一种人工增雨飞机探测作业系统的制作方法

本发明涉及人工增雨设备技术领域，具体而言，涉及一种人工增雨飞机探测作业系统。

背景技术：

人工影响天气技术是指为避免或者减轻气象灾害，合理利用气候资源，在适当条件下通过科技手段对局部天气的物理、化学过程进行人工影响，使其向着有利于人类生活的方向发展。人工影响天气是人工增雨、人工防雹、人工消云、人工防霜和人工抑制雷电等的总称，其中开展最多的是人工增雨。人工增雨主要是根据不同云层的物理特性，选择合适时机，人为向云层中播撒催化剂，促进云滴迅速凝结或碰并增大形成雨滴降落到地面。

大量研究实验证明，对于适合人工增雨的云，在适当的部位适当时机采用适当的催化方法可以达到增加降雨的目的。人工增雨作业掌握和使用不当就会使实际效果大大降低，在特殊情况下还能出现负效果。因此，判定精准的催化条件和掌握正确的作业方法是人工增雨的关键。

目前，世界人工增雨飞机作业过程主要依赖地面指挥中心给出作业区域，通过地基探测设备(主要为气象雷达)探测出作业区域，然后地面指挥中心将探测信息发送给飞机，指挥飞机飞到作业区域开始播撒催化剂，在气象目标探测、识别和最终播撒作业之间严重依赖地面人员操控。目前来说，我国飞机作业均不具备实时云层信息精确探测、作业时机自主判定及智能化作业的功能，且机载设备大多都是从国外进口，多数是不匹配、不成套，作业过程完全依赖现场人员的监控及手动操作。在实际业务工作中，不具备从探测信息直接转化为催化作业的智能化功能。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种集探测和作业一体化的人工增雨飞机探测作业系统。

本发明提供了一种人工增雨飞机探测作业系统，包括：

激光探测设备，其安装在单个机翼下方；

机载作业播撒装置，其安装在飞机机舱外部；

机载摄像头，其安装在飞机外部，两个所述机载摄像头对称安装在飞机左右两侧；

作业控制台，其安装在飞机机舱内部前部；

供配电设备，其安装在飞机机舱内部前部；

其中，

所述作业控制台通过多路RS485接口与所述激光探测设备通信连接，所述激光探测设备探测云层气象信息，并将这些探测到的气象信息实时传输至所述作业控制台；

所述作业控制台通过RS485接口与所述机载作业播撒装置双向通信连接，所述作业控制台根据采集到的气象数据下发播撒作业的控制指令给所述机载作业播撒装置，所述机载作业播撒装置接收控制指令后进行播撒作业，所述作业控制台获取所述机载作业播撒装置的实时作业信息，并同时对这些实时作业信息进行监控和显示；

所述作业控制台通过RS485接口与所述机载摄像头双向通信连接，所述机载摄像头实时采集所述机载作业播撒装置播撒作业的视频信息，并将视频信息传输至所述作业控制台，所述作业控制台对传输来的视频信息进行监控并存储；

所述供配电设备与所述激光探测设备、所述作业控制台、所述机载作业播撒装置、所述机载摄像头分别通过电缆连接；所述供配电设备为所述激光探测设备、所述作业控制台、所述机载作业播撒装置、所述机载摄像头提供电源。

作为本发明进一步的改进，所述机载作业播撒装置包括对称安装在两个飞机机翼下方的焰条播撒装置、对称安装在飞机机身外部两侧的焰弹播撒装置以及安装在飞机机舱内部后部的液态CO₂播撒装置；

所述作业控制台通过RS485接口与所述焰条播撒装置双向通信连接，所述焰条播撒装置根据控制指令对不同的作业区域选取不同种类、不同数量的焰条同时或分时进行播撒，同时，所述作业控制台通过检测所述焰条播撒装置内的焰条内阻得到焰条的有无和种类信息，实时显示所述焰条播撒装置内焰条的数量、种类和状态；

所述作业控制台通过RS485接口与所述焰弹播撒装置双向通信连接，所述焰弹播撒装置根据控制指令对作业区域选取不同数量的焰弹依次进行播撒，同时，所述作业控制台通过检测所述焰弹播撒装置内的焰弹内阻得到焰弹的有无信息，实时显示所述焰弹播撒装置内焰弹的数量和状态；

所述作业控制台通过RS485接口与所述液态CO₂播撒装置双向通信连接，所述液态CO₂播撒装置根据控制指令对作业区域选取不同的CO₂气瓶依次进行播撒，同时，所述作业控制台获取所述液态CO₂播撒装置内CO₂气瓶的数量、状态、CO₂浓度和CO₂压力信息，实时显示所述液态CO₂播撒装置内CO₂气瓶的数量、状态、CO₂浓度和CO₂压力。

