气象灾害预警信息发布关键技术研究

【 项目编号】GYHY200806013
【 研究周期】 2008 1 。月一2011 9
【 项目负责人】 三春芳
【 项目骨千成员】 李春来、蒋克俭、陈永涛、刘然、宋之光、李小汝、姜立鹏、谷军霞、高亢
【 项目承担单位】 国家气象信息中心
【 项目协作单位】无

【 主要研究成果】
1
、成果的主要内容
本项目的成果主要包括:综合发布平台、北斗发布平台、RDS 发布平台、北斗预警信息接收终端、北斗预警信息收发终端、RDS 预警信息接收终端以及相关的技术规范。
  综合发布平台是预警信息的录入、审核、发布的上层平台,主要功能包括:用户注册、管理:预警信息的录入、校对、审核、发布:下属手段平台发布情况及设备工作状况的监视。
  
北斗发布平台是预警信息和报警信息接收与转发的平台,通过北斗卫星向北斗终端转发综合平台的预警信息,接收并向综合平台转发北斗预警信息,收发终端的报警信息、。
  RDS
发布平台是预警信息接收与转发的平台,通过无线数据广播向RDS 预警信息接收终端转发综合发布平台的预警信息。
  北斗预警信息接收终端是为预警信息发布开发的专用单收终端,可用于预警信息的接收与处理,具备补包、对预警信息的影响区域进行自动识别等新功能。

  北斗预警信息收发终端除了具备北斗预警信息接收终端的功能之外,还具有报警功能,可通过北斗卫星向北斗发布平台发送报警信息。
  RDS
预警信息接收终端是以成熟的车载音响改装而成,保留了原有车载音响的主要功能。该终端在具备日常实用价值的基础上,增加了预警信.息接收、处理、存储、呈现的功能.
  规范编制:《国家气象灾害预警信息综合发布平台接口协议规范说明书》 规定了综合发布平台与北斗发布平台、RDS 发布平台之间信息传输格式:《 北斗卫星气象灾害预警信息发布的信息格式规范》 规定了北斗发布平台和北斗预警信息接收、收发终端以及北斗指挥机之间的通信接口:《 无线数据广播(RDS )预警信息发布信息格式规范》 规定了RDS 发布平台和RDS 预警信.息接收终端之间的通信

  接口:《 气象灾害预警信.息、发布终端处理规范》 规定了预警终端对预警信.息处理的技术要求.
2
、成果的技术特点
  ( 1
)分布式的系统架构:为实现预警信息在多种媒体发布系统上的统一发布为多媒体预警信息发布系统的整合提供实践经验,提出了分布式系统架构.整个预警信发布系统由一个综合发布平台和基于不同传播媒体的多种发布系统组成。综合发布平台通过网络向各媒体的发布平台发布预警信息、各媒体的发布平台接收到预警信息后,进行解析和处理,封装在各自的发布协议中向各自的终端进行发布。
  ( 2
)层次化的协议架构:预警信息发布系统的协议架构采用层次化设计,以实现系统的开放性和标准化。综合发布平台预警信.息处理主要是预警信息编码预警终端信息处理主要是对预警信息的识别与过滤二网络发布协议是综合平台向各媒体平台统一发布预警信息的协议。TcP IP Ethernet 是标准的网络底层传输协议.北斗发布协议是通过北斗卫星进行预警信息发布的协议二拆包与补包协议是在发布端将较长的预警信息拆成多个可在北斗数据包中传输的块,并在接收端进行重组的协议。北斗通信协议是标准的北斗卫星底层传输协议.

  ( 3 )改进的预警信息编码:预警信息编码是预警信息发布的核心技术。为更好地满足预警信息发布需要,本项目改进了预警信息编码方法,使气象预警信息发布的区域划分更加合理、更加精细,预警信息可以发布到全网的所有预警终端,也可以只发布到特定的一个或几个预警终端或特定一个或几个区域的所有预警终端。
  ( 4
)统一的预警信息发布:分布式架构为预警信息统一发布提供了基础设施的支撑,但要实现预警信息的统一发布,还要有一个基于网络的、各媒体发布平台都可识别的公共的发布标准。CAP是基于IP 网络的预警信息发布标准,采用XML结构。本项目采纳了CAP作为综合发布平台向各媒体发布平台发布预警信息的协议标准,制定了综合发布平台与各媒体发布平台之间的CAP接口协议。

  ( 5 )高效的北斗发布协议:北斗是短报文通信系统,通信容量十分有限,因此,在满足终端处理需要的前提下,北斗预警信息发布协议要尽可能简洁。BCD 和二进制码的每个数字只占用4 个比特,可大大节省预警信息编码所占的字节数本项目设计了二进制、BCD ASCll 混合的北斗预警信息发布协议,以节省信道资源。
  ( 6
)改进的北斗拆包补包协议:拆包补包是北斗数据通信常用的长报文处理技术。由于卫星通信都存在一定的干扰,预警信息越长,拆包后传输成功宝越小。

  为进一步提高预预警信息发布的成功率,在多次传输的基础上,本项目提出了联合补包的方案,即在接收端将多次传输的数据包混合在一起进行拼包,只要每个包在多次传输有一次传输成功,就能成功恢复出预警信息。为此,在北斗预警信息的发布协议的外面设计了一层拆包与补包的协议.本协议实施的关键是多次发送一条预警信息时,北斗发布平台使用相同的拆包流水号,预警终端根据相同的发布平台编号和拆包流水号进行补包处理.
  ( 7
)北斗通信功能的拓展:民用北斗指挥机的服务频次最高只能达到30 秒,每次120 字,无法满足预警信息的发布时效,要实现长预警信.息或多条预警信息快速有效的发布,需使用多台指挥机在多个通播ID 上并行发送。根据预警信息发布业务的特点,本项目设计开发了支持多个通播1D 的北斗预警终端,目前可支持256 个通播ID .

