黃驊市氣象災害防御應急指揮系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

楊國慶 王佳真 孫萌萌

摘要 深度分析黃驊市氣象災害防御現(xiàn)狀需求，科學規(guī)劃氣象災害防御應急指揮系統(tǒng)布局，綜合產(chǎn)品性能、質(zhì)量、效益等因素，形成系統(tǒng)實現(xiàn)方案及關鍵技術要點，并提出進一步拓展建議。

關鍵詞 氣象災害防御應急指揮系統(tǒng)；方案；應用

中圖分類號：P429 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3305（2018）04-065-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.04.025

Abstract The current situation and demand for meteorological disaster prevention were deeply analyzed， the layout of meteorological disaster prevention emergency command system was scientifically planned. Based on product performance， quality and benefit， the system implementation plan and key technical points were formed， and suggestions for further development were put forward.

Key words Meteorological disaster prevention emergency command system； Scheme； Application

近年來，隨著極端天氣事件增多，氣象通信網(wǎng)絡系統(tǒng)受到了嚴重影響。傳統(tǒng)氣象應急通信基本依托于移動、聯(lián)通、電信等通信運營商，在遭遇極端天氣侵襲時，通信基站易受到破壞無法工作，造成氣象通信在內(nèi)的所有公網(wǎng)通信中斷。如2015年11月黃驊市在組織沿海漁民抵御風暴潮侵襲，便遭遇通信不暢導致防災救災未能達到預期效果，又如2016年6月24日江蘇省鹽城市遭遇特強龍卷風襲擊，同年7月19日河北石家莊等地遭遇特大暴雨襲擊，均出現(xiàn)交通、通訊癱瘓，致使氣象數(shù)據(jù)采集、災情上報、應急指揮等中斷等情況。

極端惡劣天氣發(fā)生時刻，亦是氣象災害防御最關鍵時刻，因公網(wǎng)通信中斷造成氣象通信中斷，致使氣象災害應急指揮無法進行，氣象服務信息無法傳播，給氣象災害防御帶來極大不便和嚴重影響。此外，在沿海、高山、沙漠等地區(qū)，由于公用網(wǎng)絡存在盲區(qū)，個別地段的通信時斷時續(xù)，也給氣象災害防御帶來一定不便。

基于氣象應急通信的實際需求，各級氣象部門也做過組建應急通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的諸多探討與嘗試，有基于北斗衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)的，有基于氣象應急通信車的等，這些有益的嘗試都積累了許多經(jīng)驗。但在實際應用中，有些系統(tǒng)過于復雜、龐大，建設周期過長，需要省、市統(tǒng)籌協(xié)調(diào)實施，有些系統(tǒng)門檻較高，投入資金過大，縣級氣象部門無力承擔，有些系統(tǒng)技術不甚成熟，故障率太高，后期維護代價太大。

綜合縣級氣象部門實際需求與無線通信技術發(fā)展水平，黃驊市氣象部門在2016—2017年設計組建了全市氣象災害防御應急指揮系統(tǒng)，應用于特殊天氣條件下氣象數(shù)據(jù)采集、災情上報、應急指揮等領域，取得了較好效果。

1 系統(tǒng)設計

1.1 需求分析

黃驊市位于渤海灣西岸，河北省東南部，介于117°04′37″～117°51′17″ E，38°08′54″～38°42′46″N，市域面積1 567 km2，東西向最大橫距67.2 km，南北向最大縱距55.2 km。黃驊災害性天氣發(fā)生頻繁，尤以干旱、洪澇、冰雹、大風等為甚。近年來，黃驊市氣象部門大力開展農(nóng)業(yè)氣象服務和農(nóng)村氣象災害防御工作， 10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)全部建成鄉(xiāng)鎮(zhèn)氣象服務站，安裝多要素自動氣象站，并陸續(xù)建成4個標準化人工增雨防雹作業(yè)基地，具有較好的硬件基礎條件。

黃驊市氣象災害防御應急指揮系統(tǒng)，旨在建立一套性能穩(wěn)定、通話清晰、經(jīng)濟便捷的通訊系統(tǒng)，為氣象防災減災工作服務。

1.2 技術方案

系統(tǒng)為基于dPMR技術組建的一套數(shù)字無線通訊網(wǎng)絡，信號強度覆蓋黃驊市全部行政區(qū)域，使氣象業(yè)務、服務、指揮人員及用戶能夠快速、清晰、簡便、靈活、機動地進行語音通訊。

數(shù)字無線通訊指將語音信號數(shù)字化并以數(shù)字編碼形式傳播，與模擬通訊相比，其優(yōu)點主要是有效利用頻譜、提高話音質(zhì)量、增加通訊距離、抗干擾能力強等。dPMR是窄帶（6.25 kHz）的頻分多址（FDMA）協(xié)議，其特點是低成本性和低復雜性，是目前民用通訊市場主流設備制式。

