吳艷梅 馬穎 趙至柔 賈召亮 壯延 李敏
應(yīng)急廣播是在發(fā)生重大自然災(zāi)害、突發(fā)事件、公共衛(wèi)生與社會安全等突發(fā)公共危機(jī)后,基于廣播電視構(gòu)建的一種信息播發(fā)系統(tǒng),通過“從點(diǎn)到面”“多通道傳輸”“多類型接收”的信息傳遞,可迅速、快捷、可靠地為社會公眾提供預(yù)警信息、災(zāi)害情況、救援情況、應(yīng)急知識等,具有單站點(diǎn)遠(yuǎn)距離覆蓋、多臺站補(bǔ)充覆蓋以及播發(fā)速度不受終端數(shù)量影響等特點(diǎn)[1-3],在應(yīng)急信息發(fā)布方面發(fā)揮著不可替代的獨(dú)特作用。在最需要的地方發(fā)聲是國內(nèi)外應(yīng)急廣播的使命和責(zé)任,自然災(zāi)害頻發(fā)的美國、日本、印度等國家都會通過地方電臺、廣播電臺、廣播大喇叭等渠道及時播出各類應(yīng)急信息[4],為受災(zāi)地區(qū)鋪設(shè)了一條條“生命線”。應(yīng)急廣播體系是我國公共服務(wù)體系的重要內(nèi)容,是我國應(yīng)急體系和防災(zāi)減災(zāi)體系的重要組成部分。自2017年起國家新聞出版廣電總局就在全國推進(jìn)應(yīng)急廣播建設(shè),計(jì)劃到2020年初步建成中央、省、市、縣四級信息共享、分級負(fù)責(zé)、反應(yīng)快捷、安全可靠的全國應(yīng)急廣播體系[5]。截至2020年9月云南省建設(shè)完成20個縣級應(yīng)急廣播平臺,可通過調(diào)頻廣播、地面數(shù)字電視廣播、有線數(shù)字電視廣播、大喇叭系統(tǒng)等多種方式,實(shí)現(xiàn)應(yīng)急廣播信號在縣境內(nèi)的綜合覆蓋[6],在新冠病毒疫情防控、防洪、災(zāi)害性天氣預(yù)警、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面均發(fā)揮重要作用。
地震預(yù)警是在地震發(fā)生之后搶在破壞性地震波到達(dá)前發(fā)出的警報(bào),是近三十年結(jié)合現(xiàn)代通訊技術(shù)發(fā)展起來的用于防震減災(zāi)的有效手段之一。隨著我國地震預(yù)警工程的全面實(shí)施,“先行先試”的云南省已于2021年5月底建設(shè)完成地震預(yù)警系統(tǒng),2021年7月27日中國地震局在唐山組織召開新聞發(fā)布會向全社會宣布云南地震預(yù)警系統(tǒng)投入試運(yùn)行。云南省致力于打通地震預(yù)警能力實(shí)現(xiàn)的“最后一公里”,目前可通過云南地震預(yù)警信息發(fā)布平臺向746套預(yù)警終端和1000萬電視用戶發(fā)送地震預(yù)警信息[7][8]。在2021年5月21日漾濞6.4級地震發(fā)生后7秒,679套預(yù)警終端和10萬余電視預(yù)警用戶就收到了地震預(yù)警信息,震區(qū)附近群眾采取了緊急避險(xiǎn)措施,大量在校學(xué)生有序撤離到安全區(qū)域,取得一定的減災(zāi)實(shí)效。但初步建立的云南地震預(yù)警信息服務(wù)體系距“多渠道、多受眾、全覆蓋”的目標(biāo)還有較大差距,需不斷拓展地震預(yù)警信息的發(fā)布渠道。因此本文通過明確播發(fā)架構(gòu),設(shè)計(jì)播發(fā)原則、播發(fā)內(nèi)容和播發(fā)流程,實(shí)現(xiàn)了云南地震預(yù)警信息發(fā)布平臺與縣級應(yīng)急廣播平臺的對接,并選取2個縣級應(yīng)急廣播平臺進(jìn)行了地震預(yù)警信息播發(fā)的實(shí)地測試驗(yàn)證,探索了云南地震預(yù)警信息在應(yīng)急廣播體系中進(jìn)行快速播發(fā)的可能,為進(jìn)一步拓展地震預(yù)警信息的發(fā)布渠道奠定了基礎(chǔ)。
