黄骅市气象灾害防御应急指挥系统的设计与实现

杨国庆 王佳真 孙萌萌

摘要 深度分析黄骅市气象灾害防御现状需求，科学规划气象灾害防御应急指挥系统布局，综合产品性能、质量、效益等因素，形成系统实现方案及关键技术要点，并提出进一步拓展建议。

关键词 气象灾害防御应急指挥系统；方案；应用

中图分类号：P429 文献标识码：A 文章编号：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

近年来，随着极端天气事件增多，气象通信网络系统受到了严重影响。传统气象应急通信基本依托于移动、联通、电信等通信运营商，在遭遇极端天气侵袭时，通信基站易受到破坏无法工作，造成气象通信在内的所有公网通信中断。如2015年11月黄骅市在组织沿海渔民抵御风暴潮侵袭，便遭遇通信不畅导致防灾救灾未能达到预期效果，又如2016年6月24日江苏省盐城市遭遇特强龙卷风袭击，同年7月19日河北石家庄等地遭遇特大暴雨袭击，均出现交通、通讯瘫痪，致使气象数据采集、灾情上报、应急指挥等中断等情况。

极端恶劣天气发生时刻，亦是气象灾害防御最关键时刻，因公网通信中断造成气象通信中断，致使气象灾害应急指挥无法进行，气象服务信息无法传播，给气象灾害防御带来极大不便和严重影响。此外，在沿海、高山、沙漠等地区，由于公用网络存在盲区，个别地段的通信时断时续，也给气象灾害防御带来一定不便。

基于气象应急通信的实际需求，各级气象部门也做过组建应急通信网络系统的诸多探讨与尝试，有基于北斗卫星定位导航系统的，有基于气象应急通信车的等，这些有益的尝试都积累了许多经验。但在实际应用中，有些系统过于复杂、庞大，建设周期过长，需要省、市统筹协调实施，有些系统门槛较高，投入资金过大，县级气象部门无力承担，有些系统技术不甚成熟，故障率太高，后期维护代价太大。

综合县级气象部门实际需求与无线通信技术发展水平，黄骅市气象部门在2016—2017年设计组建了全市气象灾害防御应急指挥系统，应用于特殊天气条件下气象数据采集、灾情上报、应急指挥等领域，取得了较好效果。

1 系统设计

1.1 需求分析

黄骅市位于渤海湾西岸，河北省东南部，介于117°04′37″～117°51′17″ E，38°08′54″～38°42′46″N，市域面积1 567 km2，东西向最大横距67.2 km，南北向最大纵距55.2 km。黄骅灾害性天气发生频繁，尤以干旱、洪涝、冰雹、大风等为甚。近年来，黄骅市气象部门大力开展农业气象服务和农村气象灾害防御工作， 10个乡镇全部建成乡镇气象服务站，安装多要素自动气象站，并陆续建成4个标准化人工增雨防雹作业基地，具有较好的硬件基础条件。

黄骅市气象灾害防御应急指挥系统，旨在建立一套性能稳定、通话清晰、经济便捷的通讯系统，为气象防灾减灾工作服务。

1.2 技术方案

系统为基于dPMR技术组建的一套数字无线通讯网络，信号强度覆盖黄骅市全部行政区域，使气象业务、服务、指挥人员及用户能够快速、清晰、简便、灵活、机动地进行语音通讯。

数字无线通讯指将语音信号数字化并以数字编码形式传播，与模拟通讯相比，其优点主要是有效利用频谱、提高话音质量、增加通讯距离、抗干扰能力强等。dPMR是窄带（6.25 kHz）的频分多址（FDMA）协议，其特点是低成本性和低复杂性，是目前民用通讯市场主流设备制式。

1.3 布局方案

无线通讯系统一般由中继台、固定台、车载台或手持机及其配套设备构成。系统核心为中继台，其作用是中转和放大信号，用于增大通讯距离，扩展信号覆盖范围。目前市场主流中继台在电源、功率、灵敏度、天线架设高度等环境良好的情况下，信号覆盖半径一般能到达40 km以上。如某县市地域面积过大或地形狭长，一般采用多中继台组网方式布局。因黄骅地势平坦，市政府驻地基本位于地域中心，与市界最远端直线距离不超过35 km，故系统采用星型拓扑结构，即由1个中继台、6个固定台、数个车载台和手持机组成（图1）。

中继台位于市政府广场南侧联通大厦机房，天线架设在楼顶平台，距地高度50 m，为市区最高建筑之一。固定台分别位于滕庄子、官庄、齐家务、旧城4个乡镇的增雨防雹作业基地内、市气象灾害防御中心院内、南排河镇政府院內，基本覆盖黄骅全域。

车载台主要配备给承担灾害防御指挥、增雨防雹指挥的公务用车、专业技术用车等。手持机主要配备给有关政府领导、部门负责人、气象业务人员等。

1.4 产品方案

无线通讯设备市场上常见国外品牌有摩托罗拉、建伍等，国内品牌有海能达、科立讯、北峰等，近年来国内厂商技术发展迅速，主流品牌在质量、功能等方面不逊于国际品牌。综合产品性能、覆盖范围、信号质量、经济可用性等因素，同时考虑使用同一品牌设备兼容性可靠、安装使用维护方便等因素，经过考察对比，最终决定系统设备全部采用“科立讯”设备。

科立讯为国内领先的无线设备制造公司，其产品在国内市场具有较高占有率。系统中继台选用DR550型号，结构紧凑、高效实用。车载台选用DM680型号，功能较强、环境抑噪出色、个性化参数丰富，固定台在DM680增加稳压电源、室内全向天线等辅助设备。手持机选用S760型号，性能优秀、数模兼容、坚固耐用。