1.3 布局方案

無線通訊系統(tǒng)一般由中繼臺、固定臺、車載臺或手持機及其配套設備構(gòu)成。系統(tǒng)核心為中繼臺，其作用是中轉(zhuǎn)和放大信號，用于增大通訊距離，擴展信號覆蓋范圍。目前市場主流中繼臺在電源、功率、靈敏度、天線架設高度等環(huán)境良好的情況下，信號覆蓋半徑一般能到達40 km以上。如某縣市地域面積過大或地形狹長，一般采用多中繼臺組網(wǎng)方式布局。因黃驊地勢平坦，市政府駐地基本位于地域中心，與市界最遠端直線距離不超過35 km，故系統(tǒng)采用星型拓撲結(jié)構(gòu)，即由1個中繼臺、6個固定臺、數(shù)個車載臺和手持機組成（圖1）。

中繼臺位于市政府廣場南側(cè)聯(lián)通大廈機房，天線架設在樓頂平臺，距地高度50 m，為市區(qū)最高建筑之一。固定臺分別位于滕莊子、官莊、齊家務、舊城4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的增雨防雹作業(yè)基地內(nèi)、市氣象災害防御中心院內(nèi)、南排河鎮(zhèn)政府院內(nèi)，基本覆蓋黃驊全域。

車載臺主要配備給承擔災害防御指揮、增雨防雹指揮的公務用車、專業(yè)技術用車等。手持機主要配備給有關政府領導、部門負責人、氣象業(yè)務人員等。

1.4 產(chǎn)品方案

無線通訊設備市場上常見國外品牌有摩托羅拉、建伍等，國內(nèi)品牌有海能達、科立訊、北峰等，近年來國內(nèi)廠商技術發(fā)展迅速，主流品牌在質(zhì)量、功能等方面不遜于國際品牌。綜合產(chǎn)品性能、覆蓋范圍、信號質(zhì)量、經(jīng)濟可用性等因素，同時考慮使用同一品牌設備兼容性可靠、安裝使用維護方便等因素，經(jīng)過考察對比，最終決定系統(tǒng)設備全部采用“科立訊”設備。

科立訊為國內(nèi)領先的無線設備制造公司，其產(chǎn)品在國內(nèi)市場具有較高占有率。系統(tǒng)中繼臺選用DR550型號，結(jié)構(gòu)緊湊、高效實用。車載臺選用DM680型號，功能較強、環(huán)境抑噪出色、個性化參數(shù)豐富，固定臺在DM680增加穩(wěn)壓電源、室內(nèi)全向天線等輔助設備。手持機選用S760型號，性能優(yōu)秀、數(shù)模兼容、堅固耐用。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 頻率申請

組建并使用無線通訊網(wǎng)絡，應遵守國家無線電管理法律法規(guī)，向當?shù)責o線電管理部門提出頻率申請，獲得無線電臺執(zhí)照。以黃驊為例，組建全市氣象災害防御應急指揮系統(tǒng)應向滄州市無線電管理局提出申請，主要遞交材料有事業(yè)單位法人證書或營業(yè)執(zhí)照、正式申請文件、行政許可申請書、無線電臺（站）設置申請表、無線電臺（站）技術資料申報表等。

其中正式申請文件應寫明設臺理由、用途，擬申請使用頻段和頻率個數(shù)或帶寬，臺站類別和具體數(shù)量，以及其他需說明的情況。如申請固定臺站，還應寫明臺站擬設置地址、發(fā)射功率、天線擬架設高度等相關參數(shù)。無線電臺（站）設置申請表、技術資料申報表涉及較多通訊專業(yè)知識，可由設備供應廠家協(xié)助填報，技術資料申報表應包括中繼臺、固定臺、車載臺、手持機等全部設備。

經(jīng)過充分準備，黃驊市氣象局于2016年3月成功申請獲批《無線電臺執(zhí)照》，獲準使用頻率為423.200 0/413.200 0 MHz。

2.2 系統(tǒng)安裝

系統(tǒng)安裝由設備廠家負責，項目方提供基礎條件并予以協(xié)助?；A條件主要為場所、電源，中繼臺主機應安裝在機房的專用機柜內(nèi)，機柜內(nèi)應配備AC-220 V交流電，負載約200 W，電源電壓應穩(wěn)定少變，必要時需配備UPS不間斷電源。中繼臺安裝要平穩(wěn)、整潔、便于操作維修。室外天線安裝應固定牢靠、與地垂直、避免有高大物體直接遮擋，做好防雷、防水等措施。連接饋線走向應橫平豎直，避免硬折死彎。其他如功分器、耦合器、射頻連接器等設備亦應按照操作規(guī)程安裝。