地震預(yù)警信息發(fā)布平臺部署在云南省地震局預(yù)警行業(yè)網(wǎng)上,由消息列隊(duì)傳輸協(xié)議(MQTT)服務(wù)集群、業(yè)務(wù)處理服務(wù)器、預(yù)警終端服務(wù)集群、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、地震預(yù)警服務(wù)平臺及資源服務(wù)器構(gòu)成,采用廣播(也稱點(diǎn)對多點(diǎn))的推送服務(wù)方式,將地震震中基本參數(shù)信息(震級、經(jīng)緯度、發(fā)震時間)推送至各地震預(yù)警信息發(fā)布渠道進(jìn)行計(jì)算后向用戶提供本地預(yù)測地震烈度和預(yù)警時間等服務(wù)??赏ㄟ^互聯(lián)網(wǎng)對地震預(yù)警終端、手機(jī)移動端、新媒體矩陣等渠道進(jìn)行地震預(yù)警信息發(fā)布,通過虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(VPN)專線由各運(yùn)營商轉(zhuǎn)發(fā)平臺對電視、廣播等渠道進(jìn)行地震預(yù)警信息發(fā)布。
縣級應(yīng)急廣播平臺部署在中國廣電云南網(wǎng)絡(luò)有限公司應(yīng)急廣播傳輸覆蓋網(wǎng)上,由應(yīng)急廣播應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、安全服務(wù)器、操作主機(jī)、運(yùn)維管理服務(wù)器、時鐘同步設(shè)備、接收終端適配器等構(gòu)成,主要實(shí)現(xiàn)應(yīng)急信息和消息的接入、制作播發(fā)、調(diào)度控制、效果評估、運(yùn)維管理和安全服務(wù)。應(yīng)急廣播傳輸覆蓋網(wǎng)主要涉及無線調(diào)頻廣播、有線數(shù)字電視、應(yīng)急廣播大喇叭系統(tǒng),重點(diǎn)為應(yīng)急廣播大喇叭系統(tǒng)。
云南地震預(yù)警信息目前采用省級發(fā)布平臺統(tǒng)一發(fā)布,理論上應(yīng)采用“平級對接、逐級播發(fā)”的方式通過應(yīng)急廣播體系播發(fā)預(yù)警信息,即地震預(yù)警信息發(fā)布平臺先與省級應(yīng)急廣播平臺對接,然后通過省級傳輸覆蓋系統(tǒng)傳輸預(yù)警信息至下級應(yīng)急廣播平臺,最終通過接收終端完成預(yù)警信息的播發(fā)。但云南的省級應(yīng)急廣播平臺還在搭建中,而縣級應(yīng)急廣播平臺的建設(shè)和使用較成熟,故采用“跨級對接、直接播發(fā)”的方式,由地震預(yù)警信息發(fā)布平臺直接與縣級應(yīng)急廣播平臺對接后進(jìn)行地震預(yù)警信息的播發(fā)。總體架構(gòu)如圖1所示。
圖1 縣級應(yīng)急廣播平臺播發(fā)地震預(yù)警信息的總體架構(gòu)
地震預(yù)警信息發(fā)布平臺通過VPN專線將地震預(yù)警信息由云南省地震局傳輸至中國廣電云南網(wǎng)絡(luò)有限公司中心機(jī)房后,由已建成的廣播電視光纜骨干網(wǎng)絡(luò)逐級傳輸,通過縣級廣電網(wǎng)絡(luò)機(jī)房、縣級應(yīng)急廣播平臺機(jī)房最終到縣級應(yīng)急廣播平臺??h級應(yīng)急廣播平臺的終端主要為鄉(xiāng)鎮(zhèn)或行政村大喇叭、自然村大喇叭以及公共終端。大喇叭前端部署4G無線路由器,通過光纖數(shù)字專線(主用)、4G(備用,IPSec VPN鏈路)接入縣級應(yīng)急廣播平臺;公共終端通過光纖數(shù)字專線(主用)、4G(備用)連入縣級應(yīng)急廣播平臺,采用下級接入防火墻保障網(wǎng)絡(luò)安全。信號鏈路如圖2所示。
圖2 縣級應(yīng)急廣播平臺播發(fā)地震預(yù)警信息的信號鏈路
