一、    概述

　　我國是山洪災害極其頻繁嚴重的國家，每年汛期由降雨引發的山洪、泥石流、滑坡都造成了大量人員傷亡和財產損失，全國2100多個縣級行政區中有1500多個在山區。根據相關統計，有7400萬人不同程度地受到山洪、泥石流、滑坡災害的威脅。

　　山洪災害一般是在一定強度或持續的降雨和特殊的地形地質條件下發生的，有突發、易發、多發、破壞性大、防御困難的鮮明特點，往往會對局部地區造成毀滅性災害。
解決山洪災害有兩種辦法：一是治，采用修水庫，建堤防等工程措施；二是防，在災害即將發生時及時撤離人員，也就是洪澇災害的預警。

　　深圳宏電推出最新的無線減災預警系統，是一款基于GPRS/GSM等移動網絡進行數據或者語音通信的智能系統，可通過GPRS數據、文字短信息、本地模擬對講或者電話呼叫等通訊方式獲取預警信息并進行廣播。該系統廣泛應用于水利、氣象、地質災害等行業，能進行預警電話廣播、信息語音預報和本地廣播預報。

　　二、    系統組成

　　山洪災害預警是在監測信息采集及預報分析會商決策的基礎上，根據預警信息危急程度及山洪可能危害范圍的不同，選取適宜的預警程序和方式，將預警信息及時、準確地傳送到山洪可能危及的區域，從而使得接收預警的區域人員能根據山洪災害防御預案，及時采取預防措施，最大限度地減少人員傷亡。 
 

預警系統結構及功能圖

　　預警系統主要包括預警信息的獲取和預警信息的發布：
　　（1）根據預警信息的獲取渠道不同，分為從基于平臺的山洪災害防御預警系統獲取信息和群測群防獲取信息兩種途徑。
　　（2）預警信息的發布主要由山洪災害防御指揮部門或者群測群防監測點上的監測人員通過預警信息傳輸網絡完成。

　　三、 預警體系

　　1.預警機制
　　山洪災害為局部區域性自然災害，多以小流域為發生單元，考慮到小流域之間的地形地貌、地質、植被、防治山洪工程等情況的不同導致山洪預警降雨臨界值的取值也不同的特點，所以按小流域劃分山洪預警單元。以小流域為預警單元能更真實反映山洪災害形成的自然規律特點，預警具有時間、空間的準確性，驚擾非受災區居民的程度能減小到最低程度。以小流域為山洪預警單元，向流域內危險鄉鎮、村發布預警信息，形成小流域與鄉鎮、村相結合的山洪預警體系。

　　山洪預警系統服務對象為山洪災害威脅區的城鎮、鄉村、居民點、學校、工礦企業等。預警內容主要包括：暴雨洪水實時監測信息；降雨、洪水位是否達到了臨界值；水庫及區域降雨、水位監測信息；可能發生泥石流或滑坡的監測和預報信息；山洪警報、搶險救災及居民遷移安置調度指令等。

　　2．預警指標
　　預警指標是指觸發山洪災害的雨、水量臨界值。山洪災害預警條件、預警時間以是否接近、達到、超過臨界雨量和成災水位為主要的依據。
　　預警指標的確定通過分析現有歷史災害、雨量、水位資料計算得到。

　　（1）臨界雨量

　　在一個流域或區域內，降雨量達到或超過某一量級和強度時，該流域或區域可能發生山溪洪水、泥石流、滑坡等山洪災害，這時的降雨量或降雨強度，稱為該流域或區域的臨界雨量。臨界雨量是及時發布山洪災害警報的基本依據。

　　山洪災害預警分為外部預警和內部預警。外部預警的臨界雨量值設為三級，分別是黃色預警臨界雨量、橙色預警臨界雨量以及紅色預警臨界雨量。內部預警是對值班人員的預警，可設置為接近外部預警臨界值時預警，預警臨界值分流域分級別設置。

　　由于小流域山洪災害點的臨界雨量分析計算是一項復雜的工作，建議組織力量進行此項工作的研究，成立預警指標研究項目組，對各小流域的情況進行調查分析，確定各小流域臨界雨量值。

　　研究成果將對提高預警預報準確率提供有力的支持。隨著資料的積累及災害的發生，臨界雨量應不斷進行校核與修訂。

　　（2）成災水位

　　溪河水位預警值是根據歷史山洪災害發生時溪河水位變化情況確定，可將上游水情變化作為判斷是否對下游造成山洪災害的主要預警依據。成災水位應根據水文觀測資料進行校核與修訂。