作为本发明进一步的改进，所述激光探测设备包括安装在单个机翼下方的机载激光云粒子谱仪、激光云粒子成像仪以及激光降水粒子成像仪，所述机载激光云粒子谱仪、所述激光云粒子成像仪以及所述激光降水粒子成像仪均内置独立探头；

所述作业控制台通过三路RS485接口分别与所述机载激光云粒子谱仪、所述激光云粒子成像仪以及所述激光降水粒子成像仪通信连接，探测云层中云粒子谱分布数据、云粒子浓度、云粒子直径、含水量、空气温度、气压、相对湿度。

作为本发明进一步的改进，所述作业控制台包括作业控制壳体，所述作业控制壳体上设有液晶显示屏、手动控制器和综合控制面板，所述作业控制壳体内设有工控机和播撒装置控制电路板；

其中，所述播撒装置控制电路板上设有右烟弹执行控制器、左烟弹执行控制器、焰条执行控制器和液态CO₂执行控制器，所述手动控制器上设有多个信号指示灯和多个操作按键，所述综合控制面板上设有用于显示所述右烟弹执行控制器、所述左烟弹执行控制器、所述焰条执行控制器的三个灯组组成的LED点阵屏、用于显示所述液态CO₂执行控制器状态的四个灯条组成的LED条状屏、多个指示灯和多个操作按键；

所述液晶显示屏与所述工控机通信连接，所述手动控制器与所述播撒装置控制电路板双向通信连接，所述播撒装置控制电路板通过四路RS485接口与所述工控机双向通信连接，所述播撒装置控制电路板通过四路RS485接口与所述信号转换盒双向通信连接，所述播撒装置控制电路板与所述综合控制面板通信连接；

所述工控机下发控制指令并通过四路RS485信号发出或所述手动控制器下发控制指令并通过五路击发信号发出，所述播撒装置控制电路板接收到控制指令后，通过四路RS485信号发出至所述信号转换盒，所述信号转换盒将收到的控制指令发送至所述播撒装置控制电路板上的右烟弹执行控制器、左烟弹执行控制器、焰条执行控制器和液态CO2执行控制器，所述播撒装置控制电路板接收到控制指令后进行响应，并将响应信息反馈至所述信号转换盒，所述转换盒将响应信号发送至所述综合控制面板，所述综合控制面板根据响应信号，分别显示所述右烟弹执行控制器、所述左烟弹执行控制器、所述焰条执行控制器和所述液态CO₂执行控制器的状态。

作为本发明进一步的改进，所述右烟弹执行控制器或所述左烟弹执行控制器包括DC-DC变换器模块、电源板、DC-DC变换模块、110点LED点阵屏、点阵屏驱动模块、MCU中心处理器、第一串口适配器、第二串口适配器、485隔离器、状态指示及查询驱动模块；

所述DC-DC变换器模块与所述电源板电连接，所述电源板与所述DC-DC变换模块和所述110点LED点阵屏电连接；所述DC-DC变换模块与所述点阵屏驱动模块、所述MCU中心处理器和所述状态指示及查询驱动模块电连接；所述手动控制器与通过五路RS485接口与所述MCU中心处理器通信连接；所述工控机与所述第一串口适配器双向通信连接，所述第一串口适配器通过RS485接口与所述MCU中心处理器双向通信连接；所述信号转换盒通过所述485隔离器与所述第二串口适配器双向通信连接，所述第二串口适配器通过RS485接口与所述MCU中心处理器双向通信连接；所述MCU中心处理器与所述点阵屏驱动模块通信连接，所述点阵屏驱动模块与所述110点LED点阵屏通信连接；所述MCU中心处理器与所述状态指示及查询驱动模块通信连接，所述状态指示及查询驱动模块与所述综合控制面板通信连接；

所述供配电设备提供的电源进入所述DC-DC变换器模块变换后进入所述电源板，所述电源板为所述DC-DC变换模块和所述110点LED点阵屏提供电源，所述DC-DC变换模块变换后的电源为所述点阵屏驱动模块、所述MCU中心处理器和所述状态指示及查询驱动模块提供电源；所述手动击发器的指令通过I/O信号输入到所述MCU中心处理器中进行处理；所述工控机通过所述第一串口适配器与所述MCU中心处理器进行RS485信号的配对通信；所述信号转换盒通过所述第二串口适配器与所述MCU中心处理器进行RS485信号的配对通信；所述MCU中心处理器驱动所述点阵屏驱动模块后驱动所述110点LED点阵屏点亮；所述MCU中心处理器驱动所述状态指示及查询驱动模块后驱动指示灯和操作按键。

