本發(fā)明涉及人工增雨設備技術領域，具體而言，涉及一種人工增雨飛機探測作業(yè)系統(tǒng)。

背景技術：

人工影響天氣技術是指為避免或者減輕氣象災害，合理利用氣候資源，在適當條件下通過科技手段對局部天氣的物理、化學過程進行人工影響，使其向著有利于人類生活的方向發(fā)展。人工影響天氣是人工增雨、人工防雹、人工消云、人工防霜和人工抑制雷電等的總稱，其中開展最多的是人工增雨。人工增雨主要是根據(jù)不同云層的物理特性，選擇合適時機，人為向云層中播撒催化劑，促進云滴迅速凝結或碰并增大形成雨滴降落到地面。

大量研究實驗證明，對于適合人工增雨的云，在適當?shù)牟课贿m當時機采用適當?shù)拇呋椒梢赃_到增加降雨的目的。人工增雨作業(yè)掌握和使用不當就會使實際效果大大降低，在特殊情況下還能出現(xiàn)負效果。因此，判定精準的催化條件和掌握正確的作業(yè)方法是人工增雨的關鍵。

目前，世界人工增雨飛機作業(yè)過程主要依賴地面指揮中心給出作業(yè)區(qū)域，通過地基探測設備(主要為氣象雷達)探測出作業(yè)區(qū)域，然后地面指揮中心將探測信息發(fā)送給飛機，指揮飛機飛到作業(yè)區(qū)域開始播撒催化劑，在氣象目標探測、識別和最終播撒作業(yè)之間嚴重依賴地面人員操控。目前來說，我國飛機作業(yè)均不具備實時云層信息精確探測、作業(yè)時機自主判定及智能化作業(yè)的功能，且機載設備大多都是從國外進口，多數(shù)是不匹配、不成套，作業(yè)過程完全依賴現(xiàn)場人員的監(jiān)控及手動操作。在實際業(yè)務工作中，不具備從探測信息直接轉化為催化作業(yè)的智能化功能。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種集探測和作業(yè)一體化的人工增雨飛機探測作業(yè)系統(tǒng)。

本發(fā)明提供了一種人工增雨飛機探測作業(yè)系統(tǒng)，包括：

激光探測設備，其安裝在單個機翼下方；

機載作業(yè)播撒裝置，其安裝在飛機機艙外部；

機載攝像頭，其安裝在飛機外部，兩個所述機載攝像頭對稱安裝在飛機左右兩側；

作業(yè)控制臺，其安裝在飛機機艙內(nèi)部前部；

供配電設備，其安裝在飛機機艙內(nèi)部前部；

其中，

所述作業(yè)控制臺通過多路RS485接口與所述激光探測設備通信連接，所述激光探測設備探測云層氣象信息，并將這些探測到的氣象信息實時傳輸至所述作業(yè)控制臺；

所述作業(yè)控制臺通過RS485接口與所述機載作業(yè)播撒裝置雙向通信連接，所述作業(yè)控制臺根據(jù)采集到的氣象數(shù)據(jù)下發(fā)播撒作業(yè)的控制指令給所述機載作業(yè)播撒裝置，所述機載作業(yè)播撒裝置接收控制指令后進行播撒作業(yè)，所述作業(yè)控制臺獲取所述機載作業(yè)播撒裝置的實時作業(yè)信息，并同時對這些實時作業(yè)信息進行監(jiān)控和顯示；

所述作業(yè)控制臺通過RS485接口與所述機載攝像頭雙向通信連接，所述機載攝像頭實時采集所述機載作業(yè)播撒裝置播撒作業(yè)的視頻信息，并將視頻信息傳輸至所述作業(yè)控制臺，所述作業(yè)控制臺對傳輸來的視頻信息進行監(jiān)控并存儲；

所述供配電設備與所述激光探測設備、所述作業(yè)控制臺、所述機載作業(yè)播撒裝置、所述機載攝像頭分別通過電纜連接；所述供配電設備為所述激光探測設備、所述作業(yè)控制臺、所述機載作業(yè)播撒裝置、所述機載攝像頭提供電源。

作為本發(fā)明進一步的改進，所述機載作業(yè)播撒裝置包括對稱安裝在兩個飛機機翼下方的焰條播撒裝置、對稱安裝在飛機機身外部兩側的焰彈播撒裝置以及安裝在飛機機艙內(nèi)部后部的液態(tài)CO₂播撒裝置；

所述作業(yè)控制臺通過RS485接口與所述焰條播撒裝置雙向通信連接，所述焰條播撒裝置根據(jù)控制指令對不同的作業(yè)區(qū)域選取不同種類、不同數(shù)量的焰條同時或分時進行播撒，同時，所述作業(yè)控制臺通過檢測所述焰條播撒裝置內(nèi)的焰條內(nèi)阻得到焰條的有無和種類信息，實時顯示所述焰條播撒裝置內(nèi)焰條的數(shù)量、種類和狀態(tài)；

所述作業(yè)控制臺通過RS485接口與所述焰彈播撒裝置雙向通信連接，所述焰彈播撒裝置根據(jù)控制指令對作業(yè)區(qū)域選取不同數(shù)量的焰彈依次進行播撒，同時，所述作業(yè)控制臺通過檢測所述焰彈播撒裝置內(nèi)的焰彈內(nèi)阻得到焰彈的有無信息，實時顯示所述焰彈播撒裝置內(nèi)焰彈的數(shù)量和狀態(tài)；

所述作業(yè)控制臺通過RS485接口與所述液態(tài)CO₂播撒裝置雙向通信連接，所述液態(tài)CO₂播撒裝置根據(jù)控制指令對作業(yè)區(qū)域選取不同的CO₂氣瓶依次進行播撒，同時，所述作業(yè)控制臺獲取所述液態(tài)CO₂播撒裝置內(nèi)CO₂氣瓶的數(shù)量、狀態(tài)、CO₂濃度和CO₂壓力信息，實時顯示所述液態(tài)CO₂播撒裝置內(nèi)CO₂氣瓶的數(shù)量、狀態(tài)、CO₂濃度和CO₂壓力。