　　河道水位站預警也分三級預警，當河道水位超過警戒水位、保證水位或歷史最高水位時，向相關防汛責任人、下游沿河危險區居民等發出相應級別的預警信息。當水位接近警戒水位時向值班人員發出內部預警信息，提醒值班人員注意。

　　3.預警模型

　　1、自動預警

　　預警系統提供系統自動預警功能，當某監測站降雨強度（30分鐘、1小時、3小時、6小時、12小時）超過該站所在流域臨界雨量時，系統將自動啟動預警系統，自動對流域內相關各級防汛責任人發送預警信息。

　　臨界雨量可分級設置，包括黃色預警臨界雨量、橙色預警臨界雨量以及紅色預警臨界雨量。各級預警降雨臨界值在預警系統中可分流域設置。根據今后各年實際降雨成災情況，可逐步修改以求更加科學準確地預警，系統提供預警模型維護功能。當某流域降雨強度（30分鐘、1小時、3小時、6小時、12小時）超過黃色（橙色、紅色）預警臨界雨量時，系統自動發布黃色（橙色、紅色）預警信息。當某流域降雨強度（30分鐘、1小時、3小時、6小時、12小時）接近黃色預警臨界雨量時，系統對值班人員發出值班提醒信息。

　　2、手動預警

　　預警系統提供手動預警功能，手動預警可自由選擇預警級別、短信內容以及發送人群等，廣播系統可自由喊話，給危險區發布各種預警信息。
　　當預報有強降雨發生，降雨可能接近或達到臨界雨量，或者預報水位可能接近或達到成災水位，將可能發生山洪災害時，發布Ⅲ級（黃色）預警信息。
　　當已有強降雨發生，預報降雨可能達到臨界雨量，降雨還將持續，或者預報水位可能達到成災水位，山洪災害即將發生時，發布Ⅱ級（橙色）預警信息。
　　當已有強降雨發生，實測降雨接近或達到臨界雨量，且前期降雨量接近山洪形成區土壤飽和含水量，預報降雨將持續，實測水位接近或達到成災水位，水位仍在上漲，將發生嚴重山洪災害時，發布Ⅰ級（紅色）預警信息。

　　4.預警流程

　　1、基于平臺的山洪災害防御預警流程

　　縣山洪災害預警系統的建立基于縣級平臺的山洪災害防御預警系統，預警信息由該系統的預報決策會商子系統制作。縣防汛指揮部門獲取省、市防汛指揮部門發布的預警信息，各鄉（鎮）政府接收縣級防汛部門發布或下發的預警信息，傳輸給村、組、戶。緊急情況下縣級防汛部門可直接對村、組發布預警信息。

山洪災害預警預報通信傳送和反饋流程示意圖

　　2、群測群防山洪災害防御預警流程

　　群測群防預警信息的獲取來自縣、鄉（鎮）、村或監測點。由監測人員根據從山洪災害防御培訓學習到的經驗、技術和監測設施觀測信息，發布預警信息。縣防汛指揮部門接收群測群防監測點、鄉（鎮）、村的預警信息，逐級發布。各鄉（鎮）政府除接收縣防汛部門發布或下發的預警信息，還接受群測群防監測點、村和堤防等水利工程監測點的預警信息。村、組接受上級部門和群測群防監測點、堤防等水利工程監測點的預警信息。
通過建立山洪災害預警系統，預警信息和指令能在最短的時間內通過多種預警方式傳遞給各級防汛指揮人員以及山洪危險區人員，為保護人民的生命財產提供極大的保障。

　　5．應急響應
　　山洪災害預警可實行黃、橙、紅三色預警響應機制。當發出黃色預警時，縣、鄉（鎮）防訊部門應進入臨戰狀態，隨時收集了解雨、水情信息，密切關注山洪災害的發展狀態，及時與村委會保持聯系。當發出橙色預警時，縣、鄉（鎮）、村責任人應進入備戰狀態，密切關注雨、水情信息與山洪災害的發展狀態，積極做好居民群眾緊急轉移的各項準備工作。當發出紅色預警時，縣、鄉（鎮）、村、組責任人應緊急動員，及時組織人民群眾脫險轉移，避免人員傷亡。如出現超歷史的特大暴雨、滑坡隱患出現崩塌前兆特征等緊急情況時，監測信息負責人可直接向居民群眾發出緊急預警避險信息，并同時向鄉（鎮）防汛指揮部報告。

