王穎

（樂山職業(yè)技術學院電子信息工程系，樂山 614000）

0 引言

公共突發(fā)事件一直以來都在影響人類生命生存安全。特別是突發(fā)自然災害對生命財產的威脅非常巨大，比如近年發(fā)生在我國的汶川地震、玉樹地震、蘆山地震、九寨溝地震。這些自然災害給我國許多家庭帶來了巨大的傷害。應急響應機制就是為了應對這類公共突發(fā)事件而設立的，應急響應已經成為了政府工作的重點之一。而應急通知作為應急響應中非常重要的一個環(huán)節(jié)，其可以在公共突發(fā)事件發(fā)生以后對即將受到影響的人發(fā)出預警通知，收到預警通知的人可以在公共突發(fā)事件的影響抵達前做出應急響應，采取必要的躲避、防護等措施，從而最大程度地減少人民生命和財產的損失，特別適合應用在地震、海嘯這種有延時抵達的災害。在四川這種地震多發(fā)區(qū)域，應急通知可以最大程度的減小地震帶來的危害。所以建設一套用于應對公共突發(fā)事件的應急通知系統(tǒng)意義巨大。

1 應急通知系統(tǒng)當前建設的現狀

在2017年公布的《國家突發(fā)事件應急體系建設“十三五”規(guī)劃》，對我國應急廣播系統(tǒng)的建設作出了非常明確的要求。建設應急通知系統(tǒng)，對“能否在第一時間響應”和“采用何種手段通知到危險區(qū)內的每一個人”這兩個關鍵問題都能得到徹底解決，具有明顯的公益特性［1］。當前應急通知采用的手段很多，比如可以在電視節(jié)目中自動廣播應急通知信息，也有采用公共廣播喇叭來發(fā)出聲音廣播通知，還有采用手機APP推送和手機短信通知等手段。這些方式都各有優(yōu)勢，但也存在各自的不足。

當前城市里的應急通知手段已經非常豐富，基本可以做到全覆蓋。但是在我國還存在大量偏遠的農村，由于基礎設施還不夠完善，應急通知手段還十分有限。目前的農村大部分的建制村均安裝有“村村響”（即農村大喇叭工程）設施，在農村安裝有大量的“大喇叭”，覆蓋到大部分的村民家庭。其作用在于定時播放時政要聞、主流思想輿論、政策宣講、信息傳達、會議廣播等?！按罄取蹦壳按蟛糠植捎妹刻於〞r開啟收音機功能，播放對應的電臺內容。當出現應急事件時，可以利用“大喇叭”將應急事件及應對措施及時通知到村民，但因現有大喇叭無法聯(lián)網，只能由“網格員”敲鑼打鼓、走街串戶告知，這樣既費時又費力，特別針對偏遠地區(qū)，無法做到及時及時告知。隨著技術的發(fā)展，現有的大喇叭已無法滿足互聯(lián)網時代的及時語音下發(fā)播報的需求。所以我們提出一種在移動通信網絡環(huán)境中基于MQTT的的應急通知盒子就可以作為有效的補充方式彌補這些不足。甚至也可以作為主要通知手段來應用。當前我國農村已經基本實現移動通信網絡的覆蓋，電力也做到了全覆蓋，可以說只要有電，有移動通信網絡信號的地方基于MQTT的應急通知盒子就可以工作。

2 基于MQTT的應急通知盒子的設計

隨著移動網絡建設的完善，目前四川省樂山市范圍內無論多偏遠的山村，在家里4G/3G網絡均是具備的，很多光纖寬帶也已經進入到農村家庭。同時物聯(lián)網技術經過近年來的發(fā)展，技術已經十分成熟。特別是國內4G CAT1（需要的網絡帶寬不高，穩(wěn)定高效）的芯片廠商已有基于邊緣計算、MQTT的成熟解決方案?？沙浞掷梦锫?lián)網、移動應用開發(fā)、嵌入式開發(fā)與外圍設備集成整合，結合校企產學研，研究系統(tǒng)軟硬件平臺的具體搭建與實現。

MQTT（message queuing telemetry transport，MQTT）協(xié)議作為物聯(lián)網通信的主流協(xié)議,近年來伴隨物聯(lián)網高速發(fā)展浪潮在醫(yī)療、工業(yè)、家居等智能領域和即時通訊社交網絡得到廣泛的應用［2］。MQTT是一種通信協(xié)議，它具有非常輕量級的特性，采用了發(fā)布/訂閱式的方式，特別適合用于消息通知的領域。

