氣象災害預警廣播系統(tǒng)方案

一、氣象災害預警廣播概述

近年來，由于人類活動和自然因素的綜合影響，全球氣候呈逐年變暖趨勢，大范圍不規(guī)則異常天氣不斷涌現(xiàn)，極端天氣事件頻繁發(fā)生，給社會經濟發(fā)展、人民生命財產安全帶來重大影響和破壞，也使人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境遭到直接威脅?！案绫竟澜鐨夂虼髸钡恼匍_, 證實各國政府和國際機構對此都高度重視，應對復雜、多變的氣候環(huán)境已成為關乎人類、關乎世界的重要課題。 

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。尤其是近年天氣經常走極端，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，造成的直接經濟損失占GDP的3-6%左右，利用科技手段防災減災，已經成為各級政府、水利局、氣象單位、廣播電視局、防洪抗旱辦公室等的重要施政內容。

廈門宇能科技有限公司在國內率先設計、開發(fā)并推出基于覆蓋全國的無線移動網(wǎng)絡的氣象災害預警廣播系統(tǒng)。該系統(tǒng)是采用國際先進的INTERNET、蜂窩網(wǎng)絡帶寬傳輸、UTP/Gn接入、嵌入式文語轉換、LED顯示控制等技術，設計的集“無線文轉語應急廣播”和“無線LED顯示屏發(fā)布”于一體的氣象災害預警廣播系統(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“最后一公里”問題，提高氣象災害預警能力，達到最大限度防災減災的目的。

二、氣象災害預警廣播設計原則

氣象災害預警廣播方案設計遵循“先進科學、穩(wěn)定可靠、方便擴展、經濟適用、安全保密”的原則。并綜合考慮施工、維護等重要因素，同時也為今后的發(fā)展、擴建、改造等留有余地。本系統(tǒng)設計內容是系統(tǒng)的、完整的、全面的，設計方案具有科學性、合理性、實用性。

2.1先進科學性：

充分利用INTERNET、蜂窩網(wǎng)絡帶寬傳輸、UTP/Gn接入、嵌入式文語轉換、LED顯示控制等先進技術設計，采用目前先進的系統(tǒng)軟件平臺及終端設備，不但能夠滿足氣象、農業(yè)、科技等信息及時、快速、準確發(fā)布需要，而且能夠作為國家三農服務政策宣傳的輿論媒介，是我國新農村建設的服務載體和輿論支撐。

2.2穩(wěn)定可靠性：

由于氣象災害預警廣播系統(tǒng)使用環(huán)境的特殊性，必須保證系統(tǒng)工作相對穩(wěn)定可靠。一是中心系統(tǒng)的可靠性，選用穩(wěn)定可靠的WINDOWSXP和工控機作為氣象災害預警廣播平臺載體，氣象預警廣播平臺具有權限操作功能，從應用上保證了系統(tǒng)的可靠運行發(fā)布；二是國內優(yōu)質的LED控制卡和顯示屏硬件故障率低，嵌入式文語模塊支持多種文字、字符等實時轉為語音，擴音機等外設電源采用干觸點控制，都保證了終端顯示和播報的可靠性。三是通信機制可靠，系統(tǒng)傳輸采用具有大面積穩(wěn)定覆蓋的無線移動通信網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)傳輸高效可靠性不容置疑。

2.3方便擴展性：

目前氣象災害預警廣播系統(tǒng)能夠支持現(xiàn)有的各類無線通信接入，CDMA通信系統(tǒng)、GSM 

通信系統(tǒng)、GPRS通信系統(tǒng)，并實現(xiàn)了這些系統(tǒng)的并網(wǎng)運行，今后通過開發(fā)和安裝相應的通信接口協(xié)議即可實現(xiàn)其他未來通信系統(tǒng)的接入。

2.4經濟實用性：

整個系統(tǒng)的操作以方便、簡潔、高效為目標，既充分體現(xiàn)快速反應的特點，又能便于操作人員進行信息設置、發(fā)布和廣播。

2.5安全保密性：

對于系統(tǒng)的管理實行嚴格的權限管理，只有持有一定權限的密鑰才能訪問、監(jiān)控、管理、操作，確保系統(tǒng)使用安全可靠，杜絕不法分子非法盜用平臺宣傳。