地震預(yù)警信息發(fā)布平臺與縣級應(yīng)急廣播平臺對接進(jìn)行信息播發(fā)時應(yīng)當(dāng)遵循以下4個原則:
2.1.1 安全性原則
保證2個平臺以及信號鏈路架構(gòu)的安全,在滿足通用安全(網(wǎng)絡(luò)安全、主機(jī)安全、應(yīng)用安全、數(shù)據(jù)安全及系統(tǒng)備份恢復(fù)等)保障要求外,還須采用應(yīng)急廣播業(yè)務(wù)安全(數(shù)字簽名和數(shù)字證書技術(shù))保障應(yīng)急廣播消息在傳輸過程中的安全性,對地震預(yù)警信息進(jìn)行消息簽名驗(yàn)簽,保證發(fā)布的地震預(yù)警信息合法、真實(shí)。
2.1.2 及時性原則
保證地震預(yù)警信息時效性高,保證地震預(yù)警信息發(fā)布平臺傳送給應(yīng)急廣播平臺的預(yù)警信息具備唯一性且可進(jìn)行判斷,應(yīng)急廣播平臺可快速準(zhǔn)確的接收、解析和播發(fā)。同時,應(yīng)保證2個平臺統(tǒng)一進(jìn)行授時及管理。
2.1.3 統(tǒng)一性原則
若無單獨(dú)制定地震預(yù)警系統(tǒng)針對應(yīng)急廣播系統(tǒng)的發(fā)布條件,應(yīng)當(dāng)采用目前的發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行地震預(yù)警信息發(fā)布。目前的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定自預(yù)測地震烈度達(dá)到3度及以上進(jìn)行地震預(yù)警信息發(fā)布。根據(jù)預(yù)測地震烈度的不同,地震預(yù)警等級由強(qiáng)到弱分為四級:1級預(yù)警即紅色預(yù)警,對應(yīng)預(yù)測烈度7度及以上;2級預(yù)警即橙色預(yù)警,對應(yīng)預(yù)測烈度6度、5度;3級預(yù)警即黃色預(yù)警,對應(yīng)預(yù)測烈度4度、3度;4級預(yù)警即藍(lán)色預(yù)警,對應(yīng)預(yù)測烈度2度、1度。
2.1.4 有效性原則
保證地震預(yù)警信息發(fā)布平臺發(fā)布的信息有效、完整,保證縣級應(yīng)急廣播平臺播發(fā)的地震預(yù)警信息簡明、扼要,以便有效傳遞關(guān)鍵信息,便于公眾迅速采取應(yīng)急避險(xiǎn)措施。同時,縣級應(yīng)急廣播平臺應(yīng)當(dāng)及時反饋地震預(yù)警信息發(fā)布狀態(tài)和發(fā)布效果。
2.2.1 地震預(yù)警信息發(fā)布平臺推送內(nèi)容
地震預(yù)警信息發(fā)布平臺播發(fā)的內(nèi)容包含兩項(xiàng),分別是數(shù)據(jù)文件和震中基本參數(shù)信息。根據(jù)應(yīng)急廣播系統(tǒng)對接協(xié)議,發(fā)布平臺采用HTTP協(xié)議的方式、以TAR格式進(jìn)行數(shù)據(jù)文件推送。數(shù)據(jù)文件由預(yù)警信息業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)文件(XML格式,一個或多個)和預(yù)警信息業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)簽名文件(XML格式,零個、一個或多個)構(gòu)成。預(yù)警信息業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)文件包含了平臺接口的具體業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),由協(xié)議版本號、數(shù)據(jù)包編號、數(shù)據(jù)包類型、數(shù)據(jù)包來源對象、數(shù)據(jù)包目標(biāo)對象、數(shù)據(jù)包生成時間等組成,主要類別有發(fā)布請求文件、撤銷請求文件、狀態(tài)查詢文件、接收回執(zhí)文件等。