作为本发明进一步的改进，所述焰条执行控制器包括DC-DC变换器模块、电源板、DC-DC变换模块、40点LED点阵屏、点阵屏驱动模块、MCU中心处理器、第一串口适配器、第二串口适配器、485隔离器、状态指示及查询驱动模块；

所述DC-DC变换器模块与所述电源板电连接，所述电源板与所述DC-DC变换模块和所述40点LED点阵屏电连接；所述DC-DC变换模块与所述点阵屏驱动模块、所述MCU中心处理器和所述状态指示及查询驱动模块电连接；所述手动控制器与通过RS485接口与所述MCU中心处理器通信连接；所述工控机与所述第一串口适配器双向通信连接，所述第一串口适配器通过RS485接口与所述MCU中心处理器双向通信连接；所述信号转换盒通过所述485隔离器与所述第二串口适配器双向通信连接，所述第二串口适配器通过RS485接口与所述MCU中心处理器双向通信连接；所述MCU中心处理器与所述点阵屏驱动模块通信连接，所述点阵屏驱动模块与所述110点LED点阵屏通信连接；所述MCU中心处理器与所述状态指示及查询驱动模块通信连接，所述状态指示及查询驱动模块与所述综合控制面板通信连接；

所述供配电设备提供的电源进入所述DC-DC变换器模块变换后进入所述电源板，所述电源板为所述DC-DC变换模块和所述40点LED点阵屏提供电源，所述DC-DC变换模块变换后的电源为所述点阵屏驱动模块、所述MCU中心处理器和所述状态指示及查询驱动模块提供电源；所述手动击发器的指令通过I/O信号输入到所述MCU中心处理器中进行处理；所述工控机通过所述第一串口适配器与所述MCU中心处理器进行RS485信号的配对通信；所述信号转换盒通过所述第二串口适配器与所述MCU中心处理器进行RS485信号的配对通信；所述MCU中心处理器驱动所述点阵屏驱动模块后驱动所述40点LED点阵屏点亮；所述MCU中心处理器驱动所述状态指示及查询驱动模块后驱动指示灯和操作按键。

作为本发明进一步的改进，所述液态CO₂执行控制器包括DC-DC变换器模块、电源板、LED条状屏、条状屏驱动模块、MCU中心处理器、第一串口适配器、第二串口适配器、485隔离器、状态指示及查询驱动模块；

所述DC-DC变换器模块与所述电源板电连接，所述电源板与所述LED条状屏、所述条状屏驱动模块、所述MCU中心处理器和所述状态指示及查询驱动模块电连接；所述工控机与所述第一串口适配器双向通信连接，所述第一串口适配器通过RS485接口与所述MCU中心处理器双向通信连接；所述信号转换盒通过所述485隔离器与所述第二串口适配器双向通信连接，所述第二串口适配器通过RS485接口与所述MCU中心处理器双向通信连接；所述MCU中心处理器与所述条状屏驱动模块通信连接，所述条状屏驱动模块与所述LED条状屏通信连接；所述MCU中心处理器与所述状态指示及查询驱动模块通信连接，所述状态指示及查询驱动模块与所述综合控制面板通信连接；

所述供配电设备提供的电源进入所述DC-DC变换器模块变换后进入所述电源板，所述电源板为所述LED条状屏、所述条状屏驱动模块、所述MCU中心处理器和所述状态指示及查询驱动模块提供电源；所述工控机通过所述第一串口适配器与所述MCU中心处理器进行RS485信号的配对通信；所述信号转换盒通过所述第二串口适配器与所述MCU中心处理器进行RS485信号的配对通信；所述MCU中心处理器驱动所述条状屏驱动模块后驱动所述LED条状屏点亮；所述MCU中心处理器驱动所述状态指示及查询驱动模块后驱动指示灯和操作按键。

作为本发明进一步的改进，所述人工增雨飞机探测作业系统还包括地面的远程控制中心、微波辐射计、多普勒雷达，所述微波辐射计和所述多普勒雷达安装在所述远程控制中心外，所述微波辐射计和所述多普勒雷达与所述远程控制中心通信连接，同时，所述远程控制中心与所述作业控制台通过卫星信号双向通信连接；

所述多普勒雷达获取作业区域的经纬度信息，并将该经纬度信息传输至所述远程控制中心；

所述微波辐射计获取作业区域的高度信息，并将该高度信息传输至所述远程控制中心；

所述远程控制中心接收来自所述多普勒雷达的经纬度信息、来自所述微波辐射计的高度信息和来自所述作业控制台的云层气象信息，确定最佳的作业区域及播撒作业信息。

本发明还提供了一种人工增雨飞机探测作业方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，激光探测设备探测云层气象信息，包括云层中云粒子谱分布数据、云粒子浓度、云粒子直径、含水量、冰晶数、空气温度、气压、相对湿度，并将这些探测到的气象信息实时传输至作业控制台；