作為本發(fā)明進一步的改進，所述激光探測設備包括安裝在單個機翼下方的機載激光云粒子譜儀、激光云粒子成像儀以及激光降水粒子成像儀，所述機載激光云粒子譜儀、所述激光云粒子成像儀以及所述激光降水粒子成像儀均內(nèi)置獨立探頭；

所述作業(yè)控制臺通過三路RS485接口分別與所述機載激光云粒子譜儀、所述激光云粒子成像儀以及所述激光降水粒子成像儀通信連接，探測云層中云粒子譜分布數(shù)據(jù)、云粒子濃度、云粒子直徑、含水量、空氣溫度、氣壓、相對濕度。

作為本發(fā)明進一步的改進，所述作業(yè)控制臺包括作業(yè)控制殼體，所述作業(yè)控制殼體上設有液晶顯示屏、手動控制器和綜合控制面板，所述作業(yè)控制殼體內(nèi)設有工控機和播撒裝置控制電路板；

其中，所述播撒裝置控制電路板上設有右煙彈執(zhí)行控制器、左煙彈執(zhí)行控制器、焰條執(zhí)行控制器和液態(tài)CO₂執(zhí)行控制器，所述手動控制器上設有多個信號指示燈和多個操作按鍵，所述綜合控制面板上設有用于顯示所述右煙彈執(zhí)行控制器、所述左煙彈執(zhí)行控制器、所述焰條執(zhí)行控制器的三個燈組組成的LED點陣屏、用于顯示所述液態(tài)CO₂執(zhí)行控制器狀態(tài)的四個燈條組成的LED條狀屏、多個指示燈和多個操作按鍵；

所述液晶顯示屏與所述工控機通信連接，所述手動控制器與所述播撒裝置控制電路板雙向通信連接，所述播撒裝置控制電路板通過四路RS485接口與所述工控機雙向通信連接，所述播撒裝置控制電路板通過四路RS485接口與所述信號轉換盒雙向通信連接，所述播撒裝置控制電路板與所述綜合控制面板通信連接；

所述工控機下發(fā)控制指令并通過四路RS485信號發(fā)出或所述手動控制器下發(fā)控制指令并通過五路擊發(fā)信號發(fā)出，所述播撒裝置控制電路板接收到控制指令后，通過四路RS485信號發(fā)出至所述信號轉換盒，所述信號轉換盒將收到的控制指令發(fā)送至所述播撒裝置控制電路板上的右煙彈執(zhí)行控制器、左煙彈執(zhí)行控制器、焰條執(zhí)行控制器和液態(tài)CO2執(zhí)行控制器，所述播撒裝置控制電路板接收到控制指令后進行響應，并將響應信息反饋至所述信號轉換盒，所述轉換盒將響應信號發(fā)送至所述綜合控制面板，所述綜合控制面板根據(jù)響應信號，分別顯示所述右煙彈執(zhí)行控制器、所述左煙彈執(zhí)行控制器、所述焰條執(zhí)行控制器和所述液態(tài)CO₂執(zhí)行控制器的狀態(tài)。

作為本發(fā)明進一步的改進，所述右煙彈執(zhí)行控制器或所述左煙彈執(zhí)行控制器包括DC-DC變換器模塊、電源板、DC-DC變換模塊、110點LED點陣屏、點陣屏驅動模塊、MCU中心處理器、第一串口適配器、第二串口適配器、485隔離器、狀態(tài)指示及查詢驅動模塊；

所述DC-DC變換器模塊與所述電源板電連接，所述電源板與所述DC-DC變換模塊和所述110點LED點陣屏電連接；所述DC-DC變換模塊與所述點陣屏驅動模塊、所述MCU中心處理器和所述狀態(tài)指示及查詢驅動模塊電連接；所述手動控制器與通過五路RS485接口與所述MCU中心處理器通信連接；所述工控機與所述第一串口適配器雙向通信連接，所述第一串口適配器通過RS485接口與所述MCU中心處理器雙向通信連接；所述信號轉換盒通過所述485隔離器與所述第二串口適配器雙向通信連接，所述第二串口適配器通過RS485接口與所述MCU中心處理器雙向通信連接；所述MCU中心處理器與所述點陣屏驅動模塊通信連接，所述點陣屏驅動模塊與所述110點LED點陣屏通信連接；所述MCU中心處理器與所述狀態(tài)指示及查詢驅動模塊通信連接，所述狀態(tài)指示及查詢驅動模塊與所述綜合控制面板通信連接；

所述供配電設備提供的電源進入所述DC-DC變換器模塊變換后進入所述電源板，所述電源板為所述DC-DC變換模塊和所述110點LED點陣屏提供電源，所述DC-DC變換模塊變換后的電源為所述點陣屏驅動模塊、所述MCU中心處理器和所述狀態(tài)指示及查詢驅動模塊提供電源；所述手動擊發(fā)器的指令通過I/O信號輸入到所述MCU中心處理器中進行處理；所述工控機通過所述第一串口適配器與所述MCU中心處理器進行RS485信號的配對通信；所述信號轉換盒通過所述第二串口適配器與所述MCU中心處理器進行RS485信號的配對通信；所述MCU中心處理器驅動所述點陣屏驅動模塊后驅動所述110點LED點陣屏點亮；所述MCU中心處理器驅動所述狀態(tài)指示及查詢驅動模塊后驅動指示燈和操作按鍵。

作為本發(fā)明進一步的改進，所述焰條執(zhí)行控制器包括DC-DC變換器模塊、電源板、DC-DC變換模塊、40點LED點陣屏、點陣屏驅動模塊、MCU中心處理器、第一串口適配器、第二串口適配器、485隔離器、狀態(tài)指示及查詢驅動模塊；