2 系统实现

2.1 频率申请

组建并使用无线通讯网络，应遵守国家无线电管理法律法规，向当地无线电管理部门提出频率申请，获得无线电台执照。以黄骅为例，组建全市气象灾害防御应急指挥系统应向沧州市无线电管理局提出申请，主要递交材料有事业单位法人证书或营业执照、正式申请文件、行政许可申请书、无线电台（站）设置申请表、无线电台（站）技术资料申报表等。

其中正式申请文件应写明设台理由、用途，拟申请使用频段和频率个数或带宽，台站类别和具体数量，以及其他需说明的情况。如申请固定台站，还应写明台站拟设置地址、发射功率、天线拟架设高度等相关参数。无线电台（站）设置申请表、技术资料申报表涉及较多通讯专业知识，可由设备供应厂家协助填报，技术资料申报表应包括中继台、固定台、车载台、手持机等全部设备。

经过充分准备，黄骅市气象局于2016年3月成功申请获批《无线电台执照》，获准使用频率为423.200 0/413.200 0 MHz。

2.2 系统安装

系统安装由设备厂家负责，项目方提供基础条件并予以协助。基础条件主要為场所、电源，中继台主机应安装在机房的专用机柜内，机柜内应配备AC-220 V交流电，负载约200 W，电源电压应稳定少变，必要时需配备UPS不间断电源。中继台安装要平稳、整洁、便于操作维修。室外天线安装应固定牢靠、与地垂直、避免有高大物体直接遮挡，做好防雷、防水等措施。连接馈线走向应横平竖直，避免硬折死弯。其他如功分器、耦合器、射频连接器等设备亦应按照操作规程安装。

固定台、车载台安装较为简单，场所、电源等要求类似。

2.3 调试验收

安装完成后，厂方应根据方案对系统各项指标进行测试，包括发送、接收信号功率，上行、下行增益，噪声电平等。然后进行整体测试，包括信号强度、通话质量、场景切换等。测试通过后，项目方、无线电管理部门组织验收。

厂方应对项目方或应用方进行使用培训，包括系统介绍、原理、说明、基本操作、常见故障分析排除等。项目方应将全部资料整理归档，试运行过程中发现问题应及时与厂方或无线电管理部门联系。

3 系统应用

3.1 基本功能

3.1.1 群呼 灾害性、关键性天气来临或发生时，气象灾害防御指挥部及其办公室可使用群呼功能，将相关指令同时发送给全体用户，指挥调度防御工作。

3.1.2 组呼 根据工作职责将用户分为气象预报预警、气象装备保障、增雨防雹作业等多个专业组，组中的所有用户都能听到并与其他人通话。

3.1.3 单呼 某用户可直接呼叫其他用户，并且不会被同信道中任何其他人听到，通话双方可以互相通话，交流气象防灾减灾工作。

3.2 高级功能

3.2.1 PTT ID 某用户发送的信息可包含其身份信息，集群模式下常用。

3.2.2 遥毙对讲机 可把一台或多台对讲机的ID从设备列表中移除，使该对讲机无法与中继或者其他用户通联。

3.2.3 检查对讲机 可通过数字指令，实时获取指定对讲机状态。

3.2.4 紧急呼叫 突发情况下，某用户可发紧急报警，最高权限直报指挥中心。

3.3 应用范例

黄骅市气象灾害防御应急指挥系统建成后，在诸多领域得到有效利用。如2016年8月25日应对强降水天气过程中，黄骅市委、市政府领导通过该系统指挥调度有关单位，市气象灾害防御指挥部通过该系统通报天气状况、各乡镇雨情；市防汛抗旱指挥部通过该系统通报河流水情、指挥城乡防汛，市防风暴潮办公室通过该系统传递潮位、海风等信息，取得良好效果。其他适用领域还有：①人工影响天气作业指挥：有效连通市人影指挥中心和各标准化作业点信息渠道，实时开展作业准备、空域申请、作业实施、效益评估等各项工作。②气象装备技术保障：明显提高气象仪器维修人员工作效率，反馈辖区内自动气象站、土壤水分站等工作状态，便于及时维修排除设备故障。③气象灾情调查上报：缩短气象专业技术员与气象为农服务专家、乡镇气象服务站、气象协理员通信距离，雨情、灾情等信息能够在第一时间上报获取。

4 拓展建议

系统目前主要应用于黄骅市辖区内气象及相关工作，未来仍有进一步拓展空间，建议如下。

4.1 提升系统功能

为中继台、固定台增设UPS不间断电源、太阳能电板、小型发电机等，为车载机、手持机增配电池并适时维护，可显著提高系统待机时间，避免恶劣天气下因电力中断而造成的通讯中断。

4.2 扩大地域范围

适当增加中继台数量并进行联网，可组建地市级指挥系统。根据天气系统发生、发展、传播路径，可建立跨区域灾害天气联防联控系统。

4.3 拓展使用范围

与水利水务部门合作，可启动水情旱情监测、水源配置调度、紧急转移避险等工作；与农业林业部门核准，可进行农业调查、病虫害防治、适用技术推广等工作；与环境保护部门合作，可开展污染危害监测与分析、污染源调查与控制等工作等。

参考文献

[1] 孙玉龙，赵铁松，陈小雷，等.河北省气象灾害防御指挥系统研发与应用[J].中国防汛抗旱，2018，28（3）：36-40.

[2] 杨健，杨运船，贾秀芳.石家庄2016年“7·19”暴雨洪水分析[J].水科学与工程技术，2017（3）：57-58.

[3] 潘奕婷.6·23江苏盐城遭遇重大龙卷风冰雹灾害[J].中华灾害救援医学，2016，4（7）：356.

责任编辑：郑丹丹