该平台核心目标是攻克高并发时分、频分自适应广域地 - 空物联网构建与智能化管理应用技术,面向往返式智能探空系统 “上升 - 平漂 - 下降” 三段式观测产生的大范围、多种类数据信息应用需求,全面提升地面辅助应用系统能力,建立在观测三维空间范围内通信和监控无缝隙覆盖的高并发时分、频分自适应广域地 - 空物联网,实现全网的智能化运行管理。平台依托气象大数据云平台,由空 - 地联网应用服务支撑、轨迹预测、平飘往返探空资料管理、探空产品制作、统一服务接口、智慧平飘往返探空遥测管理等模块组成,通过对载体单元、信息获取单元等物联化数据的采集与智能控制,经数据质控及融合处理后,对外提供高空可视化产品展示,同时实现对信号接收处理单元的信道智能调度与跨区频率资源自动分配。
为解决观测业务自适应、智能化调度管理问题,平台基于气球轨迹大气动力学预判模型、气球运行物理模型、气球运动的历史数据、再分析场和预报场产品,结合实时卫星定位技术、实时移动趋势分析技术、下行实时控制流通讯技术,实现定高平漂气球和探空仪智能化调度观测。业务流程中,平台先进行自检,确保各单元运行正常,再通过网络连接探空相关设备,实现探空仪快速地面准备和数据自动化读取,接收三段式探空资料后,结合设备状态信息发送至平台,基于无线电频率环境监测和探空仪路径预测,统一分配无线电频段和数据通信时序,指挥开展放球业务并实时监测,根据探空仪轨迹自动调整全网地面接收设备,确保观测资料质量最优,同时指挥相关人员开展地面设备维修维护保障。
在观测数据综合应用方面,平台利用智能化信息处理技术,构建适合往返式智能探空组网观测数据产品加工和应用服务化体系架构,实现 10 分钟级观测资料应用。数据管理模块涵盖采集、处理、存储、订正、缓存、归档、检索等功能,支持原始探空数据、自动质控探空数据、人工订正上升段数据等多类型数据的接入与管理,采用分布式存储技术,满足高并发数据处理与长期存储需求;产品生产模块可生成温度廓线、湿度廓线、K 指数、T-logP 图等多种探空产品,通过多维度可视化方式展示数据;运行监控模块实现全网设备状态动态监视与业务流程进展监控,及时发现并报警异常情况;服务接口模块提供多种通讯协议的产品服务接口,实现探空产品推送与查询服务。
平台用户分为气象系统用户、探空产品用户、探空业务用户、探空产品生产用户、系统管理用户五类,分别对应不同的使用权限与功能需求。在部署方面,平台采用微服务架构设计,基于分布式应用集群部署,部署在气象业务内网,通过控制指令流链路和探测数据流链路保障数据传输与指令交互的实时性。平台遵循先进实用、开放兼容、统一性、集成性、安全可靠等设计原则,具备良好的稳定性、兼容性、可扩展性和易用性,满足 7×24 小时不间断运行要求,同时建立了完善的信息标准化体系与安全保障体系,确保数据安全与系统稳定运行。