所述DC-DC變換器模塊與所述電源板電連接，所述電源板與所述DC-DC變換模塊和所述40點LED點陣屏電連接；所述DC-DC變換模塊與所述點陣屏驅動模塊、所述MCU中心處理器和所述狀態(tài)指示及查詢驅動模塊電連接；所述手動控制器與通過RS485接口與所述MCU中心處理器通信連接；所述工控機與所述第一串口適配器雙向通信連接，所述第一串口適配器通過RS485接口與所述MCU中心處理器雙向通信連接；所述信號轉換盒通過所述485隔離器與所述第二串口適配器雙向通信連接，所述第二串口適配器通過RS485接口與所述MCU中心處理器雙向通信連接；所述MCU中心處理器與所述點陣屏驅動模塊通信連接，所述點陣屏驅動模塊與所述110點LED點陣屏通信連接；所述MCU中心處理器與所述狀態(tài)指示及查詢驅動模塊通信連接，所述狀態(tài)指示及查詢驅動模塊與所述綜合控制面板通信連接；

所述供配電設備提供的電源進入所述DC-DC變換器模塊變換后進入所述電源板，所述電源板為所述DC-DC變換模塊和所述40點LED點陣屏提供電源，所述DC-DC變換模塊變換后的電源為所述點陣屏驅動模塊、所述MCU中心處理器和所述狀態(tài)指示及查詢驅動模塊提供電源；所述手動擊發(fā)器的指令通過I/O信號輸入到所述MCU中心處理器中進行處理；所述工控機通過所述第一串口適配器與所述MCU中心處理器進行RS485信號的配對通信；所述信號轉換盒通過所述第二串口適配器與所述MCU中心處理器進行RS485信號的配對通信；所述MCU中心處理器驅動所述點陣屏驅動模塊后驅動所述40點LED點陣屏點亮；所述MCU中心處理器驅動所述狀態(tài)指示及查詢驅動模塊后驅動指示燈和操作按鍵。

作為本發(fā)明進一步的改進，所述液態(tài)CO₂執(zhí)行控制器包括DC-DC變換器模塊、電源板、LED條狀屏、條狀屏驅動模塊、MCU中心處理器、第一串口適配器、第二串口適配器、485隔離器、狀態(tài)指示及查詢驅動模塊；

所述DC-DC變換器模塊與所述電源板電連接，所述電源板與所述LED條狀屏、所述條狀屏驅動模塊、所述MCU中心處理器和所述狀態(tài)指示及查詢驅動模塊電連接；所述工控機與所述第一串口適配器雙向通信連接，所述第一串口適配器通過RS485接口與所述MCU中心處理器雙向通信連接；所述信號轉換盒通過所述485隔離器與所述第二串口適配器雙向通信連接，所述第二串口適配器通過RS485接口與所述MCU中心處理器雙向通信連接；所述MCU中心處理器與所述條狀屏驅動模塊通信連接，所述條狀屏驅動模塊與所述LED條狀屏通信連接；所述MCU中心處理器與所述狀態(tài)指示及查詢驅動模塊通信連接，所述狀態(tài)指示及查詢驅動模塊與所述綜合控制面板通信連接；

所述供配電設備提供的電源進入所述DC-DC變換器模塊變換后進入所述電源板，所述電源板為所述LED條狀屏、所述條狀屏驅動模塊、所述MCU中心處理器和所述狀態(tài)指示及查詢驅動模塊提供電源；所述工控機通過所述第一串口適配器與所述MCU中心處理器進行RS485信號的配對通信；所述信號轉換盒通過所述第二串口適配器與所述MCU中心處理器進行RS485信號的配對通信；所述MCU中心處理器驅動所述條狀屏驅動模塊后驅動所述LED條狀屏點亮；所述MCU中心處理器驅動所述狀態(tài)指示及查詢驅動模塊后驅動指示燈和操作按鍵。

作為本發(fā)明進一步的改進，所述人工增雨飛機探測作業(yè)系統(tǒng)還包括地面的遠程控制中心、微波輻射計、多普勒雷達，所述微波輻射計和所述多普勒雷達安裝在所述遠程控制中心外，所述微波輻射計和所述多普勒雷達與所述遠程控制中心通信連接，同時，所述遠程控制中心與所述作業(yè)控制臺通過衛(wèi)星信號雙向通信連接；

所述多普勒雷達獲取作業(yè)區(qū)域的經(jīng)緯度信息，并將該經(jīng)緯度信息傳輸至所述遠程控制中心；

所述微波輻射計獲取作業(yè)區(qū)域的高度信息，并將該高度信息傳輸至所述遠程控制中心；

所述遠程控制中心接收來自所述多普勒雷達的經(jīng)緯度信息、來自所述微波輻射計的高度信息和來自所述作業(yè)控制臺的云層氣象信息，確定最佳的作業(yè)區(qū)域及播撒作業(yè)信息。

本發(fā)明還提供了一種人工增雨飛機探測作業(yè)方法，該方法包括以下步驟：

步驟1，激光探測設備探測云層氣象信息，包括云層中云粒子譜分布數(shù)據(jù)、云粒子濃度、云粒子直徑、含水量、冰晶數(shù)、空氣溫度、氣壓、相對濕度，并將這些探測到的氣象信息實時傳輸至作業(yè)控制臺；

步驟2，所述激光探測設備根據(jù)含水量和冰晶數(shù)判斷是否具備作業(yè)條件，當探測到云層中含水量較高、冰晶數(shù)目較少時，則判斷為可作業(yè)區(qū)域，具體包括：

