基于大數據和AI技術的氣象災害預警監測研究

白宇嘉 豆永麗 普布卓嘎

背景意義

西藏位于我國西南邊陲，北界昆侖山、唐古拉山與新疆維吾爾自治區和青海省毗鄰，東隔金沙江與四川省相望，東南與云南省山水相連。西藏全境位于青藏高原，平均海拔4000米以上，自然環境復雜，天氣氣候多變。青藏高原是全世界海拔高差最大、構造隆升與地震活動最強烈、氣候變化影響最顯著的地區，自然條件有利于自然災害發育，災害數量多、規模大，往往形成災害鏈，造成巨災，對區域范圍內經濟影響極為嚴重。同時，該地區還是經濟相對落后、貧困人口比例高的邊疆高寒地區以及我國的戰略高地。量大面廣、暴發頻繁的自然災害對社會、經濟、政治和國防影響巨大。在頻繁發生的自然災害中，氣象災害約占70%。氣象災害不僅對西藏公共安全構成了嚴重的威脅，而且每年給西藏經濟帶來很大的損失。

因此，建設突發氣象災害預警視頻監控系統，健全氣象災害應急響應機制以及提高氣象災害防范、處置能力，已經成為氣象行業迫不及待的需求。隨著科學技術的發展，尤其是互聯網、物聯網、BIG-Data、云計算、AI等新興技術的發展，為氣象災害的監測、預報預警工作提供了科學化、智能化的技術支撐。

需求構想

新形勢下的氣象災害監測預警平臺，對防災減災救災綜合決策提出了新的需求：

1.網絡信號是前提條件。

西藏全境大多數地區4G網絡已覆蓋，但針對信號欠佳的地區，如山區、牧區，通過衛星信道輸送視頻信號，實現對現場的實時監控。

2.高清視頻是眼睛。

對視頻設備質量和穩定性等相較于內地平原地區有更高的要求，而且視頻監控質量要求清晰可靠，對于災害頻發的關鍵視頻點最好能夠達到高清1080P。

3.實時定位是保障。

西藏地區地處高原，海拔高差大，精準定位是一個必要的前提。GPS和北斗終端，實現在地理信息系統和數字化地圖上實時顯示精確位置，為正確實施應急指揮提供依據。

4.數據共享是措施。

根據區、市、縣三級聯網監控，將實時視頻、音頻等監控信息接入到各相關應急部門，使各部門實現對各子系統所有監控目標實時監控或查閱。

方案構想

針對需求構想和查閱相關資料，TSINGSEE視頻可提供基于EasyGBS國標視頻云服務的智慧氣象解決方案，可有效輔助氣象決策指揮中心人員提高氣象災害預警、響應、防治能力。EasyGBS國標視頻云服務是TSINGSEE提供的一款專門用于接入國標設備、支持28181協議的視頻流媒體軟件平臺，支持無縫、完整接入業務內網或者公網的國標設備，在輸出上，實現全平臺、全終端輸入輸出。EasyGBS可將GB28181設備/平臺推送的PS流轉成ES流，提供RTSP、FLV、HLS等多種格式進行分發，實現Web瀏覽器、手機瀏覽器、微信、PC客戶端等各終端無插件展示。

TSINGSEE視頻提供多種最新高清設備選擇，包括安卓單兵、一體化應急布控球和手機MPU軟件等。這些設備能夠為突發氣象災害預警監控系統的建設提供絕佳的技術支撐，從而構建指揮統一、功能齊全、反應靈敏、運轉高效的突發氣象應急機制。

方案優勢

攝像機無縫接入

只要是網絡監控攝像機IPC、硬盤錄像機NVR且支持標準GB/T28181協議，都可以快捷接入EasyGBS平臺。

客戶端多畫面監控

電腦端支持單畫面多畫面顯示，用戶可選擇任意一路或多路視頻觀看，視頻窗口數量1、4、9、16個可選。支持輪巡，可將監控現場在特定的時間間隔內按順序輪流切換至電視墻，也可在一個圖像框內輪換顯示全部的攝像機畫面，畫面切換間隔時間可靈活設置。

