GPRS災害預警系統(tǒng)

摘   要：本文提出了一種基于 GPRS 的災害預警系統(tǒng)設計原理和實現(xiàn)方案，簡要介紹了GPRS 技術(shù)的基本知識，描述了GPRS 無線傳輸應用于氣象數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法。通過實際應用，獲得了理想的效果。

關(guān)鍵詞：GPRS；DDN；災害；聯(lián)網(wǎng)；預警系統(tǒng)；防災；減災；水情；水文；氣象

一、 背景介紹

2005年1月18日，聯(lián)合國世界減災會議在日本神戶開幕，來自150個國家的4000多名代表參加了這次會議。聯(lián)合國秘書長安南向會議發(fā)去電視講話，他呼吁人類團結(jié)起來共同抗擊自然災害。過去10年，自然災害造成的死亡人數(shù)比前一個10年多50％，人類財產(chǎn)也遭受重大損失。現(xiàn)在各國已從中吸取經(jīng)驗和教訓，增強抵御自然災害的能力，投入更多資源，做預防工作，增強應對經(jīng)驗，將災害帶來的損失減小化。 

我國幅員遼闊、地勢復雜、季風氣候明顯，極端天氣氣候事件導致的災害比較頻繁，暴雨、洪澇、干旱、冷害、凍害、寒害、暴雪、冰雹、大霧、暴雷、龍卷、大風、熱浪、沙塵暴、干熱風、連陰雨、熱帶氣旋等氣象災害時有發(fā)生。尤其近年經(jīng)常出現(xiàn)極端天氣，氣象災害呈現(xiàn)種類多、范圍廣、強度大的特征，氣象災害每年造成的損失占整個自然災害的70%左右，造成的直接經(jīng)濟損失占GDP的6%左右，利用科技手段防災減災，已經(jīng)成為各級政府、水利局、氣象單位、廣播電視局、辦公室等的重要施政內(nèi)容。該系統(tǒng)是采用INTERNET網(wǎng)絡、GIS地理信息、蜂窩網(wǎng)絡帶寬傳輸、嵌入式文語轉(zhuǎn)換、LED顯示控制等技術(shù)，設計的集“無線文轉(zhuǎn)語應急廣播”和“電話應急廣播”、“無線LED顯示屏發(fā)布”于一體的災害預警發(fā)布系統(tǒng)。可快速、及時、準確地將各類信息，特別是氣象災害預警信息傳播給社會公眾，擴大氣象信息覆蓋面，解決氣象信息“末端一公里”問題，提高氣象災害預警能力，達到防災減災的目的。

二、本方案優(yōu)勢

1、GPRS無線集群發(fā)布

系統(tǒng)充分利用現(xiàn)有移動公共通信網(wǎng)絡的資源，采用TCP/IP網(wǎng)絡技術(shù)及語音合成技術(shù)，可以同時對成千上萬個災害預警終端發(fā)布預警信息，覆蓋范圍廣，發(fā)布速度快。

2、GIS地理信息平臺

系統(tǒng)采用GIS地理信息系統(tǒng)，操作直觀、快捷，可以根據(jù)地圖迅速定位選擇需要發(fā)布預警信息的站點。

3、語音和文字雙通道預警發(fā)布

系統(tǒng)具有音頻輸出和LED顯示屏驅(qū)動接口，站點可以同時支持語音輸出和LED顯示屏驅(qū)動。

4、電話緊急插播功能

預警終端可以設置管理員鑒權(quán)，在緊急情況下，管理員可以通過撥打預警終端的手機號碼，進行電話廣播。在農(nóng)村廣播的應用中，管理員平時的可以撥打預警終端機的號碼進行廣播，而無需到村廣播室。

5、短信息轉(zhuǎn)語音廣播功能

系統(tǒng)管理員可以按照給定的格式編輯短信發(fā)送到預警終端機的手機號碼，預警終端機將自動解析并合成語音輸出廣播。

6、經(jīng)濟節(jié)能

系統(tǒng)可以充分利用現(xiàn)有的農(nóng)村廣播，預警終端的音頻輸出直接輸入到農(nóng)村廣播系統(tǒng)的音頻輸入，預警終端還帶有開關(guān)控制功能，只在需要廣播的時候才開啟功放主機，廣播結(jié)束后自動關(guān)閉功放主機的電源，安全節(jié)能。

