海上無線電氣象傳真系統構成及技術擴展

摘? 要：海上無線電氣象傳真業務是船舶接收海上氣象信息的重要手段之一，能夠為國家履行國際公約及加強航海保障能力提供強有力的支持。本文結合海上無線電氣象傳真系統工程建設實踐，重點介紹了該系統的構成及工作流程，分析了工程建設中關注的幾個問題，并對后續系統功能技術擴展提出了建議。

關鍵詞：氣象傳真;國際公約;航海保障;海岸電臺;技術擴展

0 引 言

海上無線電氣象傳真業務是船舶接收海上氣象信息的重要手段之一，具有動態直觀、機動觀察、預報時間長、范圍廣等特點，能夠更好地實現氣象災害早發現、早預警，無論對事前水上安全通航保障，還是對事后應急搜救均具有十分重要的作用。我國作為國際海事組織（IMO）的A類理事國，積極推進無線電氣象傳真業務開放，也是承擔《國際海上人命安全公約》（SOLAS公約）規定的各締約國政府義務的體現。

我國曾于1974年開始進行氣象傳真廣播業務，隨著通信技術的發展，已于2002年停止工作。目前我國周邊海域的國內外船舶接收的氣象傳真信息均來自日本鹿兒島電臺。

1 無線電氣象傳真系統建設情況概述

為了充分發揮我國自有的氣象信息戰略資源優勢，盡快彌補我國在周邊海域海上無線電氣象傳真播發業務的空缺，交通運輸部東海航海保障中心上海通信中心（上海海岸電臺）于2015年開始實施建設海上無線電氣象傳真系統工程。經過3年建設和后期運行中不斷地完善，該系統逐步趨于穩定。2019年3月，經交通運輸部海事局批準，由該單位為主導研發的中國首套無線電氣象傳真系統正式投入試運行。經實船測試及評估，有效覆蓋范圍達到1 000 n mile：近海方面能可靠覆蓋我國東海，包括釣魚島水域、朝鮮海峽水域等;遠海方面可有效覆蓋至黃巖島、日本北海等重點關注水域。該套氣象傳真系統覆蓋范圍見圖1、圖2。

2 無線電氣象傳真系統構成

海上無線電氣象傳真系統包括：信息源推送系統、信息調制與控制系統和信息播發系統三部分。系統框架結構如圖3所示。

（1）信息源推送系統

信息源推送系統位于上海海洋中心氣象臺，包括專題數據庫單元、預報產品制作單元、圖片編碼單元和信息推送單元。專題數據庫單元主要完成氣象傳真信號的提取，產品制作單元主要負責氣象傳真圖像的制作和生成，圖片編碼單元按照WMO標準規范將圖片信號轉換成編碼信號，然后由信息推送單元推送至上海海岸電臺。

（2）信息調制與控制系統

信息調制與控制系統位于上海通信中心中控臺，包括信息采集單元、信息調制單元和中央控制單元。信息采集單元通過專線將信息源推送系統提供的氣象圖像信息進行本地存儲，根據上海海岸電臺公布的播發時刻表，將采集的氣象信息存入信息播發隊列，同時完成調制器選擇和檢測。信息調制單元將信息采集單元傳送來的數字信號按照國際規范調制成模擬信號。中央控制單元負責整個系統的控制，包括發信機、調制單元等設備的控制。

（3）信息播發系統

信息播發系統位于上海通信中心發信臺，包括信號匹配單元、配線架單元、發信機、天線矩陣設備等，主要是將信息調制與控制系統調制后的氣象圖像編碼信號，經過發信機調制成短波信號并進行功率放大輸出。

（4）系統工作流程

系統工作流程示意圖如圖4所示：

①象臺生成每日要發的氣象圖文件，并經過專線用FTP的方式將圖推送至海岸電臺;

②調制系統采集到氣象圖數據后，首先讀取圖像數據，然后按照WMO-386國際標準規定，將信號調制成CPFSK模擬信號，并最終以1.9kHz的中心頻率輸出;

③調制系統輸出的1.9kHz載頻信號，經過PCM線路傳輸至發信臺，發信機經過調制后把信號變成3MHz–30MHz的短波信號，并進行功率放大輸出。

④短波信號通過電離層傳輸至船載氣象傳真接收機，進行圖像恢復后打印輸出或硬盤存儲。

3 無線電氣象傳真系統建設過程中關注的幾個問題

（1）氣象傳真系統播發的氣象圖種類和格式必須與國際接軌，以符合切實履行國際公約的大國形象。配備不同型號接收機的船舶在覆蓋范圍內航行時，能通過自動選擇接收頻率接收到最佳圖片。

（2）氣象圖命名規則必須協調一致。一方面，信息調制與控制系統必須根據氣象臺提供的命名規則實現自動摸圖、自動播發功能;另一方面，每天播發的第一幅圖為時刻表，船舶用戶會根據這張時刻表選擇需要接收的圖片，為避免產生歧義和誤導，氣象圖命名規則必須嚴謹。

（3）為保障業務穩定和數據安全，在信息源、信息調制與控制系統（包括服務器、調制解調器等）、公網專線、發信機等軟、硬件方面考慮主備兩套互用;在信息存儲方面增加專用磁盤陣列，考慮雙硬盤同步備份保存，操作臺式機和服務器間實時同步保存;在網絡安全方面，根據國家信息安全等級保護的要求，配置必要的網絡安全設備，做好相應的防護措施。

（4）考慮IP控制系統整合，將不同品牌的發信機同時接入氣象傳真IP控制系統，實現自動切換，既可保證氣象傳真播發萬無一失，又能兼顧對發信機的科學使用，有利于延長發信機使用壽命。

（5）定制開發海上無線電氣象傳真在線APP系統，用戶通過手機客戶端軟件，實時獲得包括氣象傳真云圖、氣象信息、航行警告在內的各類海上安全信息，為航運用戶提供更為便捷和多樣化的服務。

4 無線電氣象傳真系統技術擴展建議

鑒于當前我國周邊海域海洋活動急劇增加等因素，國家相關部門對于海上無線電氣象傳真系統開放業務極為重視。海岸電臺要在技術裝備上做好保障，進一步擴展系統功能，建議從以下幾個方面考慮：

（1）建設無線電氣象傳真信號監測系統。根據氣象傳真信號覆蓋范圍，科學布局設立3～5個信號監測站，配備相應播發頻率的接收機，對播發狀態及效果進行實時監測，并把接收信號傳送至中控臺，和中控臺整合，形成一體化播發及信號中控管理監測系統。

（2）進一步完善系統功能。在現有系統基礎上，增加系統任務統計模塊、系統狀態監測模塊及故障診斷模塊，進一步提高系統管理運維科學化和信息化水平。

（3）進一步提高主備系統自由切換功能。增加主、備用調制器的雙機熱備輔助硬件，使得雙機熱備不需要人工參與操作。

（4）開發氣象傳真服務微信公眾號。微信公眾號包含現有氣象傳真APP功能，用戶可直接關注公眾號，實時便捷查閱氣象云圖及航行警告等其他海上安全信息，能夠更好地服務船舶用戶、服務港航單位、服務國家海洋戰略。

5 結束語

可以預見，待海上無線電氣象傳真業務正式開放，將填補我國航海保障領域的一項空白，有效提高我國航海保障服務水平和履約能力，大力提升海事大國話語權和主動權。

參考文獻

[1] 祝秋波. 淺談海上無線電氣象傳真系統. 中國新通信，2016.5.

[2] 交通運輸部規劃研究院. 上海海岸電臺海上無線電氣象傳真系統工程初步設計. 2014.10.