三、氣象災害預警廣播功能特點

3.1氣象災害預警廣播功能

文語轉換：支持氣象等信息文字轉語音廣播輸出。

LED顯示：支持氣象等信息文字轉LED顯示。

定時播報：支持氣象等信息定時自動語音播報和LED顯示。

緊急播報：支持手動發(fā)送信息緊急自動語音播報和LED顯示。

播報設置：支持語音男/女聲選擇，音調和語速可按需設置。

顯示設置：支持LED顯示文字滾動速度設置。

次數(shù)設置：支持語音播報、LED顯示信息次數(shù)設置。

身份鑒別：支持信息發(fā)送者身份鎖定和鑒別，非法信息不予接收和播報。

狀態(tài)監(jiān)測：支持發(fā)送狀態(tài)實時監(jiān)測，信息發(fā)送成功與否軟件有明確提示。

外設控制：支持擴音機電源自動控制功能。

多元文本：支持GB2312、GBK、BIG5、UNICODE四種內碼格式文本。

3.2氣象災害預警廣播特點

廣域覆蓋：無線移動網(wǎng)絡在全國31個省的城市和農村均有良好覆蓋，基本上在手機可以打電話的地方都可傳輸氣象災害預警廣播。

永遠在線：系統(tǒng)只要激活無線預警廣播應用后，將一直保持在線，類似于無線專線網(wǎng)絡服務。

按量計費：無線專線網(wǎng)絡服務雖然保持一直在線，但只有產生通信流量時才計費，費用低廉。

高速傳輸：采用蜂窩網(wǎng)絡帶寬傳輸，可支持53.6Kbps的峰值傳輸速率，傳輸速率高，傳輸速度快。

實時發(fā)布：隨時發(fā)布和接收信息，且可以定時或立即顯示和播報。

擴展無限：在全國范圍內，只要無線GPRS 網(wǎng)絡覆蓋的地方都可以使用，不受距離和位置的限制。

安裝方便：只要有無線移動網(wǎng)絡，氣象災害預警廣播終端接通電源即可。

四、氣象災害預警廣播組成

4.1氣象災害預警廣播發(fā)布平臺

在省、市、縣或鎮(zhèn)建立氣象災害預警廣播發(fā)布平臺，定時/手動發(fā)布所轄范圍各類氣象、防汛、災害、農業(yè)、科技、事政等綜合信息，并通過無線移動網(wǎng)絡空中發(fā)送。

4.2氣象災害預警廣播接收終端

在區(qū)、鎮(zhèn)或村建立氣象災害預警廣播接收終端，通過電子顯示屏將發(fā)布信息LED文字滾動顯示，并轉換為語音（男聲、女聲可選）通過已有擴音機經大喇叭（高音喇叭）播放出來。將氣象等信息實時通知，使農民防患于未然。

說明：文字滾動的速度和次數(shù)，高音喇叭語音播出次數(shù)可通過氣象災害預警發(fā)布平臺根據(jù)需要隨意設置。

五、氣象災害預警廣播原理

5.1氣象災害預警廣播原理

氣象服務/科技信息發(fā)布工作人員，通過操作和使用接入INTERNET網(wǎng)絡的氣象災害預警廣播平臺，將天氣預報、病蟲災害、地質災害、科技興農、時政方針、應急情況等信息定時或手動發(fā)布。經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)的Gn接口與無線移動通信網(wǎng)絡的GTP隧道協(xié)議對接，用UPP/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。

無線移動通信網(wǎng)絡在全國31個省的城市和農村均有良好覆蓋，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。氣象災害預警廣播信息便通過無線蜂窩寬帶網(wǎng)絡傳輸技術在無線移動通信網(wǎng)絡中分組交換傳輸覆蓋。

氣象災害預警廣播（也稱無線預警）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，能夠實現(xiàn)將CDMA/GSM/GPRS數(shù)據(jù)、文字、短信息、直接電話撥號，轉換為模擬語音信號并進行放大輸入，能夠將CDMA/GSM/GPRS數(shù)據(jù)、文字、短信息轉換為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。

5.2氣象災害預警廣播原理圖

5.3氣象災害預警廣播終端介紹

YN2160隸屬于氣象災害預警終端，是廈門宇能科技有限公司在國內率先設計、開發(fā)并推出基于覆蓋全國的無線移動網(wǎng)絡的氣象災害預警廣播系統(tǒng)接收設備。是采用國際先進的INTERNET、蜂窩網(wǎng)絡帶寬傳輸、UTP/Gn接入、嵌入式文語轉換、LED顯示控制等技術，設計的集“無線文轉語應急廣播”和“無線LED顯示屏發(fā)布”于一體的氣象災害預警廣播系統(tǒng)?？煽焖?、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“最后一公里”問題，提高氣象災害預警能力，達到最大限度防災減災的目的。