步驟201，根據(jù)所述激光探測設備探測的氣象信息判斷空氣溫度是否≤0℃，如果是則進行步驟202，反之繼續(xù)進行步驟201；

步驟202，計算云層的實際水汽壓e是否大于等于冰面飽和水汽壓E_i，即云層中過冷水含量是否為飽和或過飽和狀態(tài)，如果是則該云層區(qū)域為作業(yè)區(qū)域，反之進行步驟201；

步驟3，所述激光探測設備根據(jù)云層的空氣溫度，確定播撒作業(yè)信息，所述作業(yè)控制臺下發(fā)播撒作業(yè)的控制指令給機載作業(yè)播撒裝置，具體包括：

當空氣溫度低于-6℃時，所述機載作業(yè)播撒裝置播撒冷云催化劑，包括碘化銀焰條或碘化銀焰彈催化劑；

當空氣溫度介于-6℃和0℃之間時，所述機載作業(yè)播撒裝置播撒液態(tài)CO₂播撒劑，包括液氨或干冰；

當空氣溫度高于0℃時，所述機載作業(yè)播撒裝置播撒暖云催化劑，包括霧焰條或霧焰彈催化劑；

步驟4，所述焰條播撒裝置根據(jù)控制指令對不同的作業(yè)區(qū)域選取不同種類、不同數(shù)量的焰條同時或分時進行播撒；

所述焰彈播撒裝置根據(jù)控制指令對作業(yè)區(qū)域選取不同數(shù)量的焰彈依次進行播撒；

所述液態(tài)CO₂播撒裝置根據(jù)控制指令對作業(yè)區(qū)域選取不同的CO₂氣瓶依次進行播撒；

步驟5，所述作業(yè)控制臺與焰條播撒裝置進行實時數(shù)據(jù)通訊，通過檢測所述焰條播撒裝置內(nèi)的焰條內(nèi)阻獲取焰條的有無和種類信息，采用不同顏色實時顯示所述焰條播撒裝置內(nèi)焰條的數(shù)量、種類和狀態(tài)；

所述作業(yè)控制臺與焰彈播撒裝置進行實時數(shù)據(jù)通訊，通過檢測所述焰彈播撒裝置內(nèi)的焰彈內(nèi)阻得到焰彈的有無信息，采用不同顏色實時顯示所述焰彈播撒裝置內(nèi)焰彈的數(shù)量和狀態(tài)；

所述作業(yè)控制臺與液態(tài)CO₂播撒裝置進行實時數(shù)據(jù)通訊，獲取所述液態(tài)CO₂播撒裝置內(nèi)CO₂氣瓶的數(shù)量、狀態(tài)、CO₂濃度和CO₂壓力信息，實時顯示所述液態(tài)CO₂播撒裝置內(nèi)CO₂氣瓶的數(shù)量、狀態(tài)、CO₂濃度和CO₂壓力；

同時，機載攝像頭實時采集所述焰條播撒裝置、所述焰彈播撒裝置、所述液態(tài)CO₂播撒裝置播撒作業(yè)的視頻信息，并將視頻信息傳輸至所述作業(yè)控制臺，所述作業(yè)控制臺對傳輸來的視頻信息進行監(jiān)控并存儲。

作為本發(fā)明進一步的改進，步驟2還包括：

多普勒雷達獲取作業(yè)區(qū)域的經(jīng)緯度信息，并將該經(jīng)緯度信息傳輸至所述遠程控制中心；

微波輻射計獲取作業(yè)區(qū)域的高度信息，并將該高度信息傳輸至所述遠程控制中心；

所述遠程控制中心接收來自所述多普勒雷達的經(jīng)緯度信息、來自所述微波輻射計的高度信息和來自所述作業(yè)控制臺的云層氣象信息，確定作業(yè)區(qū)域。

本發(fā)明的有益效果為：

1、本系統(tǒng)可安裝于大部分中小型飛機上進行使用，集探測和作業(yè)一體化；

2、激光探測設備能夠探測云物理微觀特征，即測量大氣中2～6200μm范圍的粒子譜分布，并能給出25～6200μm粒子的二維圖像，利用這些云層粒子的探測信息可以有效的識別人工增雨作業(yè)區(qū)；

3、機載作業(yè)播撒裝置包括機載焰條播撒裝置、機載焰彈播撒裝置以及機載液態(tài)CO₂播撒裝置，根據(jù)不同的催化作業(yè)條件，播撒與之相適應的催化劑；

4、作業(yè)控制臺可根據(jù)激光探測設備探測的云物理微觀特征，判定符合催化條件的作業(yè)區(qū)，可有效的控制機載作業(yè)播撒裝置進行20～40路焰條、160～220路焰彈、4瓶液態(tài)CO₂的播撒，高智能化、高效率的完成人工增雨整個業(yè)務流程。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的一種人工增雨飛機探測作業(yè)系統(tǒng)的示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例的作業(yè)控制臺連接示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例的綜合控制面板的示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例的手動控制器的示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例的右煙彈執(zhí)行控制器或左煙彈執(zhí)行控制器的示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例的焰條執(zhí)行控制器的示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例的液態(tài)CO₂執(zhí)行控制器的示意圖。

具體實施方式

下面通過具體的實施例并結合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細描述。

實施例1，如圖1所示，本發(fā)明實施例的一種人工增雨飛機探測作業(yè)系統(tǒng)，包括：激光探測設備、機載作業(yè)播撒裝置、機載攝像頭、作業(yè)控制臺和供配電設備。激光探測設備安裝在單個機翼下方，機載作業(yè)播撒裝置安裝在飛機機艙外部，機載攝像頭安裝在飛機外部，兩個機載攝像頭對稱安裝在飛機左右兩側，作業(yè)控制臺安裝在飛機機艙內(nèi)部前部，供配電設備安裝在飛機機艙內(nèi)部前部。