步骤2，所述激光探测设备根据含水量和冰晶数判断是否具备作业条件，当探测到云层中含水量较高、冰晶数目较少时，则判断为可作业区域，具体包括：

步骤201，根据所述激光探测设备探测的气象信息判断空气温度是否≤0℃，如果是则进行步骤202，反之继续进行步骤201；

步骤202，计算云层的实际水汽压e是否大于等于冰面饱和水汽压E_i，即云层中过冷水含量是否为饱和或过饱和状态，如果是则该云层区域为作业区域，反之进行步骤201；

步骤3，所述激光探测设备根据云层的空气温度，确定播撒作业信息，所述作业控制台下发播撒作业的控制指令给机载作业播撒装置，具体包括：

当空气温度低于-6℃时，所述机载作业播撒装置播撒冷云催化剂，包括碘化银焰条或碘化银焰弹催化剂；

当空气温度介于-6℃和0℃之间时，所述机载作业播撒装置播撒液态CO₂播撒剂，包括液氨或干冰；

当空气温度高于0℃时，所述机载作业播撒装置播撒暖云催化剂，包括雾焰条或雾焰弹催化剂；

步骤4，所述焰条播撒装置根据控制指令对不同的作业区域选取不同种类、不同数量的焰条同时或分时进行播撒；

所述焰弹播撒装置根据控制指令对作业区域选取不同数量的焰弹依次进行播撒；

所述液态CO₂播撒装置根据控制指令对作业区域选取不同的CO₂气瓶依次进行播撒；

步骤5，所述作业控制台与焰条播撒装置进行实时数据通讯，通过检测所述焰条播撒装置内的焰条内阻获取焰条的有无和种类信息，采用不同颜色实时显示所述焰条播撒装置内焰条的数量、种类和状态；

所述作业控制台与焰弹播撒装置进行实时数据通讯，通过检测所述焰弹播撒装置内的焰弹内阻得到焰弹的有无信息，采用不同颜色实时显示所述焰弹播撒装置内焰弹的数量和状态；

所述作业控制台与液态CO₂播撒装置进行实时数据通讯，获取所述液态CO₂播撒装置内CO₂气瓶的数量、状态、CO₂浓度和CO₂压力信息，实时显示所述液态CO₂播撒装置内CO₂气瓶的数量、状态、CO₂浓度和CO₂压力；

同时，机载摄像头实时采集所述焰条播撒装置、所述焰弹播撒装置、所述液态CO₂播撒装置播撒作业的视频信息，并将视频信息传输至所述作业控制台，所述作业控制台对传输来的视频信息进行监控并存储。

作为本发明进一步的改进，步骤2还包括：

多普勒雷达获取作业区域的经纬度信息，并将该经纬度信息传输至所述远程控制中心；

微波辐射计获取作业区域的高度信息，并将该高度信息传输至所述远程控制中心；

所述远程控制中心接收来自所述多普勒雷达的经纬度信息、来自所述微波辐射计的高度信息和来自所述作业控制台的云层气象信息，确定作业区域。

本发明的有益效果为：

1、本系统可安装于大部分中小型飞机上进行使用，集探测和作业一体化；

2、激光探测设备能够探测云物理微观特征，即测量大气中2～6200μm范围的粒子谱分布，并能给出25～6200μm粒子的二维图像，利用这些云层粒子的探测信息可以有效的识别人工增雨作业区；

3、机载作业播撒装置包括机载焰条播撒装置、机载焰弹播撒装置以及机载液态CO₂播撒装置，根据不同的催化作业条件，播撒与之相适应的催化剂；

4、作业控制台可根据激光探测设备探测的云物理微观特征，判定符合催化条件的作业区，可有效的控制机载作业播撒装置进行20～40路焰条、160～220路焰弹、4瓶液态CO₂的播撒，高智能化、高效率的完成人工增雨整个业务流程。

附图说明

图1为本发明实施例的一种人工增雨飞机探测作业系统的示意图；

图2为本发明实施例的作业控制台连接示意图；

图3为本发明实施例的综合控制面板的示意图；

图4为本发明实施例的手动控制器的示意图；

图5为本发明实施例的右烟弹执行控制器或左烟弹执行控制器的示意图；

图6为本发明实施例的焰条执行控制器的示意图；

图7为本发明实施例的液态CO₂执行控制器的示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例1，如图1所示，本发明实施例的一种人工增雨飞机探测作业系统，包括：激光探测设备、机载作业播撒装置、机载摄像头、作业控制台和供配电设备。激光探测设备安装在单个机翼下方，机载作业播撒装置安装在飞机机舱外部，机载摄像头安装在飞机外部，两个机载摄像头对称安装在飞机左右两侧，作业控制台安装在飞机机舱内部前部，供配电设备安装在飞机机舱内部前部。

