(论文)日本、尼泊尔紧急预警广播系统探究.pdf

日本 尼泊尔紧急预警广播系统探究 c o 房磊裘冠村国家广电总局广播电视规划院 摘要 今年我国发生了多次重大自然灾害 紧急预 誓广播系统的部署迫在眉睫 日本和尼泊尔已经建 设了比较完善的紧急预誓广播系统 本文对其进行 介绍 供我国建设紧急预警广播系统参考 关键词 e l 本尼泊尔紧急广播灾害 1 引言 2 0 0 8 年上半年 我国发生两起严重的自然灾害 元 月下旬 我国中南部地区遭受了5 0 年一遇的特大暴风雪 5 月12 日1 4 时2 8 分 我国四川省汶川i 县发生了里氏8 级 强烈地震 死亡人数超过8 万 倒塌房屋8 0 余万间 电 力中断 通讯中断 交通中断 余震不断 此外 2 0 0 8 年 5 月2 日 缅旬遭受强热带风暴袭击 造成8 4 5 3 7 人丧生 5 3 8 3 6 人失踪 这几次自然灾害对人类的生命和财产安全 造成了非常严重的伤害 我们应该在抗灾的同时 尽早建 立起防灾预警机制 构建快速反应的紧急预警广播系统 当灾害来临时能够迅速地发布通知和预警 最大限度地 降低损失程度 2 日本地震预警广播系统 2 1 概述 日本气象厅使用了一套地震预警系统 该系统通过探 测地震最初小范围的振动 地震纵波 预测出地震的震 中和强度 并向公众发布警报 此系统能预报的信息包括 主震和余震发生的时间以及震级 如果可能发生的地震 震级高于5 级 日本将震级分为o 一7 级 日本气象厅将 发布一个地震早期警报 e a r t h q u a k ee a r l yw a r n i n g 警 告人们在几秒或5 0 秒之后会发生强烈地震 日本广播协会 n h k 开发了一套用于发送气象厅发 布的地震警报的系统 该系统已于2 0 0 7 年1 0 月1 日投入 运行 它可以通过n h k 的12 个无线电广播和电视频道向 全国范围发送日本气象厅的警报 2 2 地震预警 日本极易发生强烈地震 例如19 9 5 年1 月神户地区 的阪神 淡路大地震以及2 0 0 4 年1 0 月新泻县c h u e t s u 大 地震 虽然目前尚未找到预报地震的可靠方法 但是已经 可以预报地震所引发的大范围震感 给人们几秒到5 0 秒 甚至更长时间的准备时间 如果得到即将受到地震余波 冲击的预警 人们就可以提前做好应对的准备 例如立刻 转移到安全地带或者汽车减速行驶 图1 为地震预警广播 系统的概念图 一次地震会发出两种波最初的小范围振动称为纵波 pw a v e s 另一个可能引发强烈振动的称为横波 s w a v e s 纵波的传播速度大约为7 k m s 而横波的传播速 度大约是4 k m s 也就是说 这两次地震波会在不同的时 间到达一个地区 这个地区距离震中越远 则两次震波到 达的时间差越长 日本气象厅的系统利用这个时差 根据 先检测出来的比大地震提前到达的地震纵波 确定出震 中和震级 并向公众发出警报 自2 0 0 6 年8 月以来 日本气象厅就开始向铁路 工 厂 医院等重要机构提供地震警报 考虑到公众还不太了 解地震预警系统及其如何工作 所以最初没有向公共区 域通过广播机构和公共扬声系统发布警报 2 0 0 7 年6 月 2 1 日 日本政府中央防灾委员会宣布 从2 0 0 7 年1 0 月1 日开始日本气象厅将向公众发布地震警报 n h k 电视台随 后向公众播出了一系列有关此警报系统的教学片 而之 后在c h t 3 e t s u 地区发生的地震也很大程度地提高了公众对 地震预警系统的认识 2 3 地震预警广播 万方数据 屏幕上报警图 像的右半部分列出 了地震主要波及的 地区 左边为地图 人们可以很清楚地 了解自己所在的地 区是否会受到地震 影响 报警图像在 屏幕上以3 0 秒为周 期进行滚动 与此 同时发出警报音 之后电视台将发 布声明 告诉观众 该地震预警的详 图1 地震预警系统概念图 细内容 对于无线电广播 首先会听到报警音 然后音频发生 器就会发布通告 播报地震将要波及的地区 音频发生器 