作業(yè)控制臺通過多路RS485接口與激光探測設備通信連接，激光探測設備探測云層氣象信息，并將這些探測到的氣象信息實時傳輸至作業(yè)控制臺。

作業(yè)控制臺通過RS485接口與機載作業(yè)播撒裝置雙向通信連接，作業(yè)控制臺根據(jù)采集到的氣象數(shù)據(jù)下發(fā)播撒作業(yè)的控制指令給機載作業(yè)播撒裝置，機載作業(yè)播撒裝置接收控制指令后進行播撒作業(yè)，作業(yè)控制臺獲取機載作業(yè)播撒裝置的實時作業(yè)信息，并同時對這些實時作業(yè)信息進行監(jiān)控和顯示。

作業(yè)控制臺通過RS485接口與機載攝像頭雙向通信連接，機載攝像頭實時采集機載作業(yè)播撒裝置播撒作業(yè)的視頻信息，并將視頻信息傳輸至作業(yè)控制臺，作業(yè)控制臺對傳輸來的視頻信息進行監(jiān)控并存儲。

供配電設備與激光探測設備、作業(yè)控制臺、機載作業(yè)播撒裝置、機載攝像頭分別通過電纜連接；供配電設備為激光探測設備、作業(yè)控制臺、機載作業(yè)播撒裝置、機載攝像頭提供電源。

具體的，機載作業(yè)播撒裝置包括對稱安裝在兩個飛機機翼下方的焰條播撒裝置、對稱安裝在飛機機身外部兩側的焰彈播撒裝置以及安裝在飛機機艙內(nèi)部后部的液態(tài)CO₂播撒裝置。

作業(yè)控制臺通過RS485接口與焰條播撒裝置雙向通信連接，焰條播撒裝置根據(jù)控制指令對不同的作業(yè)區(qū)域選取不同種類、不同數(shù)量的焰條同時或分時進行播撒，同時，作業(yè)控制臺通過檢測焰條播撒裝置內(nèi)的焰條內(nèi)阻得到焰條的有無和種類信息，采用不同顏色實時顯示焰條播撒裝置內(nèi)焰條的數(shù)量、種類和工作狀態(tài)。

作業(yè)控制臺通過RS485接口與焰彈播撒裝置雙向通信連接，焰彈播撒裝置根據(jù)控制指令對作業(yè)區(qū)域選取不同數(shù)量的焰彈依次進行播撒，同時，作業(yè)控制臺通過檢測焰彈播撒裝置內(nèi)的焰彈內(nèi)阻得到焰彈的有無信息，采用不同顏色實時顯示焰彈播撒裝置內(nèi)焰彈的數(shù)量和工作狀態(tài)。

作業(yè)控制臺通過RS485接口與液態(tài)CO₂播撒裝置雙向通信連接，液態(tài)CO₂播撒裝置根據(jù)控制指令對作業(yè)區(qū)域選取不同的CO₂氣瓶依次進行播撒，同時，作業(yè)控制臺獲取液態(tài)CO₂播撒裝置內(nèi)CO₂氣瓶的數(shù)量、狀態(tài)、CO₂濃度和CO₂壓力信息，實時顯示液態(tài)CO₂播撒裝置內(nèi)CO₂氣瓶的數(shù)量、狀態(tài)、CO₂濃度和CO₂壓力等信息，在故障情況下給出告警信息。

具體的，激光探測設備包括安裝在單個機翼下方的機載激光云粒子譜儀、激光云粒子成像儀以及激光降水粒子成像儀，機載激光云粒子譜儀、激光云粒子成像儀以及激光降水粒子成像儀均內(nèi)置獨立探頭。

作業(yè)控制臺通過三路RS485接口分別與機載激光云粒子譜儀、激光云粒子成像儀以及激光降水粒子成像儀通信連接，探測云層中云粒子譜分布數(shù)據(jù)、云粒子濃度、云粒子直徑、含水量、空氣溫度、氣壓、相對濕度。

如圖2所示，作業(yè)控制臺包括作業(yè)控制殼體，作業(yè)控制殼體上設有液晶顯示屏、手動控制器和綜合控制面板，作業(yè)控制殼體內(nèi)設有工控機和播撒裝置控制電路板。其中，如圖3所示，播撒裝置控制電路板上設有右煙彈執(zhí)行控制器、左煙彈執(zhí)行控制器、焰條執(zhí)行控制器和液態(tài)CO₂執(zhí)行控制器，如圖4所示，手動控制器負責總的開關按鍵、手動自動切換和顯示相關狀態(tài)，設有多個信號指示燈和多個操作按鍵；綜合控制面板分別顯示各個模塊的狀態(tài)和手動操控各個模塊的不同功能，設有用于顯示右煙彈執(zhí)行控制器、左煙彈執(zhí)行控制器、焰條執(zhí)行控制器的三個燈組組成的LED點陣屏、用于顯示液態(tài)CO₂執(zhí)行控制器狀態(tài)的四個燈條組成的LED條狀屏、多個指示燈和多個操作按鍵。

液晶顯示屏與工控機通信連接，手動控制器與播撒裝置控制電路板雙向通信連接，播撒裝置控制電路板通過四路RS485接口與工控機雙向通信連接，播撒裝置控制電路板通過四路RS485接口與信號轉換盒雙向通信連接，播撒裝置控制電路板與綜合控制面板通信連接。

工控機下發(fā)控制指令并通過四路RS485信號發(fā)出或手動控制器下發(fā)控制指令并通過五路擊發(fā)信號發(fā)出，播撒裝置控制電路板接收到控制指令后，通過四路RS485信號發(fā)出至信號轉換盒，信號轉換盒將收到的控制指令發(fā)送至播撒裝置控制電路板上的右煙彈執(zhí)行控制器、左煙彈執(zhí)行控制器、焰條執(zhí)行控制器和液態(tài)CO₂執(zhí)行控制器，播撒裝置控制電路板接收到控制指令后進行響應，并將響應信息反饋至信號轉換盒，轉換盒將響應信號發(fā)送至綜合控制面板，綜合控制面板根據(jù)響應信號，分別顯示右煙彈執(zhí)行控制器、左煙彈執(zhí)行控制器、焰條執(zhí)行控制器和液態(tài)CO₂執(zhí)行控制器的狀態(tài)。