作业控制台通过多路RS485接口与激光探测设备通信连接，激光探测设备探测云层气象信息，并将这些探测到的气象信息实时传输至作业控制台。

作业控制台通过RS485接口与机载作业播撒装置双向通信连接，作业控制台根据采集到的气象数据下发播撒作业的控制指令给机载作业播撒装置，机载作业播撒装置接收控制指令后进行播撒作业，作业控制台获取机载作业播撒装置的实时作业信息，并同时对这些实时作业信息进行监控和显示。

作业控制台通过RS485接口与机载摄像头双向通信连接，机载摄像头实时采集机载作业播撒装置播撒作业的视频信息，并将视频信息传输至作业控制台，作业控制台对传输来的视频信息进行监控并存储。

供配电设备与激光探测设备、作业控制台、机载作业播撒装置、机载摄像头分别通过电缆连接；供配电设备为激光探测设备、作业控制台、机载作业播撒装置、机载摄像头提供电源。

具体的，机载作业播撒装置包括对称安装在两个飞机机翼下方的焰条播撒装置、对称安装在飞机机身外部两侧的焰弹播撒装置以及安装在飞机机舱内部后部的液态CO₂播撒装置。

作业控制台通过RS485接口与焰条播撒装置双向通信连接，焰条播撒装置根据控制指令对不同的作业区域选取不同种类、不同数量的焰条同时或分时进行播撒，同时，作业控制台通过检测焰条播撒装置内的焰条内阻得到焰条的有无和种类信息，采用不同颜色实时显示焰条播撒装置内焰条的数量、种类和工作状态。

作业控制台通过RS485接口与焰弹播撒装置双向通信连接，焰弹播撒装置根据控制指令对作业区域选取不同数量的焰弹依次进行播撒，同时，作业控制台通过检测焰弹播撒装置内的焰弹内阻得到焰弹的有无信息，采用不同颜色实时显示焰弹播撒装置内焰弹的数量和工作状态。

作业控制台通过RS485接口与液态CO₂播撒装置双向通信连接，液态CO₂播撒装置根据控制指令对作业区域选取不同的CO₂气瓶依次进行播撒，同时，作业控制台获取液态CO₂播撒装置内CO₂气瓶的数量、状态、CO₂浓度和CO₂压力信息，实时显示液态CO₂播撒装置内CO₂气瓶的数量、状态、CO₂浓度和CO₂压力等信息，在故障情况下给出告警信息。

具体的，激光探测设备包括安装在单个机翼下方的机载激光云粒子谱仪、激光云粒子成像仪以及激光降水粒子成像仪，机载激光云粒子谱仪、激光云粒子成像仪以及激光降水粒子成像仪均内置独立探头。

作业控制台通过三路RS485接口分别与机载激光云粒子谱仪、激光云粒子成像仪以及激光降水粒子成像仪通信连接，探测云层中云粒子谱分布数据、云粒子浓度、云粒子直径、含水量、空气温度、气压、相对湿度。

如图2所示，作业控制台包括作业控制壳体，作业控制壳体上设有液晶显示屏、手动控制器和综合控制面板，作业控制壳体内设有工控机和播撒装置控制电路板。其中，如图3所示，播撒装置控制电路板上设有右烟弹执行控制器、左烟弹执行控制器、焰条执行控制器和液态CO₂执行控制器，如图4所示，手动控制器负责总的开关按键、手动自动切换和显示相关状态，设有多个信号指示灯和多个操作按键；综合控制面板分别显示各个模块的状态和手动操控各个模块的不同功能，设有用于显示右烟弹执行控制器、左烟弹执行控制器、焰条执行控制器的三个灯组组成的LED点阵屏、用于显示液态CO₂执行控制器状态的四个灯条组成的LED条状屏、多个指示灯和多个操作按键。

液晶显示屏与工控机通信连接，手动控制器与播撒装置控制电路板双向通信连接，播撒装置控制电路板通过四路RS485接口与工控机双向通信连接，播撒装置控制电路板通过四路RS485接口与信号转换盒双向通信连接，播撒装置控制电路板与综合控制面板通信连接。

工控机下发控制指令并通过四路RS485信号发出或手动控制器下发控制指令并通过五路击发信号发出，播撒装置控制电路板接收到控制指令后，通过四路RS485信号发出至信号转换盒，信号转换盒将收到的控制指令发送至播撒装置控制电路板上的右烟弹执行控制器、左烟弹执行控制器、焰条执行控制器和液态CO₂执行控制器，播撒装置控制电路板接收到控制指令后进行响应，并将响应信息反馈至信号转换盒，转换盒将响应信号发送至综合控制面板，综合控制面板根据响应信号，分别显示右烟弹执行控制器、左烟弹执行控制器、焰条执行控制器和液态CO₂执行控制器的状态。