【 成果应用情况l
1
、成果的转化和应用情况
  ( 1 ) CAP
协议在重大工程项目中推广应用
  本项目采用CAP 协议作为综合平台向各媒体发布平台发布预警信息的协议标准,以实现预警信息的统一发布。CAP协议已在“国家突发公共事件预警信息发布系统建设项目”得到推广应用。该项目采用CAP协议为预警息收集、制作、管理和发布提供一个统一的、简单的输入接口,以减少预警信息发布过程中各环节的工作负荷,提高技术的可靠性和目标受众的效率。同时,CAP 协议有助于在多个处理环节间保持传输信息的一致性,这是提高该项目预警系统效率的关键

  ( 2 )行业标准“气象灾害预警信息编码规范”批准立项
  基于本项目制定的编码规范,申请了行业标准“气象灾害预警信息编码规范”己批准立项.此标准将对气象灾害预警信息的类别、预警级别、起始时间、可能影响范围、警示事项、应采取的措施和发布机关等信息元素进行编码,规范预警信息的发布,接收、过滤与处理。
  ( 3
)项目成果在安徽省公共气象服务中心应用
  自2012 7 月起,项目成果北斗气象预警发布系统和RDS 气象预警发布系统在安徽省公共服务中心应用。用户认为整个系统功能完善,使用便捷,为未来气象预警信息发布系统的建设提供了技术储备,具有很好的应用前景。

  ( 4 )北斗发布系统的开发得到北斗运营商和设备生产商的重视,带动了后续北斗示范项目中相关系统的建设
  北斗发布系统的开发得到业界最大的北斗运营商和产业界最大的两家北斗设备生产商的极大重视,推动了北斗技术在气象领域的推广应用,为今后基于北斗卫星的气象预警信息发布系统的建设提供了核心技术基础和多方面的技术储备。此项目带动了后续“基于北斗导航卫星的大气海洋和空间监测预警示范应用项目”中“北斗气象预警信息发布系统”的建设,该示范应用项目的可研报告已以2011 年获得总装备部和中国气象局的批复。
  ( 5 ) Rl
万发布系统的开发得到广电部门支持,车载RDS 预警信息接收终端为移动用户提供了一种便捷的预警信息接收技术
  RDS
发布系统的开发得到了安徽省广播电台的大力支持,推动了RDS 技术在预警信.息、发布中的应用,为未来利用基于调频广播资源进行气象预警信息发布提供了技术储备。项目研制开发的车载RDS 预警终端充分利用RDS 系统特点,经由RDS 技术中的TA TP 功能,实现气象信息的即时插播,为城市中或高速路上的移动用户提供了一种便捷的预警信息、接收手段.

2 、成果对业务进步的贡献与效果
  本项目完成了气象预警信息综合发布平台的开发研制、基于北斗卫星通信的气象预警信息北斗发布平台及北斗预警信.息接收/收发终端的开发、基于RDS 系统的气象预警信息、RDS 发布平台及RDS 预警信息接收终端的开发,实现了气象预警信息发布系统的预期功能,并编制了气象预警信息发布系统中的编码规范、接口规范。上述这些技术是建设气象灾害预警信息发布系统过程中的一些必要的关键核心技术,这些关键技术的实现将推动气象灭害预警信.息发布系统的建立。根据本项目制定的编码规范而申请的行业标准“气象灾害预警信息编码规范对气象灾害预警信息的类别、预警级别、起始时间、可能影响范围、警示事项、应采取的措施和发布机关等信息、元素进行编码,为预警信息发布,接收、过滤与处理的规范的制定,提供数据基础。此行业标准可用于卫星、RDS 、广播、电视、手机短信、互联网等多种媒体预警信.急发布系统以及通用、专用预警信息、接收机的开发.
  本项目实现了气象预警信息、通过多种手段的发布,提高了气象预警信息发布的时效性和可控性,使人民群众可以更快速、方便、及时、准确地获得各类气象预警信息,从而增强社会公众的防灾减灾的能力,最大程度地减少国家以及人民生命和财产损失,有利地推动地方社会经济和谐发展,促进和谐社会的建设,可以获得巨大的经济与社会效益。
3
、转化应用中存在的主要问题
随着公众对预警信息及时获取需求的不断增长和预警信.息关键技术的日益成熟,越来越多预警发布系统的将逐步建设和业务化运行,建议后续对预警信.息发布的相关研究和工程建设项目进一步支持,加大推广应用力度.

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