如圖5所示，右煙彈執(zhí)行控制器或左煙彈執(zhí)行控制器包括DC-DC變換器模塊、電源板、DC-DC變換模塊、110點LED點陣屏、點陣屏驅動模塊、MCU中心處理器、第一串口適配器、第二串口適配器、485隔離器、狀態(tài)指示及查詢驅動模塊。DC-DC變換器模塊與電源板電連接，電源板與DC-DC 變換模塊和110點LED點陣屏電連接；DC-DC變換模塊與點陣屏驅動模塊、MCU中心處理器和狀態(tài)指示及查詢驅動模塊電連接；手動控制器與通過五路RS485接口與MCU中心處理器通信連接；工控機與第一串口適配器雙向通信連接，第一串口適配器通過RS485接口與MCU中心處理器雙向通信連接；信號轉換盒通過485隔離器與第二串口適配器雙向通信連接，第二串口適配器通過RS485接口與MCU中心處理器雙向通信連接；MCU中心處理器與點陣屏驅動模塊通信連接，點陣屏驅動模塊與110點LED點陣屏通信連接；MCU中心處理器與狀態(tài)指示及查詢驅動模塊通信連接，狀態(tài)指示及查詢驅動模塊與綜合控制面板通信連接。

左半部分是電源轉換部分，電源進入控制器以后經(jīng)過轉換給各個功能模塊。整個控制器以MCU中心處理器為核心。手動擊發(fā)器的指令通過I/O信號輸入到MCU中心處理器中進行處理。MCU中心處理器與工控機通信為RS485信號，采用串口適配器來配對通信。由于信號轉換盒和執(zhí)行控制器的距離較長，采用485隔離器隔離信號后可以長距離傳輸通信數(shù)據(jù)。顯示部分采取LED點陣屏來顯示，電路中需要相應的驅動電路和供電線路。其他的開關量和指示燈經(jīng)驅動后輸入MCU中心處理器的I/O端口處理。

供配電設備提供的電源進入DC-DC變換器模塊變換后進入電源板，電源板為DC-DC變換模塊和110點LED點陣屏提供電源，DC-DC變換模塊變換后的電源為點陣屏驅動模塊、MCU中心處理器和狀態(tài)指示及查詢驅動模塊提供電源；手動擊發(fā)器的指令通過I/O信號輸入到MCU中心處理器中進行處理；工控機通過第一串口適配器與MCU中心處理器進行RS485信號的配對通信；信號轉換盒通過第二串口適配器與MCU中心處理器進行RS485信號的配對通信；MCU中心處理器驅動點陣屏驅動模塊后驅動110點LED點陣屏點亮；MCU中心處理器驅動狀態(tài)指示及查詢驅動模塊后驅動指示燈和操作按鍵。

如圖6所示，焰條執(zhí)行控制器包括DC-DC變換器模塊、電源板、DC-DC變換模塊、40點LED點陣屏、點陣屏驅動模塊、MCU中心處理器、第一串口適配器、第二串口適配器、485隔離器、狀態(tài)指示及查詢驅動模塊。

DC-DC變換器模塊與電源板電連接，電源板與DC-DC變換模塊和40點LED點陣屏電連接；DC-DC變換模塊與點陣屏驅動模塊、MCU中心處理器和狀態(tài)指示及查詢驅動模塊電連接；手動控制器與通過RS485接口與MCU中心處理器通信連接；工控機與第一串口適配器雙向通信連接，第一串口適配器通過RS485接口與MCU中心處理器雙向通信連接；信號轉換盒通過485隔離器與第二串口適配器雙向通信連接，第二串口適配器通過RS485接口與MCU中心處理器雙向通信連接；MCU中心處理器與點陣屏驅動模塊通信連接，點陣屏驅動模塊與110點LED點陣屏通信連接；MCU中心處理器與狀態(tài)指示及查詢驅動模塊通信連接，狀態(tài)指示及查詢驅動模塊與綜合控制面板通信連接。

左半部分也是電源部分，電源進入控制器以后經(jīng)過轉換給各個功能模塊。控制器上有一片MCU作為中心處理器。主要是發(fā)送接收工控機和信號轉換盒的信號，其余的信號由其他功能模塊發(fā)出，通過I/O端口進入MCU進行處理。顯示部分是一個40點的LED點陣屏，采用譯碼等措施進行驅動，并由外部單獨供電。

供配電設備提供的電源進入DC-DC變換器模塊變換后進入電源板，電源板為DC-DC變換模塊和40點LED點陣屏提供電源，DC-DC變換模塊變換后的電源為點陣屏驅動模塊、MCU中心處理器和狀態(tài)指示及查詢驅動模塊提供電源；手動擊發(fā)器的指令通過I/O信號輸入到MCU中心處理器中進行處理；工控機通過第一串口適配器與MCU中心處理器進行RS485信號的配對通信；信號轉換盒通過第二串口適配器與MCU中心處理器進行RS485信號的配對通信；MCU中心處理器驅動點陣屏驅動模塊后驅動40點LED點陣屏點亮。MCU中心處理器驅動狀態(tài)指示及查詢驅動模塊后驅動指示燈和操作按鍵。