YN2160終端設備符合工業(yè)級設計標準，優(yōu)化電磁兼容設計，具有超強的可靠性。內嵌PPP、TCP/IP、DDP等多種協(xié)議，除語音轉化之外，還可實現(xiàn)用戶設備到數(shù)據(jù)中心遠程透明數(shù)據(jù)通信。設備即插即用，安裝簡單，使用方便。

硬件特性：

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 

支持電源過壓過流保護 

支持RS232串口通訊： 

支持監(jiān)聽喇叭，監(jiān)控短信和電話轉換為語音信號后的播出情況 

支持設備狀態(tài)自檢以及設備狀態(tài)實時上報功能 

通訊接口做防浪涌設計 

系統(tǒng)運行狀態(tài)LED指示 

支持短信文字、撥號通話和無線對講信息轉語音廣播輸出 

支持GPRS/GSM/CDMA網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)和語音通信 

數(shù)據(jù)傳輸功能特性：

透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉換； 

支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)APN； 

可向1~5個中心同時發(fā)送數(shù)據(jù)(固定IP或動態(tài)域名地址)； 

支持點對點、點對多點、多點對多點對等數(shù)據(jù)傳輸； 

短消息數(shù)據(jù)備用通道； 

可兼容組態(tài)軟件； 

支持多種電力通訊規(guī)約； 

根據(jù)用戶的特殊需求定制； 

通過串口進行軟件升級； 

支持圖形界面遠程配置與維護； 

自診斷與串口告警輸出； 

語音模塊功能特性：

終端內嵌語音合成模塊，提供語音合成通信協(xié)議，方便服務器下發(fā)語音播報信息內容，語音合成模塊的功能特點如下：

可合成任意的中文文本，支持英文字母的合成；

支持GB2312、GBK、BIG5、UNICODE四種內碼格式的文本；

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；

雙發(fā)音人：男聲、女聲；

清晰、自然、準確的文語音合成效果；

集成提示音效，針對某些行業(yè)領域的常見語音提示音；

支持多種控制命令，包括：合成、停止、暫停合成、繼續(xù)合成等；

支持多種文本控制標記，提升文本處理的正確率；

支持休眠功能，在休眠狀態(tài)下可降低功耗；

Line out音頻輸出； 

語音合成通信協(xié)議：

幀結構由8部分組成：

示例：

語音播報內容：廈門火炬高新區(qū)，廈門宇能科技有限公司。

完整幀為:AST0214A038廈門火炬高新區(qū)，廈門宇能科技有限公司。AED

技術參數(shù)如下：

所選模塊:工業(yè)級手機模塊

工作環(huán)境：

模塊工作溫度:-30°C～75°C

器件工作溫度:－40°C～85°C

濕度范圍:0－95%，非冷凝

儲存溫度:－40°C～85°C

電源：

電壓范圍:DC5V～16V 

標準電源:DC5V/1000mA 

功耗:通信時平均電流100mA@+5VDC

空閑時:35mA@+5VDC

接口：

天線接口:50Ω/SMA 陰頭

接收靈敏度:-104dbm

SIM卡:3V/5V

用戶數(shù)據(jù)接口:RS232(工業(yè)級3.81mm插座)

波特率:1200～115200bit/s 

語音接口：標準蓮花端子輸出

LED輸出：RS232串口輸出

電源控制接口：兩芯插座

六、氣象災害預警廣播意義

隨著農村經濟發(fā)展和農民生活水平提高，農業(yè)、農村、農民對氣象信息特別是災害性天氣信息的需求急劇增強，但針對農村和農民的氣象信息發(fā)布手段仍顯單一，在很大程度上影響著農村氣象防災減災工作的開展。建設農村氣象災害預警廣播平臺，安裝氣象預警LED顯示屏和氣象災害應急廣播系統(tǒng)，是加強區(qū)域性氣象防災減災基礎設施建設，有效提高氣象災害預警能力的重要途徑。對農村來講，“大喇叭”最普及、最方便、最經濟、覆蓋面最廣，“氣象災害預警廣播接收機+大喇叭+顯示屏”的模式，徹底解決了氣象信息到農村“最后一公里”的問題，可以大大提高農民防災減災的能力，帶來巨大的農業(yè)經濟效益。