預(yù)警信息業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)簽名文件是應(yīng)急廣播業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)文件所對應(yīng)的簽名數(shù)據(jù)文件。發(fā)布平臺需在傳輸報(bào)文中按照格式規(guī)定明確數(shù)據(jù)文件的文件名稱及打包壓縮方式,同時需按照格式規(guī)定推送震中基本參數(shù)信息,具體格式規(guī)定如表1所示。
表1 地震預(yù)警信息發(fā)布平臺推送內(nèi)容名稱和格式
2.2.2 縣級應(yīng)急廣播平臺播發(fā)內(nèi)容
與地震預(yù)警信息發(fā)布平臺相對應(yīng),縣級應(yīng)急廣播平臺播發(fā)的內(nèi)容也包含兩項(xiàng),分別是返回給地震預(yù)警信息發(fā)布平臺的接收回執(zhí)TAR文件和發(fā)射至接收終端的播發(fā)內(nèi)容。接收終端的播發(fā)內(nèi)容按照應(yīng)急廣播系統(tǒng)固定的播發(fā)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置[9],接收端要實(shí)現(xiàn)以下4部分內(nèi)容:(1)地震預(yù)警信息的安全性校驗(yàn),確保信息的完整性、不可抵賴性和不可篡改性;(2)可進(jìn)行地震預(yù)警信息的播發(fā);(3)可實(shí)現(xiàn)當(dāng)前地震預(yù)警信息的播發(fā)狀態(tài)、播發(fā)效果的反饋;(4)可實(shí)現(xiàn)對接平臺信息的交互。返回的接收回執(zhí)TAR文件主要包含心跳檢測文件、預(yù)警信息發(fā)布指令文件、預(yù)警信息撤銷指令文件、預(yù)警信息發(fā)布狀態(tài)查詢文件、預(yù)警信息發(fā)布狀態(tài)反饋文件、預(yù)警信息播發(fā)效果查詢文件、預(yù)警信息播發(fā)效果反饋文件等,具體名稱和格式如表2所示。
表2 縣級應(yīng)急廣播平臺返回接收回執(zhí)TAR文件名稱和格式
按照上述設(shè)計(jì),針對地震預(yù)警信息發(fā)布平臺推送的預(yù)警信息業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)文件,縣級應(yīng)急廣播平臺通過返回接收回執(zhí)TAR文件進(jìn)行響應(yīng),保持?jǐn)?shù)據(jù)連接。當(dāng)?shù)卣痤A(yù)警信息發(fā)布平臺推送地震震中基本參數(shù)信息時,縣級應(yīng)急廣播平臺通過消息接收、安全驗(yàn)證和消息解析,經(jīng)過判斷確定為地震預(yù)警信息后進(jìn)行消息插入和發(fā)射,由應(yīng)急廣播接收終端快速進(jìn)行信息播發(fā)??傮w播發(fā)流程如圖3所示。
圖3 縣級應(yīng)急廣播平臺播發(fā)地震預(yù)警信息的流程