如图5所示，右烟弹执行控制器或左烟弹执行控制器包括DC-DC变换器模块、电源板、DC-DC变换模块、110点LED点阵屏、点阵屏驱动模块、MCU中心处理器、第一串口适配器、第二串口适配器、485隔离器、状态指示及查询驱动模块。DC-DC变换器模块与电源板电连接，电源板与DC-DC 变换模块和110点LED点阵屏电连接；DC-DC变换模块与点阵屏驱动模块、MCU中心处理器和状态指示及查询驱动模块电连接；手动控制器与通过五路RS485接口与MCU中心处理器通信连接；工控机与第一串口适配器双向通信连接，第一串口适配器通过RS485接口与MCU中心处理器双向通信连接；信号转换盒通过485隔离器与第二串口适配器双向通信连接，第二串口适配器通过RS485接口与MCU中心处理器双向通信连接；MCU中心处理器与点阵屏驱动模块通信连接，点阵屏驱动模块与110点LED点阵屏通信连接；MCU中心处理器与状态指示及查询驱动模块通信连接，状态指示及查询驱动模块与综合控制面板通信连接。

左半部分是电源转换部分，电源进入控制器以后经过转换给各个功能模块。整个控制器以MCU中心处理器为核心。手动击发器的指令通过I/O信号输入到MCU中心处理器中进行处理。MCU中心处理器与工控机通信为RS485信号，采用串口适配器来配对通信。由于信号转换盒和执行控制器的距离较长，采用485隔离器隔离信号后可以长距离传输通信数据。显示部分采取LED点阵屏来显示，电路中需要相应的驱动电路和供电线路。其他的开关量和指示灯经驱动后输入MCU中心处理器的I/O端口处理。

供配电设备提供的电源进入DC-DC变换器模块变换后进入电源板，电源板为DC-DC变换模块和110点LED点阵屏提供电源，DC-DC变换模块变换后的电源为点阵屏驱动模块、MCU中心处理器和状态指示及查询驱动模块提供电源；手动击发器的指令通过I/O信号输入到MCU中心处理器中进行处理；工控机通过第一串口适配器与MCU中心处理器进行RS485信号的配对通信；信号转换盒通过第二串口适配器与MCU中心处理器进行RS485信号的配对通信；MCU中心处理器驱动点阵屏驱动模块后驱动110点LED点阵屏点亮；MCU中心处理器驱动状态指示及查询驱动模块后驱动指示灯和操作按键。

如图6所示，焰条执行控制器包括DC-DC变换器模块、电源板、DC-DC变换模块、40点LED点阵屏、点阵屏驱动模块、MCU中心处理器、第一串口适配器、第二串口适配器、485隔离器、状态指示及查询驱动模块。

DC-DC变换器模块与电源板电连接，电源板与DC-DC变换模块和40点LED点阵屏电连接；DC-DC变换模块与点阵屏驱动模块、MCU中心处理器和状态指示及查询驱动模块电连接；手动控制器与通过RS485接口与MCU中心处理器通信连接；工控机与第一串口适配器双向通信连接，第一串口适配器通过RS485接口与MCU中心处理器双向通信连接；信号转换盒通过485隔离器与第二串口适配器双向通信连接，第二串口适配器通过RS485接口与MCU中心处理器双向通信连接；MCU中心处理器与点阵屏驱动模块通信连接，点阵屏驱动模块与110点LED点阵屏通信连接；MCU中心处理器与状态指示及查询驱动模块通信连接，状态指示及查询驱动模块与综合控制面板通信连接。

左半部分也是电源部分，电源进入控制器以后经过转换给各个功能模块。控制器上有一片MCU作为中心处理器。主要是发送接收工控机和信号转换盒的信号，其余的信号由其他功能模块发出，通过I/O端口进入MCU进行处理。显示部分是一个40点的LED点阵屏，采用译码等措施进行驱动，并由外部单独供电。

供配电设备提供的电源进入DC-DC变换器模块变换后进入电源板，电源板为DC-DC变换模块和40点LED点阵屏提供电源，DC-DC变换模块变换后的电源为点阵屏驱动模块、MCU中心处理器和状态指示及查询驱动模块提供电源；手动击发器的指令通过I/O信号输入到MCU中心处理器中进行处理；工控机通过第一串口适配器与MCU中心处理器进行RS485信号的配对通信；信号转换盒通过第二串口适配器与MCU中心处理器进行RS485信号的配对通信；MCU中心处理器驱动点阵屏驱动模块后驱动40点LED点阵屏点亮。MCU中心处理器驱动状态指示及查询驱动模块后驱动指示灯和操作按键。

