黃驊市氣象災害防御應急指揮系統的設計與實現

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狀需求，科學規劃氣象災害防御應急指揮系統布局，綜合產品性能、質量、效益等因素，形成系統實現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；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，氣象通信網絡系統受到了嚴重影響。傳統氣象應急通信基本依托于移動、聯通、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，造成氣象通信在內的所有公網通信中斷。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，均出現交通、通訊癱瘓，致使氣象數據采集、災情上報、應急指揮等中斷等情況。

極端惡劣天氣發生時刻，亦是氣象災害防御最關鍵時刻，因公網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，由于公用網絡存在盲區，個別地段的通信時斷時續，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絡系統的諸多探討與嘗試，有基于北斗衛星定位導航系統的，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驗。但在實際應用中，有些系統過于復雜、龐大，建設周期過長，需要省、市統籌協調實施，有些系統門檻較高，投入資金過大，縣級氣象部門無力承擔，有些系統技術不甚成熟，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，應用于特殊天氣條件下氣象數據采集、災情上報、應急指揮等領域，取得了較好效果。

1 系統設計

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業氣象服務和農村氣象災害防御工作， 10個鄉鎮全部建成鄉鎮氣象服務站，安裝多要素自動氣象站，并陸續建成4個標準化人工增雨防雹作業基地，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，旨在建立一套性能穩定、通話清晰、經濟便捷的通訊系統，為氣象防災減災工作服務。

1.2 技術方案

系統為基于dPMR技術組建的一套數字無線通訊網絡，信號強度覆蓋黃驊市全部行政區域，使氣象業務、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。

數字無線通訊指將語音信號數字化并以數字編碼形式傳播，與模擬通訊相比，其優點主要是有效利用頻譜、提高話音質量、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

無線通訊系統一般由中繼臺、固定臺、車載臺或手持機及其配套設備構成。系統核心為中繼臺，其作用是中轉和放大信號，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，故系統采用星型拓撲結構，即由1個中繼臺、6個固定臺、數個車載臺和手持機組成（圖1）。

中繼臺位于市政府廣場南側聯通大廈機房，天線架設在樓頂平臺，距地高度50 m，為市區最高建筑之一。固定臺分別位于滕莊子、官莊、齊家務、舊城4個鄉鎮的增雨防雹作業基地內、市氣象災害防御中心院內、南排河鎮政府院內，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、氣象業務人員等。

1.4 產品方案

無線通訊設備市場上常見國外品牌有摩托羅拉、建伍等，國內品牌有海能達、科立訊、北峰等，近年來國內廠商技術發展迅速，主流品牌在質量、功能等方面不遜于國際品牌。綜合產品性能、覆蓋范圍、信號質量、經濟可用性等因素，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，經過考察對比，最終決定系統設備全部采用“科立訊”設備。

科立訊為國內領先的無線設備制造公司，其產品在國內市場具有較高占有率。系統中繼臺選用DR550型號，結構緊湊、高效實用。車載臺選用DM680型號，功能較強、環境抑噪出色、個性化參數豐富，固定臺在DM680增加穩壓電源、室內全向天線等輔助設備。手持機選用S760型號，性能優秀、數模兼容、堅固耐用。

2 系統實現

2.1 頻率申請

組建并使用無線通訊網絡，應遵守國家無線電管理法律法規，向當地無線電管理部門提出頻率申請，獲得無線電臺執照。以黃驊為例，組建全市氣象災害防御應急指揮系統應向滄州市無線電管理局提出申請，主要遞交材料有事業單位法人證書或營業執照、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或帶寬，臺站類別和具體數量，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、發射功率、天線擬架設高度等相關參數。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知識，可由設備供應廠家協助填報，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《無線電臺執照》，獲準使用頻率為423.200 0/413.200 0 MHz。

2.2 系統安裝

系統安裝由設備廠家負責，項目方提供基礎條件并予以協助。基礎條件主要為場所、電源，中繼臺主機應安裝在機房的專用機柜內，機柜內應配備AC-220 V交流電，負載約200 W，電源電壓應穩定少變，必要時需配備UPS不間斷電源。中繼臺安裝要平穩、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 調試驗收

安裝完成后，廠方應根據方案對系統各項指標進行測試，包括發送、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，試運行過程中發現問題應及時與廠方或無線電管理部門聯系。

3 系統應用

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，將相關指令同時發送給全體用戶，指揮調度防御工作。

3.1.2 組呼 根據工作職責將用戶分為氣象預報預警、氣象裝備保障、增雨防雹作業等多個專業組，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。

3.2.3 檢查對講機 可通過數字指令，實時獲取指定對講機狀態。

3.2.4 緊急呼叫 突發情況下，某用戶可發緊急報警，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指揮調度有關單位，市氣象災害防御指揮部通過該系統通報天氣狀況、各鄉鎮雨情；市防汛抗旱指揮部通過該系統通報河流水情、指揮城鄉防汛，市防風暴潮辦公室通過該系統傳遞潮位、海風等信息，取得良好效果。其他適用領域還有：①人工影響天氣作業指揮：有效連通市人影指揮中心和各標準化作業點信息渠道，實時開展作業準備、空域申請、作業實施、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，反饋轄區內自動氣象站、土壤水分站等工作狀態，便于及時維修排除設備故障。③氣象災情調查上報：縮短氣象專業技術員與氣象為農服務專家、鄉鎮氣象服務站、氣象協理員通信距離，雨情、災情等信息能夠在第一時間上報獲取。

4 拓展建議

系統目前主要應用于黃驊市轄區內氣象及相關工作，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

適當增加中繼臺數量并進行聯網，可組建地市級指揮系統。根據天氣系統發生、發展、傳播路徑，可建立跨區域災害天氣聯防聯控系統。

4.3 拓展使用范圍

與水利水務部門合作，可啟動水情旱情監測、水源配置調度、緊急轉移避險等工作；與農業林業部門核準，可進行農業調查、病蟲害防治、適用技術推廣等工作；與環境保護部門合作，可開展污染危害監測與分析、污染源調查與控制等工作等。

參考文獻

[1] 孫玉龍，趙鐵松，陳小雷，等.河北省氣象災害防御指揮系統研發與應用[J].中國防汛抗旱，2018，28（3）：36-40.

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責任編輯：鄭丹丹