　　6．預警信息發布
　　山洪預警信息發布方式分為通信網絡暢通下的預警發布方式和無通信網絡（或通信網絡中斷）下的預警發布方式兩種情況。目前常用的預警方式有語音電話、電視媒體、網絡媒體、手機短信、預警廣播、報警信號（如信號彈、報警器等）等現代預警手段與喇叭、鳴鑼、煙火、人員喊話等傳統預警方式。

　　通信網絡暢通時，預警信息發布單位或責任人利用Internet公網、語音電話、手機通話、手機短信、有線電視、廣播等及時向下發布預警信息，各級根據接收的預警信息，按照預案采取相應的措施。

　　在無通信網絡（或通信網絡中斷）時，根據當地預警設備配置情況和山洪災害危險情況，按照預案中事先確定的報警信號，利用發送信號彈、鳴鑼、啟動報警器和無線廣播、高音喇叭喊話等方式，向災害可能威脅區域發送警報。

　　系統配置一臺短信發送設備，提供預警信息發送服務，并支持長短信的收發。

　　在內部預警、預警發布、啟動響應過程中，系統通過移動短信通知防汛負責人員，短信的內容根據預警信息自動生成。其中，短信子系統能及時并發處理大量的短信收發功能(短信系統支持長短信)。

　　系統提供以WEB方式實現的短信操作平臺，防汛工作人員可以隨時通過平臺發送其它自定義的工作短信。

　　縣山洪災害預警系統建立短信預警發布平臺和無線廣播預警發布平臺，在一定的條件下自動發送山洪災害預警信息。

　　為保證預警信息的發送，在各應用點配置短信相關設備，建立預警信息發送平臺。 
 

預警信息平臺工作流程圖

　　（1）短信預警信息發布
　　縣防辦指揮中心開通1個專用的山洪災害預警短信網關，利用山洪災害預警決策支持系統，按照小流域和村組相結合的思路，依照預警條件和級別，可自動實現預警信號以短信群發的方式通知相關人員，并提供手動發送預警短信或其它短信功能。短信網關要求支持聯通、移動或小靈通手機，具有專用特服號碼，速度快、效率高。

　　（2）廣播預警信息發布
　　采用無線調頻廣播進行災情預警，即通過在山洪災害重點防治區建立無線語音廣播系統進行災情預警發布。
　　縣山洪災害監測預警平臺通過諸如語音電話、短信等方式將預警信息下達到相關村鎮防汛值班人，再由村鎮防汛值班人通過村鎮廣播中心主站發布山洪預警信息到所轄村組。
　　配置在鄉鎮防汛值班室的廣播預警設備主要包括無線廣播控制主機、預警信息接收裝置（如語音電話、GSM短信接收機）以及大功率高音喇叭等報警裝置。系統采用一主多從方式，即一個廣播主站帶多個廣播終端機。廣播主站通過各種預警信息接收裝置獲取預警信息，再通過無線調頻裝置控制多臺分機進行預警廣播。

　　（3）群測群防預警
　　群測群防預警由監測人員根據從山洪災害防御培訓學習到的經驗、技術和監測設施觀測信息，發布預警信息。預警方式可采用敲鑼、吹哨、啟動手搖報警器、人員喊話等傳統預警方式，也可使用廣播終端的本地喊話、對講喊話等功能，或采用電話向上報上級防汛指揮機構。同時，鄉鎮或村（組）災害防御責任人要按照預案確定的方式和要求，組織危險區群眾疏散轉移或抗災自救。

   7．預警信息設計

　　山洪災害預警系統通過對各種監測信息的統計分析，能及時對其作出反應，當降雨達到預警級別時自動啟動預警系統，可對各級防汛指揮機構、防汛成員單位以及危險區群眾發布預警短信息，同時啟動危險區預警點廣播預警系統，及時通知山洪危險區群眾做好防災避災準備。