是从预先录制好的声音文件中 选择相应的地名进行播 报的 与电视不同 广播报警时间不限于3 0 秒 当有关 地名播报两次之后 报警广播结束 2 5 地震预警广播的播出系统 图2 地震预警信息示例 图3 为n h k 的地震预警播出系统示意图 n h k r 播q 日本气象厅发布的地震预警信息必须能够迅速地以筒 心位于东京涩谷 广播中心的前端处理器 f e p 接受来 单明了的形式传达给公众 n h k 电视台用于转发地震警报 自日本气象厅的地震预警信息 然后通过i p 线路将地震 的系统拥有以下特点 预警信息发送给播出中心和全日本7 个n h k 子台站中的专 1 n h k 所有广播和电视频道上均播出地震警报 用服务器 报警服务器 该信息再送入警报发生设备 相 警报同时在n h k 全部12 个广播和电视频道上播出 关设备及工作原理如下所述 2 l 全自动报警 1 地震预警服务器将地震预警信息发送给日本所 地震预警的速度是最重要的 即一收到来自气象厅的 有的n h k 电视台 报警信息 无需n h k 工作人员参与 系统就会自动立刻 2 触发单元 发送信号触发控制单元 以将警报广 转发这一警报 播叠加到现有的电视台和无线电广播上 3 独特的警报声音 3 电脑图像制作器 根据接收到的信息 制作出地 当发布警报时 全国和地方所有的n h k 电视频道都会 图并列出地震波及地区的地名 叠加上报警信息 发出一种独特的报警音 并在屏幕上显 4 声音信号发生器 产生声音文件用于无线电广 示地图 列出可能发生地震的地区 对于n h k 广播电台 播 播报地震波及地区地名 东京发布的地震警报会插入所有的全国和地方电台 警 如果电台 电视台中的控制单元被触发 控制单元就 报声中配有语音 不停地告知听众将要发生地震的地区 将电脑图像制作器提供的图像叠加到现有的电视画面上 2 4 地震预警广播的内容 控制单元也会将声音信号发生器产生的声音信号与报警 图2 是 贝 1 j 地震预警信息出现在n h k 电视画面中的声混合 加入到现有的广播中 例子 在东京n h k 广播中心 控制单元通过紧急新闻控制 2 0 0 8年第7 期 广播与电视技术6 3 万方数据 圈3n i t 地震预警广播播出系统 台 在所有n h k 电视频道上发送出地震警报 对于无线 电广播 紧急请求单元通过广播控制单元 中断n h k r a d i 0 1 n h kr a d i 0 2 和n h kf m 广播 并播报由声音信号 发生器制作的紧急通告 上述操作完全是自动化的 使得n h k 能够在接收到日 本气象厅地震警报信息后1 3 秒内 就将警报播报给全 体日本人民 2 6 可靠性测试 由于组成本系统的各个单元都是自动化的 所以可靠 性十分重要 为了验证该系统的可靠性 n h k 在各种条件 下分三个阶段进行了测试 第一阶段 分部件测试 对每一个设备均进行各种测试 观察其在各种不利条 件下的运作情况 例如 加速测试 即在短周期内反复激 活装置 看其能否正常运行 无规律数据测试 看系统对 无规律数据的反应如何 第二阶段 n h k 子台站测试 地震预警广播系统在n h k 子台站及地方台安装完成 后 这些电视台将暂停广播进行测试 包括对控制单元的 测试 第三阶段 全国范围测试 系统完成第二阶段测试后 n h k 进行了全国范围测 试 以评估系统的总体性能 2 7 地震预警广播系统的运行 日本自2 0 0 4 年2 月开始测试地震预警广播系统 到 2 0 0 6 年6 月共发布了8 5 5 次预警 其中只有2 6 次是假警 报 系统在2 0 0 7 年1 0 月正式投入使用 然而系统正式使 用后却暴露出很大局限性 主要是在数据分析 计算上出 了问题 例如 2 0 0 8 年1 月2 6 日石川县地震 地震预警 广播系统估计强度只有4 所以没有发出预警 而实际强 度是5 弱 4 月2 8 日冲绳县宫古岛地震 地震预警广播系 统发出了预警 但是是在地震发生1 0 秒后发出的 比横 波慢了4 秒 而且实际强度只有4 