如圖7所示，液態(tài)CO₂執(zhí)行控制器包括DC-DC變換器模塊、電源板、LED條狀屏、條狀屏驅動模塊、MCU中心處理器、第一串口適配器、第二串口適配器、485隔離器、狀態(tài)指示及查詢驅動模塊。DC-DC變換器模塊與電源板電連接，電源板與LED條狀屏、條狀屏驅動模塊、MCU中心處理器和狀態(tài)指示及查詢驅動模塊電連接；工控機與第一串口適配器雙向通信連接，第一串口適配器通過RS485接口與MCU中心處理器雙向通信連接；信號轉換盒通過485隔離器與第二串口適配器雙向通信連接，第二串口適配器通過RS485接口與MCU中心處理器雙向通信連接；MCU中心處理器與條狀屏驅動模塊通信連接，條狀屏驅動模塊與LED條狀屏通信連接；MCU中心處理器與狀態(tài)指示及查詢驅動模塊通信連接，狀態(tài)指示及查詢驅動模塊與綜合控制面板通信連接。

左半部分也是電源部分，電源進入控制器以后經(jīng)過轉換給各個功能模塊。同樣是采取MCU集中控制，加入了液態(tài)二氧化碳特有的功能按鍵和指示燈，把擊發(fā)按鍵去掉換成由面板上的按鍵來操控。顯示模塊改為條狀屏模塊，顯示更為直觀，貼近液態(tài)二氧化碳的實際運用情況。由于液態(tài)二氧化碳采取LED條狀屏，供電為直接5伏供電，不需要在轉換電平，直接一次轉換就可以滿足要求。

供配電設備提供的電源進入DC-DC變換器模塊變換后進入電源板，電源板為LED條狀屏、條狀屏驅動模塊、MCU中心處理器和狀態(tài)指示及查詢驅動模塊提供電源；工控機通過第一串口適配器與MCU中心處理器進行RS485信號的配對通信；信號轉換盒通過第二串口適配器與MCU中心處理器進行RS485信號的配對通信；MCU中心處理器驅動條狀屏驅動模塊后驅動LED條狀屏點亮；MCU中心處理器驅動狀態(tài)指示及查詢驅動模塊后驅動指示燈和操作按鍵。

進一步的，為了提高播撒作業(yè)的準確度，人工增雨飛機探測作業(yè)系統(tǒng)還包括地面的遠程控制中心、微波輻射計、多普勒雷達。微波輻射計和多普勒雷達安裝在遠程控制中心外，微波輻射計和多普勒雷達與遠程控制中心通信連接，同時，遠程控制中心與作業(yè)控制臺通過衛(wèi)星信號雙向通信連接。多普勒雷達獲取作業(yè)區(qū)域的經(jīng)緯度信息，并將該經(jīng)緯度信息傳輸至遠程控制中心。微波輻射計獲取作業(yè)區(qū)域的高度信息，并將該高度信息傳輸至遠程控制中心。遠程控制中心接收來自多普勒雷達的經(jīng)緯度信息、來自微波輻射計的高度信息和來自作業(yè)控制臺的云層氣象信息，確定最佳的作業(yè)區(qū)域及播撒作業(yè)信息。

實施例2，本發(fā)明還提供了一種人工增雨飛機探測作業(yè)方法，該方法包括以下步驟：

步驟1，激光探測設備探測云層氣象信息，包括云層中云粒子譜分布數(shù)據(jù)、云粒子濃度、云粒子直徑、含水量、冰晶數(shù)、空氣溫度、氣壓、相對濕度，并將這些探測到的氣象信息實時傳輸至作業(yè)控制臺；

步驟2，激光探測設備根據(jù)含水量和冰晶數(shù)判斷是否具備作業(yè)條件，當探測到云層中含水量較高、冰晶數(shù)目較少時，則判斷為可作業(yè)區(qū)域，具體包括：

步驟201，根據(jù)激光探測設備探測的氣象信息判斷空氣溫度是否≤0℃，如果是則進行步驟202，反之繼續(xù)進行步驟201；

步驟202，計算云層的實際水汽壓e是否大于等于冰面飽和水汽壓E_i，即云層中過冷水含量是否為飽和或過飽和狀態(tài)，如果是則該云層區(qū)域為作業(yè)區(qū)域，反之進行步驟201；

步驟3，激光探測設備根據(jù)云層的空氣溫度，確定播撒作業(yè)信息，作業(yè)控制臺下發(fā)播撒作業(yè)的控制指令給機載作業(yè)播撒裝置，判斷條件具體包括：

當空氣溫度低于-6℃時，機載作業(yè)播撒裝置播撒冷云催化劑，包括碘化銀焰條或碘化銀焰彈催化劑；

當空氣溫度介于-6℃和0℃之間時，機載作業(yè)播撒裝置播撒液態(tài)CO₂播撒劑，包括液氨或干冰；

當空氣溫度高于0℃時，機載作業(yè)播撒裝置播撒暖云催化劑，即吸濕性焰劑，包括霧焰條或霧焰彈催化劑；

步驟4，焰條播撒裝置根據(jù)控制指令對不同的作業(yè)區(qū)域選取不同種類、不同數(shù)量的焰條同時或分時進行播撒；

焰彈播撒裝置根據(jù)控制指令對作業(yè)區(qū)域選取不同數(shù)量的焰彈依次進行播撒；

液態(tài)CO₂播撒裝置根據(jù)控制指令對作業(yè)區(qū)域選取不同的CO₂氣瓶依次進行播撒；

步驟5，作業(yè)控制臺與焰條播撒裝置進行實時數(shù)據(jù)通訊，通過檢測焰條播撒裝置內(nèi)的焰條內(nèi)阻獲取焰條的有無和種類信息，采用不同顏色實時顯示焰條播撒裝置內(nèi)焰條的數(shù)量、種類和狀態(tài)；

作業(yè)控制臺與焰彈播撒裝置進行實時數(shù)據(jù)通訊，通過檢測焰彈播撒裝置內(nèi)的焰彈內(nèi)阻得到焰彈的有無信息，采用不同顏色實時顯示焰彈播撒裝置內(nèi)焰彈的數(shù)量和狀態(tài)；