三、系統(tǒng)組成

災害預警系統(tǒng)示意圖

如上圖所示災害預警系統(tǒng)基于GIS地理信息系統(tǒng)，分為用戶管理、站點管理、預警語音節(jié)目管理及發(fā)布、LED顯示屏節(jié)目管理及發(fā)布、事件管理等功能模塊，旨在為用戶提供一個便捷的、簡單的、有效的預警信息發(fā)布平臺。平臺由后臺數(shù)據(jù)服務及前臺用戶操作界面構(gòu)成，后臺數(shù)據(jù)服務處理預警終端的通信管理及數(shù)據(jù)庫管理，前臺為用戶提供友好的操作界面。

此系統(tǒng)具有以下特點：

1、工業(yè)級設計，寬溫度適用范圍，滿足各種惡劣環(huán)境的需求；

2、支持RS232串口通訊，通訊接口做防浪涌設計；

3、支持圖形界面遠程配置與維護； 

4、支持設備狀態(tài)自檢以及設備狀態(tài)實時上報功能； 

5、系統(tǒng)運行狀態(tài)LED指示； 

6、支持開關(guān)量輸入輸出，模擬量輸入采集；

7、支持短信文字轉(zhuǎn)語音、撥號通話廣播輸出； 

8、支持GPRS/GSM/CDMA網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)語音廣播輸出數(shù)據(jù)傳輸功能特性；

9、支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)APN； 

10、可向1~4個中心同時發(fā)送數(shù)據(jù)(固定IP或動態(tài)域名地址)； 

11、支持點對點、點對多點、多點對多點對等數(shù)據(jù)傳輸；          

12、支持GPRS實時在線和GSM短信息兩種通信模式；

13、可合成任意的中文文本，支持英文字母的合成；

14、支持GB2312、GBK、BIG5、UNICODE四種內(nèi)碼格式的文本；

15、具有智能的文本分析處理算法，可正確的識別和處理數(shù)值、號碼、時間日期及一些常用的度量衡符號，具備較強多音字處理和中文姓氏處理能力；

16、雙發(fā)音人：男聲、女聲；

17、清晰、自然、準確的文語音合成效果；

工作人員通過操作和使用接入INTERNET網(wǎng)絡的災害預警廣播平臺，將天氣預報、病蟲災害、地質(zhì)災害、科技興農(nóng)、時政方針、應急情況等信息定時或手動發(fā)布。經(jīng)TCP/IP協(xié)議對所發(fā)布信息數(shù)據(jù)進行分組、封裝送入INTERNET傳輸，再由INTERNET骨干網(wǎng)與無線移動通信網(wǎng)絡的GTP隧道協(xié)議對接，用TCP/IP協(xié)議報作為承載層將氣象災害預警廣播信息送至無線移動通信網(wǎng)絡。

GPRS網(wǎng)絡在全國31個省的城市和農(nóng)村均有良好覆蓋，基本上在手機可以打電話的地方都存在無線移動通信網(wǎng)絡。災害預警廣播信息便通過無線蜂窩寬帶網(wǎng)絡傳輸技術(shù)在無線移動通信網(wǎng)絡中分組交換傳輸覆蓋。災害預警廣播（也成無線預警）終端是基于無線移動通信網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)和語音通信的，能夠?qū)崿F(xiàn)將GPRS數(shù)據(jù)、文字、短信息、直接電話撥號，轉(zhuǎn)換為模擬語音信號并進行放大輸入，能夠?qū)PRS數(shù)據(jù)、文字、短信息轉(zhuǎn)換為LED實時顯示。并可將接收信息與否狀態(tài)上報氣象災害預警廣播平臺。

四、總結(jié)

該系統(tǒng)具備與政府及相關(guān)部門開展突發(fā)事件應急指揮，協(xié)同決策等功能，要讓這個功能得到發(fā)揮還需要推進氣象災害預警部門聯(lián)絡工作日常化，規(guī)范化，把氣象災害預警信息與防災減災工作有效結(jié)合，有效益地做好災害防御工作。按照“安全、先進、有效、可靠”的建設目標，水文監(jiān)測及遠程預警系統(tǒng)為災害預警系統(tǒng)的核心，其建設的總體目標為：應用可靠的信息采集設備和成熟先進的通信手段，收集地區(qū)內(nèi)雨情和水情等基本資料快速準確地發(fā)送到管理中心，在當前計算機軟、硬件基礎上，建設完善、合理的信息綜合數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)信息的自動采集、實時傳輸和有序存儲，使水文信息在局域網(wǎng)上共享，利用計算機和通信技術(shù)建立“安全、先進、有效、可靠”信息查詢顯示系統(tǒng)，并通過災害預警系統(tǒng)向災區(qū)群眾發(fā)布，建立快速實用的災區(qū)評估系統(tǒng)和災后建設系統(tǒng)。