本文選取了武定縣和東川區(qū)2個縣級應(yīng)急廣播平臺與云南地震預(yù)警信息發(fā)布平臺對接,進(jìn)行地震預(yù)警信息播發(fā)測試。武定縣位于云南省中北部、楚雄彝族自治州東北部,武定縣應(yīng)急廣播平臺是云南首個縣級應(yīng)急廣播平臺,包含鄉(xiāng)鎮(zhèn)平臺11個,行政村終端121個,自然村終端486個,無公共接收終端。從縣至鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村(社區(qū))三級采用有線網(wǎng)絡(luò)傳輸,村(社區(qū))至村組采用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸,具備條件的村組采用有線網(wǎng)絡(luò)傳輸。建成后實(shí)現(xiàn)對全縣133個村委會1572個村組的全覆蓋[10]。東川區(qū)位于云南省東北部、昆明市最北端,東川區(qū)應(yīng)急廣播平臺包含鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)平臺9個、行政村(居)委會平臺141個(包括19個“百縣萬村”廣播設(shè)備改造點(diǎn)),聯(lián)網(wǎng)335個村(居)小組,設(shè)立3個室外公共大屏、1個室外公共接收端,同時在東川區(qū)林草局、東川區(qū)應(yīng)急管理局、東川區(qū)防震減災(zāi)局安裝有應(yīng)急廣播發(fā)布系統(tǒng)[11]。武定縣和東川區(qū)2個縣級應(yīng)急廣播平臺的開播共惠及約60萬名群眾。
根據(jù)播發(fā)設(shè)計(jì),播發(fā)測試的內(nèi)容為預(yù)警信息業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)文件傳輸測試以及應(yīng)急廣播平臺接收終端播發(fā)內(nèi)容測試。在武定縣設(shè)2個采集點(diǎn),為應(yīng)急廣播平臺和終端音柱,在東川區(qū)共設(shè)3個采集點(diǎn),為應(yīng)急廣播平臺、前端適配器和終端大喇叭。由于采集點(diǎn)不同,對武定縣和東川區(qū)分別采用2種方案:一是對武定縣應(yīng)急廣播平臺通過IP指令下發(fā)測試信號,當(dāng)終端設(shè)備收到IP指令后通過IP回傳回復(fù)信號;二是對東川區(qū)應(yīng)急廣播平臺通過IP指令發(fā)送測試信號給調(diào)頻適配器,調(diào)頻適配器通過調(diào)頻通知調(diào)頻終端,終端通過調(diào)頻信號回復(fù)調(diào)頻適配器,調(diào)頻適配器收到調(diào)頻終端回復(fù)后再通過IP回復(fù)應(yīng)急廣播臺。終端時間更新以服務(wù)器時間為準(zhǔn)且服務(wù)器同步北斗衛(wèi)星時間。
測試流程為通過云南地震預(yù)警信息發(fā)布平臺進(jìn)行地震預(yù)警事件測試觸發(fā),共觸發(fā)2個測試震例,測試震例的選擇應(yīng)避免東川區(qū)和武定縣處在預(yù)警盲區(qū);對同一震例分別觸發(fā)5.0級、6.0級、7.0級3個震級,以確保測試點(diǎn)能收到紅色、橙色、黃色、藍(lán)色4個等級的地震預(yù)警信息;每個震級重復(fù)觸發(fā)10次,共觸發(fā)60次測試。通過統(tǒng)計(jì)測試觸發(fā)時間、接收回執(zhí)TAR文件的數(shù)據(jù)生成時間和播發(fā)開始時間,可計(jì)算得到相應(yīng)的響應(yīng)時間。響應(yīng)時間采集格式為utc時間戳,精確到毫秒。
測試表明,地震預(yù)警信息均能在武定縣和東川區(qū)2個縣級應(yīng)急廣播平臺正常播發(fā)如圖4所示。地震預(yù)警信息發(fā)布平臺發(fā)出地震預(yù)警信息后到應(yīng)急廣播接收終端最終接收到地震預(yù)警信息的平均響應(yīng)時長約為2s如圖5所示,能滿足地震預(yù)警信息的時效性要求。