而不是估计的5 弱 虽然系统还存在着一些问题 但是在最近的一次强烈 地震中 地震预警广播系统还是发挥了其应该有的作用 2 0 0 8 年6 月1 4 日 日本东北地区发生的里氏7 2 级地震 造成至少9 人死亡 2 0 0 多人受伤 另有1 0 多人下落不 明 日本气象厅在地震发生前1 0 秒发出了地震预警广播 日本 朝日新闻 报道说 日本气象厅在探知最初震动的 4 秒后发出了预警 在靠近震中的岩手县奥州市和宫城县 栗原市 预警与强地震波几乎同时出现 而在离震中稍远 的宫城县仙台市 预警发出1 0 秒后 才出现强震动 万方数据 图4 尼泊尔紧急预警广播系统信号产生框图 表1 地区码分类 地方分类目标区域 编号 区域分享全国范围 加德满都 帕坦 d h a k t a p u r 山谷 1行政区 五个行政区 2 地区 每一个县和地区政府所在地 表2 尼泊尔紧急报警广播运作标准 分类输入信号本地码传送媒体广播运作标准 大地震的警告所有波长 1 信号i国家码所有波长所有频道 指令同时广播 按照灾难法的三个波长n t v单个县或兰个波长 2 信号 地区码 广播请求 r n ef m 频道 广播覆盖区同时广播 洪水和滑坡预 国家码 所有波长 3 信号i i行政区码所有波长所有频道 防通告同时广播 地区码 基于这几年来对地震预警广播系统使用情况的总结 n h k 将会对系统做进 步的改进 地震预警虽然只能给人 们提供比较短的警告时间 但准确传送的报警信息仍能 挽救许多生命和财产 3 尼泊尔紧急预警广播系统 3 1 概述 从广义上讲 紧急预警广播系统 e w b s 是指利用 电子手段对紧急报警信息进行发送 接收和处理 以使人 们对即将来临的灾难有所警觉 它能够在灾害发生前后 最大限度地保护人类的生命和财产安全 在尼泊尔 紧急预警广播系统由尼泊尔广播电台 r n e 和尼泊尔电视台 n t v 共同实现 r n e 从19 9 9 年 8 月2 6 日起开始使用甚小口径天线地球站 v s a t 网 络进行节目分发 n t v 已经开始用卫星电视广播来传送尼 泊尔国家节目 通过v s a t 音频上行系统 并借助 转播站的调频 中波和短波发射机进行 补点 就能覆盖尼泊尔整个山区 转播站 增补点的位置取决于边远地区的面积 人口及目标点 尼泊尔是一个内陆国家 经常遭受 各种自然灾害 如地震 洪水 雷电 风 暴 滑坡 土壤侵蚀 传染病和泥石流等 这些灾难每年都会在尼泊尔发生 造成 人员伤亡和财产损失 尼泊尔划分为5 4 经济发展区 5 个发展区又设了1 4 个专 区 1 4 个专区下共有7 5 个县 3 6 个镇和 3 9 9 5 个村 在尼泊尔 由于缺乏现代预 警技术 故不能及时提供关于即将发生的灾害信息 3 2 尼泊尔紧急预警广播系统采用的技术 5 2 1 紧急预警广播系统信号的产生 毫无疑问 建立紧急预警广播系统必将有助于减少或 防止每年自然灾害所造成的人员伤亡和财产损失 这将 间接减轻国家的经济负担 广播网络是尼泊尔唯一能够 达到边远地区的通信系统 r n e 和n t v 可以通过广播网络 实现紧急预警广播系统 紧急预警广播系统拥有单独的频道 采用不同的发射 机 调频 中波和短波 不同的频率以及合适的发射功 率 就能够有效地将紧急广播信号传送至尼泊尔全境 该 系统的主要问题是信号强度弱 为此必须计算接收信号 的s i n p o 值 s i n p o 中 s 代表信号 l 代表干扰 n 表示 噪声 p 表示定相 o 代表信号质量的总体性能 通过详细 的计算和频率规划 紧急广播信号就能够传送到尼泊尔全 国各地 图4 为尼泊尔紧急预警广播系统信号产生框图 5 2 2 国家码 行政区码和地区码 区域码用于指定接收紧急报警信号的某 区域 即 a 国家码 b 行政区码 c 地区码 采用国家码可以 使每个广播台站覆盖的所有区域都能接收到紧急报警信 号 通过调频 中波和短波广播系统 尼泊尔广播电台能 将报警消息送至尼泊尔全境 采用行政区码可以使表1 中 的地区接收到紧急广播信号 