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海上无线电气象传真系统构成及技术扩展

2019-12-20 09:42:20 《航海》 2019年6期

摘  要:海上无线电气象传真业务是船舶接收海上气象信息的重要手段之一,能够为国家履行国际公约及加强航海保障能力提供强有力的支持。本文结合海上无线电气象传真系统工程建设实践,重点介绍了该系统的构成及工作流程,分析了工程建设中关注的几个问题,并对后续系统功能技术扩展提出了建议。

关键词:气象传真;国际公约;航海保障;海岸电台;技术扩展

0 引 言

海上无线电气象传真业务是船舶接收海上气象信息的重要手段之一,具有动态直观、机动观察、预报时间长、范围广等特点,能够更好地实现气象灾害早发现、早预警,无论对事前水上安全通航保障,还是对事后应急搜救均具有十分重要的作用。我国作为国际海事组织(IMO)的A类理事国,积极推进无线电气象传真业务开放,也是承担《国际海上人命安全公约》(SOLAS公约)规定的各缔约国政府义务的体现。

我国曾于1974年开始进行气象传真广播业务,随着通信技术的发展,已于2002年停止工作。目前我国周边海域的国内外船舶接收的气象传真信息均来自日本鹿儿岛电台。

1 无线电气象传真系统建设情况概述

为了充分发挥我国自有的气象信息战略资源优势,尽快弥补我国在周边海域海上无线电气象传真播发业务的空缺,交通运输部东海航海保障中心上海通信中心(上海海岸电台)于2015年开始实施建设海上无线电气象传真系统工程。经过3年建设和后期运行中不断地完善,该系统逐步趋于稳定。2019年3月,经交通运输部海事局批准,由该单位为主导研发的中国首套无线电气象传真系统正式投入试运行。经实船测试及评估,有效覆盖范围达到1 000 n mile:近海方面能可靠覆盖我国东海,包括钓鱼岛水域、朝鲜海峡水域等;远海方面可有效覆盖至黄岩岛、日本北海等重点关注水域。该套气象传真系统覆盖范围见图1、图2。

2 无线电气象传真系统构成

海上无线电气象传真系统包括:信息源推送系统、信息调制与控制系统和信息播发系统三部分。系统框架结构如图3所示。

(1)信息源推送系统

信息源推送系统位于上海海洋中心气象台,包括专题数据库单元、预报产品制作单元、图片编码单元和信息推送单元。专题数据库单元主要完成气象传真信号的提取,产品制作单元主要负责气象传真图像的制作和生成,图片编码单元按照WMO标准规范将图片信号转换成编码信号,然后由信息推送单元推送至上海海岸电台。

(2)信息调制与控制系统

信息调制与控制系统位于上海通信中心中控台,包括信息采集单元、信息调制单元和中央控制单元。信息采集单元通过专线将信息源推送系统提供的气象图像信息进行本地存储,根据上海海岸电台公布的播发时刻表,将采集的气象信息存入信息播发队列,同时完成调制器选择和检测。信息调制单元将信息采集单元传送来的数字信号按照国际规范调制成模拟信号。中央控制单元负责整个系统的控制,包括发信机、调制单元等设备的控制。

(3)信息播发系统

信息播发系统位于上海通信中心发信台,包括信号匹配单元、配线架单元、发信机、天线矩阵设备等,主要是将信息调制与控制系统调制后的气象图像编码信号,经过发信机调制成短波信号并进行功率放大输出。

(4)系统工作流程

系统工作流程示意图如图4所示:

①象台生成每日要发的气象图文件,并经过专线用FTP的方式将图推送至海岸电台;

②调制系统采集到气象图数据后,首先读取图像数据,然后按照WMO-386国际标准规定,将信号调制成CPFSK模拟信号,并最终以1.9kHz的中心频率输出;

③调制系统输出的1.9kHz载频信号,经过PCM线路传输至发信台,发信机经过调制后把信号变成3MHz–30MHz的短波信号,并进行功率放大输出。

④短波信号通过电离层传输至船载气象传真接收机,进行图像恢复后打印输出或硬盘存储。

3 无线电气象传真系统建设过程中关注的几个问题

(1)气象传真系统播发的气象图种类和格式必须与国际接轨,以符合切实履行国际公约的大国形象。配备不同型号接收机的船舶在覆盖范围内航行时,能通过自动选择接收频率接收到最佳图片。

(2)气象图命名规则必须协调一致。一方面,信息調制与控制系统必须根据气象台提供的命名规则实现自动摸图、自动播发功能;另一方面,每天播发的第一幅图为时刻表,船舶用户会根据这张时刻表选择需要接收的图片,为避免产生歧义和误导,气象图命名规则必须严谨。

(3)为保障业务稳定和数据安全,在信息源、信息调制与控制系统(包括服务器、调制解调器等)、公网专线、发信机等软、硬件方面考虑主备两套互用;在信息存储方面增加专用磁盘阵列,考虑双硬盘同步备份保存,操作台式机和服务器间实时同步保存;在网络安全方面,根据国家信息安全等级保护的要求,配置必要的网络安全设备,做好相应的防护措施。

(4)考虑IP控制系统整合,将不同品牌的发信机同时接入气象传真IP控制系统,实现自动切换,既可保证气象传真播发万无一失,又能兼顾对发信机的科学使用,有利于延长发信机使用寿命。

(5)定制开发海上无线电气象传真在线APP系统,用户通过手机客户端软件,实时获得包括气象传真云图、气象信息、航行警告在内的各类海上安全信息,为航运用户提供更为便捷和多样化的服务。

4 无线电气象传真系统技术扩展建议

鉴于当前我国周边海域海洋活动急剧增加等因素,国家相关部门对于海上无线电气象传真系统开放业务极为重视。海岸电台要在技术装备上做好保障,进一步扩展系统功能,建议从以下几个方面考虑:

(1)建设无线电气象传真信号监测系统。根据气象传真信号覆盖范围,科学布局设立3~5个信号监测站,配备相应播发频率的接收机,对播发状态及效果进行实时监测,并把接收信号传送至中控台,和中控台整合,形成一体化播发及信号中控管理监测系统。

(2)进一步完善系统功能。在现有系统基础上,增加系统任务统计模块、系统状态监测模块及故障诊断模块,进一步提高系统管理运维科学化和信息化水平。

(3)进一步提高主备系统自由切换功能。增加主、备用调制器的双机热备辅助硬件,使得双机热备不需要人工参与操作。

(4)开发气象传真服务微信公众号。微信公众号包含现有气象传真APP功能,用户可直接关注公众号,实时便捷查阅气象云图及航行警告等其他海上安全信息,能够更好地服务船舶用户、服务港航单位、服务国家海洋战略。

5 结束语

可以预见,待海上无线电气象传真业务正式开放,将填补我国航海保障领域的一项空白,有效提高我国航海保障服务水平和履约能力,大力提升海事大国话语权和主动权。

参考文献

[1] 祝秋波. 浅谈海上无线电气象传真系统. 中国新通信,2016.5.

[2] 交通运输部规划研究院. 上海海岸电台海上无线电气象传真系统工程初步设计. 2014.10.