通過數(shù)據(jù)文件傳輸測試如表3所示,地震預(yù)警信息發(fā)布平臺到縣級應(yīng)急廣播平臺的心跳檢測文件、預(yù)警信息發(fā)布指令文件以及預(yù)警信息撤銷指令文件的平均響應(yīng)時間均小于1ms,地震預(yù)警信息發(fā)布平臺到縣級應(yīng)急廣播平臺的預(yù)警信息發(fā)布狀態(tài)查詢文件和預(yù)警信息播發(fā)效果查詢文件的平均響應(yīng)時間均小于3ms,縣級應(yīng)急廣播平臺到地震預(yù)警信息發(fā)布平臺的預(yù)警信息發(fā)布狀態(tài)反饋文件和預(yù)警信息播發(fā)效果反饋文件的響應(yīng)時間均小于3ms,充分表明地震預(yù)警信息發(fā)布平臺與縣級應(yīng)急廣播平臺之間的數(shù)據(jù)文件傳輸耗時很少。因此,縣級應(yīng)急廣播平臺內(nèi)部對地震預(yù)警信息進(jìn)行消息插入和發(fā)射并由應(yīng)急廣播接收終端快速進(jìn)行信息播發(fā)的過程耗時約為2s。
圖4 縣級應(yīng)急廣播平臺播發(fā)地震預(yù)警信息測試界面
圖5 縣級應(yīng)急廣播接收終端接收地震預(yù)警信息平均響應(yīng)時長統(tǒng)計(jì)
表3 地震預(yù)警信息發(fā)布平臺與縣級應(yīng)急廣播平臺的數(shù)據(jù)文件傳輸測試情況
通過地震預(yù)警信息發(fā)布平臺與武定縣、東川區(qū)2個縣級應(yīng)急廣播平臺的對接,初步完成了地震預(yù)警信息在縣級應(yīng)急廣播平臺播發(fā)的實(shí)地測試驗(yàn)證,結(jié)果表明地震預(yù)警信息在應(yīng)急廣播系統(tǒng)中傳輸?shù)捻憫?yīng)時間均能滿足時效性要求。目前我國大力推進(jìn)地震預(yù)警工程建設(shè)和應(yīng)急廣播體系建設(shè),云南省是全國地震預(yù)警項(xiàng)目建設(shè)“先行先試”示范省份之一,而云南省也計(jì)劃于2025年底前完成省、州市、縣三級應(yīng)急廣播平臺建設(shè),實(shí)現(xiàn)應(yīng)急廣播系統(tǒng)終端全覆蓋,與國家應(yīng)急廣播平臺和行業(yè)預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)有效對接。此次研究可為最終實(shí)現(xiàn)云南地震預(yù)警信息在應(yīng)急廣播體系中的快速播發(fā)奠定前期技術(shù)基礎(chǔ),并提出4點(diǎn)建議:
由于云南的省級應(yīng)急廣播平臺還未建設(shè)完成,文中采用“跨級對接、直接播發(fā)”的方式,由地震預(yù)警信息發(fā)布平臺直接與縣級應(yīng)急廣播平臺對接進(jìn)行測試。待構(gòu)建形成省、州市、縣三級應(yīng)急廣播體系后,應(yīng)制定統(tǒng)一的系統(tǒng)對接機(jī)制和信息播發(fā)流程,對播發(fā)地震預(yù)警信息進(jìn)行規(guī)范管理。
文中僅初步完成地震預(yù)警信息在2個縣級應(yīng)急廣播平臺接收終端的播發(fā)測試,需進(jìn)一步完善不同類型的接收終端播發(fā)紅色、橙色、黃色、藍(lán)色4種地震預(yù)警信息的具體內(nèi)容。
此研究未單獨(dú)對地震預(yù)警信息的播發(fā)流程進(jìn)行設(shè)置,測試結(jié)果表明縣級應(yīng)急廣播平臺內(nèi)部對地震預(yù)警信息進(jìn)行消息插入和發(fā)射并由應(yīng)急廣播接收終端快速進(jìn)行信息播發(fā)的過程耗時約為2s??蛇M(jìn)一步梳理地震預(yù)警信息的播發(fā)流程,探索能否有效縮短播發(fā)地震預(yù)警信息的處理時間。
通過縣級應(yīng)急廣播平臺的IP通道進(jìn)行地震預(yù)警信息的傳輸測試,但廣播電視傳輸通道具備多元化的先天優(yōu)勢,可以有線、無線傳輸通道為基礎(chǔ),以新媒體、4G、5G等通信技術(shù)為補(bǔ)充,結(jié)合云南地震多發(fā)區(qū)域特點(diǎn)和地震預(yù)警信息發(fā)布的需求,進(jìn)一步探索有效的傳輸覆蓋手段,以確保應(yīng)急廣播接收終端對地震預(yù)警信息的有效覆蓋。