如图7所示，液态CO₂执行控制器包括DC-DC变换器模块、电源板、LED条状屏、条状屏驱动模块、MCU中心处理器、第一串口适配器、第二串口适配器、485隔离器、状态指示及查询驱动模块。DC-DC变换器模块与电源板电连接，电源板与LED条状屏、条状屏驱动模块、MCU中心处理器和状态指示及查询驱动模块电连接；工控机与第一串口适配器双向通信连接，第一串口适配器通过RS485接口与MCU中心处理器双向通信连接；信号转换盒通过485隔离器与第二串口适配器双向通信连接，第二串口适配器通过RS485接口与MCU中心处理器双向通信连接；MCU中心处理器与条状屏驱动模块通信连接，条状屏驱动模块与LED条状屏通信连接；MCU中心处理器与状态指示及查询驱动模块通信连接，状态指示及查询驱动模块与综合控制面板通信连接。

左半部分也是电源部分，电源进入控制器以后经过转换给各个功能模块。同样是采取MCU集中控制，加入了液态二氧化碳特有的功能按键和指示灯，把击发按键去掉换成由面板上的按键来操控。显示模块改为条状屏模块，显示更为直观，贴近液态二氧化碳的实际运用情况。由于液态二氧化碳采取LED条状屏，供电为直接5伏供电，不需要在转换电平，直接一次转换就可以满足要求。

供配电设备提供的电源进入DC-DC变换器模块变换后进入电源板，电源板为LED条状屏、条状屏驱动模块、MCU中心处理器和状态指示及查询驱动模块提供电源；工控机通过第一串口适配器与MCU中心处理器进行RS485信号的配对通信；信号转换盒通过第二串口适配器与MCU中心处理器进行RS485信号的配对通信；MCU中心处理器驱动条状屏驱动模块后驱动LED条状屏点亮；MCU中心处理器驱动状态指示及查询驱动模块后驱动指示灯和操作按键。

进一步的，为了提高播撒作业的准确度，人工增雨飞机探测作业系统还包括地面的远程控制中心、微波辐射计、多普勒雷达。微波辐射计和多普勒雷达安装在远程控制中心外，微波辐射计和多普勒雷达与远程控制中心通信连接，同时，远程控制中心与作业控制台通过卫星信号双向通信连接。多普勒雷达获取作业区域的经纬度信息，并将该经纬度信息传输至远程控制中心。微波辐射计获取作业区域的高度信息，并将该高度信息传输至远程控制中心。远程控制中心接收来自多普勒雷达的经纬度信息、来自微波辐射计的高度信息和来自作业控制台的云层气象信息，确定最佳的作业区域及播撒作业信息。

实施例2，本发明还提供了一种人工增雨飞机探测作业方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，激光探测设备探测云层气象信息，包括云层中云粒子谱分布数据、云粒子浓度、云粒子直径、含水量、冰晶数、空气温度、气压、相对湿度，并将这些探测到的气象信息实时传输至作业控制台；

步骤2，激光探测设备根据含水量和冰晶数判断是否具备作业条件，当探测到云层中含水量较高、冰晶数目较少时，则判断为可作业区域，具体包括：

步骤201，根据激光探测设备探测的气象信息判断空气温度是否≤0℃，如果是则进行步骤202，反之继续进行步骤201；

步骤202，计算云层的实际水汽压e是否大于等于冰面饱和水汽压E_i，即云层中过冷水含量是否为饱和或过饱和状态，如果是则该云层区域为作业区域，反之进行步骤201；

步骤3，激光探测设备根据云层的空气温度，确定播撒作业信息，作业控制台下发播撒作业的控制指令给机载作业播撒装置，判断条件具体包括：

当空气温度低于-6℃时，机载作业播撒装置播撒冷云催化剂，包括碘化银焰条或碘化银焰弹催化剂；

当空气温度介于-6℃和0℃之间时，机载作业播撒装置播撒液态CO₂播撒剂，包括液氨或干冰；

当空气温度高于0℃时，机载作业播撒装置播撒暖云催化剂，即吸湿性焰剂，包括雾焰条或雾焰弹催化剂；

步骤4，焰条播撒装置根据控制指令对不同的作业区域选取不同种类、不同数量的焰条同时或分时进行播撒；

焰弹播撒装置根据控制指令对作业区域选取不同数量的焰弹依次进行播撒；

液态CO₂播撒装置根据控制指令对作业区域选取不同的CO₂气瓶依次进行播撒；

步骤5，作业控制台与焰条播撒装置进行实时数据通讯，通过检测焰条播撒装置内的焰条内阻获取焰条的有无和种类信息，采用不同颜色实时显示焰条播撒装置内焰条的数量、种类和状态；

