天气雷达远程控制系统设计与实现[J]．气象科技,２０１１,３９(０３):３６０Ｇ３６２．[８]张玲,周红根,郭一飞,等．多普勒雷达实时数据传输监控与报警系统研究[J]．气象水文海洋仪器,２０１５,３２(０３):２２Ｇ２５．[９]藏海光,徐剑平,李晓利,等．C I N R A D/S 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