采用地区码 那么每个地区 和每个县内均能收到紧急广播信号 尼泊尔紧急报警广 播运作标准见表2 尼泊尔紧急预警广播系统国家码和行政区码的分类见 2 0 0 8 年第7 期 广播与电视技术6 5 万方数据 表3 国家码与行政区码实例 区域码启动码 终码 1 6 比特 编码码区域十六进制 1 2 比特 1 6 比特 1 0 区域码 o o1 0 区域码 11 国家 共用 0 0 0 1 0 11 0 1 0 11 0 16 b1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 11 0 00 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 11 1 i t 行政区东部行政区 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1ox 1 9 dt 0 0 0 0 1 1 1 11 0 1 0 00 1 0 0 0 1 1 0 0 1 11 0 11 1 行政区中部行政区 0 1 0 0 1 1 0 0 11 1 0 0 4 c e 1 0 0 1 0 0 11 0 0 111 0 0 0 0 1 0 1 0 0 11 0 0 11 1 0 11 l v 行政区西部行政区 1 0 1 0 1 0 0 1 1 10 8 a 71 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 111 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 v 行政区中西部行政区 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 00 x a a c1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 00 11 0 1 0 1 0 1 0 11 0 0 11 v i 行政区最西部行政区 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 10 d 2 31 0 11 0 1 0 0 1 0 0 0 11 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 v 行政区西部山区 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 00xe 6 21 0 111 0 0 11 0 0 0 1 0 0 00 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 h 行政区东部山区 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 e 9 41 0 111 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 00 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 i 表4 紧急预警广播系统固定码 固定码十六进制备注 0 0 1 00 0 1 11 1 1 00 1 0 10 2 3 e 5 国际 0 0 0 0 x xxx 日本 0 0 0 0 xx xx yx 尼泊尔 0 0 1 1 0 0 0 01 1 1 10 1 0 10 3 0 f 5 测试 紧急预警广播控制系统设在r n e 总 部 从r n e 可将紧急预警广播信号播送 至加德满都山谷及其他地区 图5 对 于首都和其他城市 可采用s t l 链路 而 对于其他地区台站 可利用v s a t 链路 进行传输 在行政区电台 先从音频卫 星接收机 a b r2 0 2 a 获取紧急预警广 播信号 将其转换成模拟信号并送往演 播室以及广播和电视新闻中心 之