　　自動預警信息的內容可預先錄制和定義，在管理系統中可根據情況進行修改，手動預警信息可實時自己編制。
　　（1）手機短信方式預警（自動）
　　三級（黃色）預警：縣防汛辦發布xx流域山洪災害黃色預警，xx站當前1h（或3h、6h、12h）降雨達到xx mm，請危險區人員提高警惕，注意防范。
　　二級（橙色）預警：縣防汛辦發布xx流域山洪災害橙色預警，xx站當前1h（或3h、6h、12h）降雨達到xxmm，請危險區人員做好撤離準備。
　　一級（紅色）預警：縣防汛辦發布xx流域山洪災害紅色預警，xx站當前1h（或3h、6h、12h）降雨達到xxmm，請危險區人員迅速撤離到安全地區。

　　（2）語音廣播方式預警（自動）
　　三級（黃色）預警：請注意，xx流域xx站當前1h（或3h、6h、12h）降雨達到xxmm，請危險區人員提高警惕，注意防范。
　　二級（橙色）預警：請注意，xx流域xx站當前1h（或3h、6h、12h）降雨達到xxmm，請密切關注雨情和山洪情況，做好危險區人員財產撤離準備。
　　一級（紅色）預警：請注意，xx流域xx站當前1h（或3h、6h、12h）降雨達到xxmm，可能暴發山洪、泥石流，請所有危險區人員迅速撤離到安全地區。
　　手動預警信息可根據實際情況實時編制，廣播預警可直接喊話，對山洪災害危險區居民發出預警通知。

　　四、預警信息傳輸通信網設計

　　山洪災害預警通信主要負責向受山洪災害威脅的城鎮、鄉村、居民點等及時、準確地發布氣象水文情報、山洪警報和撤離指令等，同時及時收集反饋信息。由上逐級下傳的預警信息最終要通知到受威脅的居民點和單位。預警通信系統的總體要求是覆蓋面廣、實時性強、暢通率高、系統穩定可靠。

　　預警信息的傳輸路徑一般為：縣山洪災害防御指揮部→鄉（鎮）→行政村→組→戶。如遇緊急情況（強降雨、洪水陡漲等），村可直接報告縣級山洪災害防御指揮部和街道、鄉（鎮）山洪災害防御指揮機構，并可直接向受威脅的居民和單位發布預警。
 
　　(1) 防辦與主要防汛成員單位的通信
　　縣防辦同縣水利局、縣委、縣政府、縣武裝部、武警中隊、縣氣象局、縣國土局等防汛成員單位可通過電話、互聯網進行通信。

　　（2）縣與鄉（鎮）預警通信
　　縣山洪災害防御指揮部通過數據匯集及預警平臺以短信、電話和廣播的形式自動向受山洪災害威脅的鄉（鎮）、村發送預警信息。山洪災害防御指揮部與移動通信部門建立可靠通信，選用專線連接。

　　（3）鄉（鎮）與村之間預警通信
　　鄉（鎮）與村之間預警信息傳輸主要通過預警廣播系統、程控電話和移動電話傳送預警信息。當所有通信遭山洪破壞而失效無法與外界聯絡時，鄉（鎮）、村可利用現有的交通工具，采用人力口頭傳遞預警信息，通知受山洪威脅的居民撤離和轉移。
對于人口居住較分散的村、組可使用鑼、火把、信號彈和人力傳遞等傳統的報警傳輸方式發警報，需在鄉（鎮）及所管轄的村配置手搖警報器、高音喇叭、對講機、鑼、鼓、號等報警設備。

　　五、預警設施組成

　　1.短信預警發布平臺
　　預警信息發布作為放置在縣防汛部門的一個獨立系統，是整個山洪災害監測預警系統的喉舌，常用的預警信息發布方法包括廣播、電話、短信、GPRS等等，這些方法都可以在本系統中應用。

　　隨著中國移動通信行業的高速發展，移動通信用戶迅速增長，手機已成了人們不可或缺的通訊設備，手機短信作為一種實用、方便、廉價的通信手段贏得了中國廣大手機用戶的鐘愛。所以本設計除選用語音電話實現預警信息下達外，山洪預警信息采用短信方式進行預警信息發布是一種最經濟、實用、有效的方法。

　　縣級防汛指揮部設立短信平臺實現定點區域人員發送。短信平臺通過預警系統分析引擎能自動生成內置基本短信內容及收件人。短信機要求能在短時間內發出大量短信，設備性能穩定，與計算機連接良好并具自動啟動、群發等功能。支持移動、聯通、電信等運營商用戶。