作业控制台与焰弹播撒装置进行实时数据通讯，通过检测焰弹播撒装置内的焰弹内阻得到焰弹的有无信息，采用不同颜色实时显示焰弹播撒装置内焰弹的数量和状态；

作业控制台与液态CO₂播撒装置进行实时数据通讯，获取液态CO₂播撒装置内CO₂气瓶的数量、状态、CO₂浓度和CO₂压力信息，实时显示液态CO₂播撒装置内CO₂气瓶的数量、状态、CO₂浓度和CO₂压力；

同时，机载摄像头实时采集焰条播撒装置、焰弹播撒装置、液态CO₂播撒装置播撒作业的视频信息，并将视频信息传输至作业控制台，作业控制台对传输来的视频信息进行监控并存储。

进一步的，为了提高播撒作业的准确度，步骤2还包括：

多普勒雷达获取作业区域的经纬度信息，并将该经纬度信息传输至远程控制中心；

微波辐射计获取作业区域的高度信息，并将该高度信息传输至远程控制中心；

远程控制中心接收来自多普勒雷达的经纬度信息、来自微波辐射计的高度信息和来自作业控制台的云层气象信息，确定作业区域。

本发明的人工增雨飞机探测作业系统由激光探测设备、作业控制台、机载作业播撒装置、机载摄像头、供配电设备组成，其中激光探测设备包括机载激光云粒子谱仪、激光云粒子成像仪以及激光降水粒子成像仪在内的三个独立探头，组成了一套完整的机载云粒子探测系统，可安装于大部分中小型飞机上进行使用。激光探测设备能够探测云物理微观特征，即测量大气中2～6200μm范围的粒子谱分布，并能给出25～6200μm粒子的二维图像，利用这些云层粒子的探测信息可以有效的识别人工增雨作业区；机载作业播撒装置包括机载焰条播撒装置、机载焰弹播撒装置以及机载液态CO₂播撒装置，根据不同的催化作业条件，播撒与之相适应的催化剂；作业控制台安装于机舱内部，通过电缆与外部设备进行连接，可根据激光探测设备探测的云物理微观特征，判定符合催化条件的作业区，可有效的控制机载作业播撒装置进行20～40路焰条、160～220路焰弹、4瓶液态CO₂的播撒，高智能化、高效率的完成人工增雨整个业务流程。

其中，作业控制台能够通过数字化通讯接口与焰条播撒装置、焰弹播撒装置、液态CO₂播撒装置进行双向数据交互，实现对焰条、焰弹、液态CO₂播撒的控制及状态显示，飞机外部安装激光探测设备、监控用机载摄像头，采集机外的大气信息，采集焰条、焰弹状态的视频信息；作业控制台能够实时显示探测信息和视频信息。

激光探测设备包括激光云粒子谱仪、云粒子成像仪、降水粒子成像仪三个装置，主要用来探测云层中云粒子谱分布数据、数浓度、粒子直径、含水量等气象信息，附加测量值包括空气温度、气压、相对湿度等，采用24～32VDC供电方式，将探测信息实时传输给作业控制台。

作业控制台通过RS485接口与安装于机舱尾部的液态CO₂播撒装置进行数据交互；通过RS485接口与安装于飞机左右两侧的机载焰条播撒器进行数据交互；通过RS485接口与安装于飞机左右两侧的机载焰弹播撒器进行数据交互；通过RS485接口与安装于飞机左右两侧的机载摄像头进行数据交互；通过多路RS485接口与安装于飞机左右两侧的激光探测装备进行数据交互。

作业控制台可以采用手动操作或自动操作。在自动控制模式下，控制指令由工控机通过4路RS485信号发出，四个执行控制器收到指令后，解析相关的协议内容并转发到信号转换盒，信号转换盒再把收到的指令对应的发送到四个模块的控制器，控制器收到指令后进行响应并将信息反馈回传到信号转换盒，再从转换盒发送给综合控制面板。在手动控制模式下，控制信号通过图中的查询或开启关闭按键输入，经过四个控制器的处理转换为可用的RS485信号输出到信号转换盒，然后再按照上述方向回传。回传的信息通过上图的指示灯和点阵屏显示。在手动控制模式下，手动击发时信号通过手动控制器输入，四个控制器处理后传输给信号转换盒分别进行处理。

本系统搭载激光探测装备可实时监测并显示观测的各种云物理参量，包括不同直径大小的粒子数浓度、含水量、云中温度等，还可显示粒子的图像。作业控制台实时接收探测信息，形成催化作业决策信息，将待作业云层分为可作业区域和不可作业区域，其中可作业区域又分为作业最佳区和作业较佳区域，飞机操作人员依据这些信息，将飞机飞到作业最佳区域，自动控制播撒哪种催化剂。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。