區域級聯資源共享

EasyGBS級聯功能實現了不同平臺之間的互聯互通，有效實現視頻資源共享、整合。行政級別高等級的平臺可以查看下級單位的視頻資源。EasyGBS可以作為平臺，讓下級平臺（包含攝像機、支持GB28181的視頻平臺）級聯到EasyGBS平臺。EasyGBS也可以作為下級平臺，通過GB28181方式級聯到支持GB28181的上級平臺，進行有效的視頻資源整合。

通過國標級聯功能，EasyGBS可以有效打通氣象局等相關機構部門的信息共享、數據互通，加強氣象災害風險管理領域的大數據應用，實現高效智能的決策輔助，以及在應急指揮工作中進行科學化管理與協作。支持部署到多臺計算機上，支持負載均衡模式，讓前端視頻資源更合理地接入平臺。

報警聯動

報警聯動指的是一線人員突遇緊急情況，無法單獨處理需要支援時，可以利用系統的聯動功能，及時通知后臺監控中心并聯系就近工作人員增員。前端可以發起呼叫和對講，后臺也可以和前端聯系發起對講;支持降噪功能，能有效消除噪聲，在車內環境嘈雜的時候，也可以實現雙向語音的清晰流暢。

支持手機等多終端觀看

EasyGBS綜合監控管理平臺除了支持電視墻和電腦端觀看，還可以支持移動客戶端登陸，便于相關部門領導遠程指揮應急部署工作。針對用戶手機類型的不同，TSINGSEE視頻可同時提供兩種解決方案，一是使用方便，不需要用戶額外安裝手機軟件，直接使用，通用性強，使用手機種類多，不需要對每款手機進行適配。二是針對不同操作系統的智能手機開發不同的客戶端軟件，功能主要支持視頻觀看、視頻錄制、圖片抓拍與上傳、云臺控制、雙向通話等，同時手機客戶端支持橫豎屏切換、支持1080P等視頻格式瀏覽。

云端實時錄像

支持查詢云端實時錄像，查詢設備端的歷史錄像。支持7*24h錄像，以及錄像檢索與回放，便于氣象部門回溯、查閱相關氣象視頻資料。系統支持對視頻、GPS信息及報警信息等的存儲，存儲空間大小根據實際需求變化，在系統設計時測算，存儲位置有前端設備硬盤（或SD存儲卡）存儲、服務器平臺存儲、客戶端本地存儲三種可選。

實時在線監測設備

系統還能夠對前端設備進行監測，用戶使用EasyGBS客戶端登錄平臺，就可以了解前端設備的在線狀況、設備參數等相關信息，對于被授予權限的用戶可以對前端設備的參數進行修改、配置，使前端設備的各項運行參數符合實際應用需要，結合實時網絡狀況達到最好的使用效果，遠程設備升級和系統自維護功能使整個系統的維護高效、快捷、省時省力。

總結

基于TSINGSEE視頻的EasyGBS國標視頻云服務打造的智慧氣象視頻監控方案，能實時、全面地呈現氣象災害現場的態勢變化，預計可有效幫助我區氣象局等相關機構與部門提升氣象災害監測預報預警能力，最大限度地減少或者避免氣象災害造成人員傷亡、財產損失的情況。同時，通過展示事件發生區域的現場圖片及視頻，使決策者快速了解救災現場情況，極大地增強了應急指揮救援的輔助能力。

參考文獻：

[1]李思霖.淺談氣象在應急救援領域的發展及思考[J].中國安全生產，2021，16（07）：46-47.

[2]張敬林，薛珂，楊智鵬，張峰，張人禾，楊杰，封國林.人工智能與物聯網在大氣科學領域中的應用[J/OL].地球物理學進展： 1-20l.

[3]朱定真. 用科技創新補齊氣象災害防御短板[N]. 中國應急管理報，2021-05-12（006）.

[4]楊立疆.基于水文氣象大數據分析與網絡洪澇災害預警平臺研究[J].內蒙古水利， 2021（03）：62-64.

[5]郭俊萍.提升氣象預警信息傳播效果的分析與建議[J].氣象科技進展，2020，10（06）：131-133.

[6]趙會來.探析提升農業氣象災害預測能力和防御水平的措施[J].現代農業研究， 2020，26（11）：137-138.

第一作者：白宇嘉（1991—），男，漢族，河北張家口人，助理工程師，研究生，西藏自治區氣象信息網絡中心，研究方向：網絡運維。