基于MQIT的應急通知盒子具有五大優(yōu)勢：①部署簡單，不改動現有“大喇叭”的播放與連接方式，直接利用MIC接口插播應急消息。②可以利用應急通知盒內置的繼電器自動控制“大喇叭”開啟與關閉，可替代現有“大喇叭”前置定時器。③基于合宙4 G CAT1，穩(wěn)定高效。④基于MQTT消息服務，其接入量可多達100萬級，而且對服務端的壓力較小，還可以實現實時在線。⑤可以做到市、縣、鄉(xiāng)、村、戶語音/文字的及時傳達，可擴展按鈕（紅色應急、綠色響應）或MIC實現前后端交互。有了以上優(yōu)勢，我們就可以將應急通知盒子和當前的“大喇叭”系統(tǒng)結合起來，在有“大喇叭”覆蓋的地區(qū)就用應急通知盒子來控制“大喇叭”做出應急通知。對沒有“大喇叭”覆蓋的地方可以將應急通知盒子直接部署到家庭，盡量做到經濟性和覆蓋性的最佳結合。

2.1 應急通知盒子的軟件

應急通知盒子基于4G/3G網絡，采用MQTT消息短報文，網絡帶寬要求低。采用物聯(lián)網技術，云-控-端形式部署。利用區(qū)塊鏈技術進行數據傳輸，防止數據傳輸中被撰改。支持兩路按鍵（SOS與響應），便于控制端與UE端互動。支持遠程重啟，支持遠程自定義程序級指令執(zhí)行。支持遠程參數設置，可設置開關機時間段及范圍、MQTT消息頭等。支持TTS文字播報（只播一遍或重復播報）。支持遠程語音文件下載后立即播報。自動上報存活消息（10分鐘內未接收到MQTT消息則發(fā)布存活包）。

2.2 應急消息盒子的硬件

應急通知盒子內部由PCB主控板、電源控制模塊、功放模塊、喇叭及蓄電池5部分組成，各模塊間由傳輸線材連接。由主控板控制功放模塊，功放模塊控制10 W大喇叭輸出音頻，具有音量大、傳播廣、穿透力強的特點。在外接220 V交流電的情況下，由電源模塊給電池充電。盒子內置12 V/6 A電池，電池滿電供電情況下可待機達6天或10 W喇叭持續(xù)播報4小時。完美解決了在經常停電的農村，持續(xù)性工作的問題。

應急通知盒子還設計有兩個自復位按鍵，藍色定義為響應，紅色定義為SOS。當在語音播報時，按下響應鍵，則停止語音播報。當用戶按下響應或SOS后，會觸發(fā)按鍵上報事件。為防止用戶惡意按鍵（短時內多次按鍵），內置有按鍵響應封鎖期（默認為40 S）處理機制。

2.3 主要關鍵技術指標

主要關鍵技術指標：①7×24小時設備聯(lián)網在線，不宕機。②盒子設備每3分鐘上報存活數據包。③盒子前端可以直接播報語音文件或TTS語音文字。④服務端信息下發(fā)后，前端開始播放延時不超過10秒。⑤由于協(xié)議簡單，盒子設備開機15秒內可以快速聯(lián)網在線。⑥盒子設備斷電后待機時長不少于6天。⑦盒子設備耗電量低，非通知時段的耗電量低于0.5 W。

2.4 主要經濟指標

主要經濟指標：①設備成本低，盒子的成本是大喇叭部署成本的1/5。②可與現有大喇叭直接集成，從而節(jié)約部署成本。③通知信息（語音或文字）及時傳達到指定設備，不需要人員值守，節(jié)約了人力成本。④設備可安裝到戶，應急信息告知與村民零距離。

3 消息內容的數據格式

3.1 發(fā)布：即消息發(fā)布端推送消息至MQTT服務器

（1）主題（topic）。JBP/83300000/UE（其中JBP/83300000為Mqtt消息頭）。

（2）消息內容。字串，以^（ASCII碼為94）分隔，格式如表1。

表1 消息內容數據格式

3.2 訂閱：客戶端從MQTT服務器讀取消息

（1）主題（topic）。JBP/83300000/WS/IMEI碼（其中JBP/83300000為Mqtt消息頭）。

（2）消息內容。字串，以^（ASCII碼為94）分隔，格式：命令^內容。

4 結語

在科學技術不斷發(fā)展的今天，利用最前沿的科學技術、最新的基礎設施，服務老百姓，最大程度的為保障廣大人民群眾的生命財產安全貢獻力量，這一課題有非常重要的現實意義。物聯(lián)網技術經過近些年的長足發(fā)展，技術已經十分的成熟。同時我國也已經建成了也覆蓋大部分地域的全世界最大的移動通信網絡?；贛QTT的應急通知盒子正是建立在這些基礎設施和技術儲備上，形成的為人民的幸福生活保駕護航的重要工具。特別是在我國西部一些泥石流、地震多發(fā)的農村區(qū)域，能夠給人民增加災害到來前的反應時間，極大的提高了在突發(fā)災害下人的存活率，將會造福千千萬萬的家庭。