作業(yè)控制臺與液態(tài)CO₂播撒裝置進行實時數(shù)據(jù)通訊，獲取液態(tài)CO₂播撒裝置內(nèi)CO₂氣瓶的數(shù)量、狀態(tài)、CO₂濃度和CO₂壓力信息，實時顯示液態(tài)CO₂播撒裝置內(nèi)CO₂氣瓶的數(shù)量、狀態(tài)、CO₂濃度和CO₂壓力；

同時，機載攝像頭實時采集焰條播撒裝置、焰彈播撒裝置、液態(tài)CO₂播撒裝置播撒作業(yè)的視頻信息，并將視頻信息傳輸至作業(yè)控制臺，作業(yè)控制臺對傳輸來的視頻信息進行監(jiān)控并存儲。

進一步的，為了提高播撒作業(yè)的準確度，步驟2還包括：

多普勒雷達獲取作業(yè)區(qū)域的經(jīng)緯度信息，并將該經(jīng)緯度信息傳輸至遠程控制中心；

微波輻射計獲取作業(yè)區(qū)域的高度信息，并將該高度信息傳輸至遠程控制中心；

遠程控制中心接收來自多普勒雷達的經(jīng)緯度信息、來自微波輻射計的高度信息和來自作業(yè)控制臺的云層氣象信息，確定作業(yè)區(qū)域。

本發(fā)明的人工增雨飛機探測作業(yè)系統(tǒng)由激光探測設備、作業(yè)控制臺、機載作業(yè)播撒裝置、機載攝像頭、供配電設備組成，其中激光探測設備包括機載激光云粒子譜儀、激光云粒子成像儀以及激光降水粒子成像儀在內(nèi)的三個獨立探頭，組成了一套完整的機載云粒子探測系統(tǒng)，可安裝于大部分中小型飛機上進行使用。激光探測設備能夠探測云物理微觀特征，即測量大氣中2～6200μm范圍的粒子譜分布，并能給出25～6200μm粒子的二維圖像，利用這些云層粒子的探測信息可以有效的識別人工增雨作業(yè)區(qū)；機載作業(yè)播撒裝置包括機載焰條播撒裝置、機載焰彈播撒裝置以及機載液態(tài)CO₂播撒裝置，根據(jù)不同的催化作業(yè)條件，播撒與之相適應的催化劑；作業(yè)控制臺安裝于機艙內(nèi)部，通過電纜與外部設備進行連接，可根據(jù)激光探測設備探測的云物理微觀特征，判定符合催化條件的作業(yè)區(qū)，可有效的控制機載作業(yè)播撒裝置進行20～40路焰條、160～220路焰彈、4瓶液態(tài)CO₂的播撒，高智能化、高效率的完成人工增雨整個業(yè)務流程。

其中，作業(yè)控制臺能夠通過數(shù)字化通訊接口與焰條播撒裝置、焰彈播撒裝置、液態(tài)CO₂播撒裝置進行雙向數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)對焰條、焰彈、液態(tài)CO₂播撒的控制及狀態(tài)顯示，飛機外部安裝激光探測設備、監(jiān)控用機載攝像頭，采集機外的大氣信息，采集焰條、焰彈狀態(tài)的視頻信息；作業(yè)控制臺能夠實時顯示探測信息和視頻信息。

激光探測設備包括激光云粒子譜儀、云粒子成像儀、降水粒子成像儀三個裝置，主要用來探測云層中云粒子譜分布數(shù)據(jù)、數(shù)濃度、粒子直徑、含水量等氣象信息，附加測量值包括空氣溫度、氣壓、相對濕度等，采用24～32VDC供電方式，將探測信息實時傳輸給作業(yè)控制臺。

作業(yè)控制臺通過RS485接口與安裝于機艙尾部的液態(tài)CO₂播撒裝置進行數(shù)據(jù)交互；通過RS485接口與安裝于飛機左右兩側的機載焰條播撒器進行數(shù)據(jù)交互；通過RS485接口與安裝于飛機左右兩側的機載焰彈播撒器進行數(shù)據(jù)交互；通過RS485接口與安裝于飛機左右兩側的機載攝像頭進行數(shù)據(jù)交互；通過多路RS485接口與安裝于飛機左右兩側的激光探測裝備進行數(shù)據(jù)交互。

作業(yè)控制臺可以采用手動操作或自動操作。在自動控制模式下，控制指令由工控機通過4路RS485信號發(fā)出，四個執(zhí)行控制器收到指令后，解析相關的協(xié)議內(nèi)容并轉發(fā)到信號轉換盒，信號轉換盒再把收到的指令對應的發(fā)送到四個模塊的控制器，控制器收到指令后進行響應并將信息反饋回傳到信號轉換盒，再從轉換盒發(fā)送給綜合控制面板。在手動控制模式下，控制信號通過圖中的查詢或開啟關閉按鍵輸入，經(jīng)過四個控制器的處理轉換為可用的RS485信號輸出到信號轉換盒，然后再按照上述方向回傳?；貍鞯男畔⑼ㄟ^上圖的指示燈和點陣屏顯示。在手動控制模式下，手動擊發(fā)時信號通過手動控制器輸入，四個控制器處理后傳輸給信號轉換盒分別進行處理。

本系統(tǒng)搭載激光探測裝備可實時監(jiān)測并顯示觀測的各種云物理參量，包括不同直徑大小的粒子數(shù)濃度、含水量、云中溫度等，還可顯示粒子的圖像。作業(yè)控制臺實時接收探測信息，形成催化作業(yè)決策信息，將待作業(yè)云層分為可作業(yè)區(qū)域和不可作業(yè)區(qū)域，其中可作業(yè)區(qū)域又分為作業(yè)最佳區(qū)和作業(yè)較佳區(qū)域，飛機操作人員依據(jù)這些信息，將飛機飛到作業(yè)最佳區(qū)域，自動控制播撒哪種催化劑。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。