固定臺、車載臺安裝較為簡單，場所、電源等要求類似。

2.3 調(diào)試驗收

安裝完成后，廠方應根據(jù)方案對系統(tǒng)各項指標進行測試，包括發(fā)送、接收信號功率，上行、下行增益，噪聲電平等。然后進行整體測試，包括信號強度、通話質(zhì)量、場景切換等。測試通過后，項目方、無線電管理部門組織驗收。

廠方應對項目方或應用方進行使用培訓，包括系統(tǒng)介紹、原理、說明、基本操作、常見故障分析排除等。項目方應將全部資料整理歸檔，試運行過程中發(fā)現(xiàn)問題應及時與廠方或無線電管理部門聯(lián)系。

3 系統(tǒng)應用

3.1 基本功能

3.1.1 群呼 災害性、關鍵性天氣來臨或發(fā)生時，氣象災害防御指揮部及其辦公室可使用群呼功能，將相關指令同時發(fā)送給全體用戶，指揮調(diào)度防御工作。

3.1.2 組呼 根據(jù)工作職責將用戶分為氣象預報預警、氣象裝備保障、增雨防雹作業(yè)等多個專業(yè)組，組中的所有用戶都能聽到并與其他人通話。

3.1.3 單呼 某用戶可直接呼叫其他用戶，并且不會被同信道中任何其他人聽到，通話雙方可以互相通話，交流氣象防災減災工作。

3.2 高級功能

3.2.1 PTT ID 某用戶發(fā)送的信息可包含其身份信息，集群模式下常用。

3.2.2 遙斃對講機 可把一臺或多臺對講機的ID從設備列表中移除，使該對講機無法與中繼或者其他用戶通聯(lián)。

3.2.3 檢查對講機 可通過數(shù)字指令，實時獲取指定對講機狀態(tài)。

3.2.4 緊急呼叫 突發(fā)情況下，某用戶可發(fā)緊急報警，最高權限直報指揮中心。

3.3 應用范例

黃驊市氣象災害防御應急指揮系統(tǒng)建成后，在諸多領域得到有效利用。如2016年8月25日應對強降水天氣過程中，黃驊市委、市政府領導通過該系統(tǒng)指揮調(diào)度有關單位，市氣象災害防御指揮部通過該系統(tǒng)通報天氣狀況、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨情；市防汛抗旱指揮部通過該系統(tǒng)通報河流水情、指揮城鄉(xiāng)防汛，市防風暴潮辦公室通過該系統(tǒng)傳遞潮位、海風等信息，取得良好效果。其他適用領域還有：①人工影響天氣作業(yè)指揮：有效連通市人影指揮中心和各標準化作業(yè)點信息渠道，實時開展作業(yè)準備、空域申請、作業(yè)實施、效益評估等各項工作。②氣象裝備技術保障：明顯提高氣象儀器維修人員工作效率，反饋轄區(qū)內(nèi)自動氣象站、土壤水分站等工作狀態(tài)，便于及時維修排除設備故障。③氣象災情調(diào)查上報：縮短氣象專業(yè)技術員與氣象為農(nóng)服務專家、鄉(xiāng)鎮(zhèn)氣象服務站、氣象協(xié)理員通信距離，雨情、災情等信息能夠在第一時間上報獲取。

4 拓展建議

系統(tǒng)目前主要應用于黃驊市轄區(qū)內(nèi)氣象及相關工作，未來仍有進一步拓展空間，建議如下。

4.1 提升系統(tǒng)功能

為中繼臺、固定臺增設UPS不間斷電源、太陽能電板、小型發(fā)電機等，為車載機、手持機增配電池并適時維護，可顯著提高系統(tǒng)待機時間，避免惡劣天氣下因電力中斷而造成的通訊中斷。

4.2 擴大地域范圍

適當增加中繼臺數(shù)量并進行聯(lián)網(wǎng)，可組建地市級指揮系統(tǒng)。根據(jù)天氣系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展、傳播路徑，可建立跨區(qū)域災害天氣聯(lián)防聯(lián)控系統(tǒng)。

4.3 拓展使用范圍

與水利水務部門合作，可啟動水情旱情監(jiān)測、水源配置調(diào)度、緊急轉(zhuǎn)移避險等工作；與農(nóng)業(yè)林業(yè)部門核準，可進行農(nóng)業(yè)調(diào)查、病蟲害防治、適用技術推廣等工作；與環(huán)境保護部門合作，可開展污染危害監(jiān)測與分析、污染源調(diào)查與控制等工作等。

參考文獻

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責任編輯：鄭丹丹