　　設置在防汛指揮部的預警短信發布平臺主要由預警短信平臺裝置（包括GSM短信通信裝置）和預警短信平臺管理軟件組成。
預警短信平臺裝置的主要功能為：
　　短信預警系統和決策支持系統連接，支持自動發送預警短信和手動發送短信功能；
　　支持 GSM MODEM（串口、USB 口、PCI 接口）、短信貓池（串口、網口）、短信貓、短信網關接入；
　　能在很短的時間內（不超過10分鐘）向所有預警對象發出預警短信；
　　預警短信平臺管理軟件的主要功能為：建立預警短信接收發送系統，建立預警對象數據庫，軟件能實現自動預警和手動預警。
　　預警對象數據庫按照預警人員的單位、級別進行分類，主要包括：
　　縣防辦值班人員
　　縣防汛指揮部人員
　　縣防汛成員單位防汛負責人
　　各鄉（鎮、街道）防辦值班人員
　　各鄉（鎮、街道）防汛指揮部人員
　　各村級防辦值班人員
　　各村級防汛指揮部人員
　　沿河易受淹地區鄉鎮、村組防汛負責人

　　自動預警是指系統在對監測信息進行自動統計和分析后，按照預警條件和級別自動分析尋找預警對象，向其自動發送預警信息。鑒于報警安全考慮，通常不采用或少采用這種報警信息下發功能。

　　手動預警是指系統在對監測信息進行自動統計和分析后，按照預警條件和級別在本地發出預警聲警示，由系統管理人員根據預警信息內容和預警對象，向其發送預警信息。預警信息輸入頁面要求使用方便，操作簡單，預警對象的選擇要求可實現群選，也可實現選擇到人，同時還具有臨時添加預警對象的功能。

　　在縣防辦準備對講機，作為現場應急指揮和通訊使用。

　　2．無線廣播預警系統

　　在山洪災害高頻發地區，利用無線廣播預警系統進行預警是一種非常有效的方法。預警設備在接受到預警信息后，能夠在本地及時通過戶外高音喇叭發出警報，提前通知相關村民做好防范措施，減小損失。無線廣播預警分為兩種方式：一是GSM短信預警；二是調頻廣播預警。
    
　　廣播系統以村為單位建設，即在防治區所轄系統村委值班室配置一套預警廣播主站系統，下轄的各村組配置預警廣播終端機。這種方式具有很好的擴展性，擴充費用低，特別適合于處于同一個山洪災害危險區的比較分散、集中院落多、距離較遠（依據廣播主站系統的發射功率，有效距離可在5-10km）的村組。調頻廣播預警系統配合GSM短信通信方式，將會產生更加完美的預警信息發布效果，更加強此預警發布方案的可靠性，尤其是當GSM網絡被部分破壞后調頻廣播將發揮巨大作用。當流域的降雨強度超過預警臨界值后，縣山洪災害監測預警平臺能夠通過GSM短信發布預警信息到各村組的預警終端機和廣播主機上，由終端機和廣播主機將告警信息通過室外喇叭廣播給所在地的居民；同時廣播主機也會將告警語音用調頻廣播的方式發射出去，如果此時由于GSM網絡被破壞有個別終端機接收不到縣廣播預警平臺發過來的短信，就可接收到廣播主機用調頻廣播的方式發過來的信息。
預警廣播系統主站和終端機通常均采用交流供電，必要時可考慮配置不間斷電源或太陽能供電系統作為備份供電裝置。

　　六、    關于宏電

　　深圳市宏電技術股份有限公司是專業從事M2M（Machine to Machine，Man to Machine）、物聯網（the Internet Of Things）產品與解決方案研究、開發、銷售和工程技術服務的國家高新技術企業。早在2002年5月就在國內第一個發布了基于移動通信網絡的M2M系列產品與解決方案，在電力、油田、煤礦、郵政、金融、環保、水利、交通、鐵路、熱力、路燈監控、稅務、安防等行業得到了廣泛的應用。2009年8月以來，物聯網技術與產業發展迅速，宏電公司又率先推出了成套的物聯網產品和典型應用解決方案。

　　宏電在M2M領域享有盛譽并積累了豐富的行業應用經驗，M2M是物聯網重要的組成部分，在M2M市場與產品成功的基礎之上，積極開發物聯網產品與應用方案。宏電物聯網系列產品涵蓋了傳感器、物聯終端、網絡設備和應用平臺，同時基于成套的物聯網產品，并根據用戶的實際應用需求，為用戶定制開發物聯網應用解決方案并提供交鑰匙工程服務。 

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