基于應急指揮車與無人機的災情監(jiān)測

馬力　萬昕成

摘 要 為了適應越來越嚴峻的氣象防災減災形勢，應對突發(fā)性災害天氣，江西省氣象局建立了基于通信系統(tǒng)、氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、音視頻傳輸系統(tǒng)為一體的應急指揮車系統(tǒng)和基于無人機野外應急監(jiān)測系統(tǒng)。本文詳細介紹了這兩個系統(tǒng)的功能、應急流程以及實際綜合應用。體現(xiàn)了基于應急指揮車與無人機的災情監(jiān)測具有不受地點和時間的約束的特征，充分滿足現(xiàn)場氣象應急服務工作的迫切需求，在重大氣象服務及防災減災中發(fā)揮了重要作用。

關鍵詞 應急指揮車；無人機；應急監(jiān)測

中圖分類號 P4 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）17-0071-02

近幾年，受全球氣候變暖影響，極端天氣事件和氣象災害呈上升的趨勢。江西是全國氣象災害最嚴重的省份之一，歷年來發(fā)生的氣象災害種類多，分布廣，并可引發(fā)一系列衍生和次生災害。尤其在近幾年受突發(fā)性災害天氣過程的影響的頻率不斷加劇且影響范圍越來越大，如2006年江西省遭遇超強臺風“桑美”，為建國以來登陸我國大陸強度最強的臺風；2008年初，江西省出現(xiàn)了歷史罕見的持續(xù)冰凍雨雪天氣。氣象災害及所引發(fā)的一系列衍生和次生災害所造成的損失在逐年遞增，因此氣象防災減災形勢非常嚴峻。

1 系統(tǒng)介紹

1.1 氣象應急指揮車系統(tǒng)

氣象應急指揮車系統(tǒng)包括衛(wèi)星、4G、微波等通信系統(tǒng)，氣象六要素數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，音頻、視頻傳輸系統(tǒng)。在出現(xiàn)各類重大災害性天氣時，氣象應急車可在第一時間趕赴現(xiàn)場，搭建現(xiàn)場臨時指揮部，對氣象要素進行實時采集及傳輸；同時，可對現(xiàn)場的音頻、視頻進行實時采集和傳輸，方便領導和專家進行會商，實現(xiàn)高效、快速的決策服務。

1.2 無人機野外應急監(jiān)測系統(tǒng)

無人機野外應急監(jiān)測系統(tǒng)主要包括飛機機體、飛控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)（4G圖傳系統(tǒng)）、發(fā)射回收系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等。本系統(tǒng)的主要應用方面包括影像數(shù)據(jù)采集與傳輸和輔助指揮決策與應急救援兩個部分。

利用無人機在災區(qū)上空按照劃定的航線進行航空拍攝，獲取災區(qū)高清影像，通過4G圖傳，傳回應急車視頻接收設備并投放在車載顯示器上，應急車對傳回的影像進行數(shù)據(jù)處理后，通過亞洲四號衛(wèi)星傳回指揮中心。

無人機影像數(shù)據(jù)采集的同時，可將數(shù)據(jù)傳輸至省氣象局的局域網服務器。通過災情支持決策指揮系統(tǒng)采取相應的應急救援措施，指揮救援行動。同時可以使用省局服務器通過微信方式將應急監(jiān)測圖片實時推送給領導，方便領導在第一時間做出相應的救災指揮。

2 應急服務流程

2.1 應急車通信連接技術流程

開啟應急車內計算機系統(tǒng)電腦和衛(wèi)星接收系統(tǒng)等相關設備。申請衛(wèi)星信道，并開通衛(wèi)星信道，為應急車提供衛(wèi)星通信鏈路在衛(wèi)星接收器的控制面版上啟動自動對星或在電腦控制軟件上啟動對星，當接收器上所有燈長亮時，打開功放，對星完成即完成應急車通信連接。

2.2 無人機視頻傳輸技術流程

將副遙控器（可控制機載攝像頭）通過HDMI高清線纜與應急車車載電腦接通，以達到數(shù)據(jù)的實時傳輸。通過車載矩陣，將無人機所連接的車載電腦信號切換至視頻會議中，在省局指揮中心就能觀看到無人機傳回的實時影像。

2.3 現(xiàn)場氣象要素和視頻信息的采集、傳輸和存儲流程

氣象應急車車載自動站和車載音頻設備能夠實時采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)和現(xiàn)場音視頻影像并上傳車載電腦自動站軟件和本地電腦，通過衛(wèi)星及4G通訊將收集的氣象數(shù)據(jù)和音頻進行數(shù)據(jù)傳輸，車載電腦配備的硬盤刻錄機當即對數(shù)據(jù)進行存儲以便資料留存。

2.4 視頻會商和衛(wèi)星電話通訊流程

通過搭建好的衛(wèi)星通訊鏈路，建立氣象應急車與會商大屏之間的視音頻連線。由于三大運營商2G、3G通訊網絡的覆蓋范圍有限，而且在惡劣環(huán)境下基站很不穩(wěn)定，導致普通的通訊中斷。因此，氣象應急車系統(tǒng)還配備了衛(wèi)星電話，以保證穩(wěn)定可靠的實時通訊。

3 應用實例

2016年6月下旬以來，長江中下游河段及鄱陽湖水位全線超警。7月16日江西省氣象災害應急預警中心人員抵達永修縣鄱陽湖九合聯(lián)圩參與防汛救災工作，將應急指揮車與無人機應用于氣象災害應急監(jiān)測之中。

3.1 初期準備工作

在載有無人機的氣象應急指揮車抵達應急現(xiàn)場后，將應急車駐扎在空曠地帶，啟動發(fā)電機后，立刻開啟應急車內計算機系統(tǒng)電腦和衛(wèi)星接收系統(tǒng)等相關設備。在開通衛(wèi)星信道后，啟動自動對星或在電腦控制軟件上啟動對星，當接收器上所有燈長亮時，打開功放，對星完成就完成了應急監(jiān)測系統(tǒng)的地面站

部分。

3.2 應急指揮車數(shù)據(jù)采集與傳輸工作

通過應急車頂部架設的自動氣象站設備，使得應急人員實時采集現(xiàn)場的風力、風向、溫度、氣壓、濕度、雨量等氣象要素值，顯示在車載監(jiān)控界面上（圖1）。通過有線網絡將車載自動氣象站與車載計算機連接，再通過衛(wèi)星網絡或4G網絡連接局域網發(fā)送到應急聯(lián)動服務中心。

3.3 初期無人機準備工作

在對防汛區(qū)域進行觀察后，在無人機飛行控制系統(tǒng)上劃定無人機航線，在無人機組裝完成后進行無人機傳感器的校正，便可放置于平坦空曠區(qū)域讓其起飛。

3.4 無人機數(shù)據(jù)采集與傳輸工作

飛機起飛后按照之前劃定的航線飛行拍攝，并將副遙控器通過HDMI高清線纜與應急車車載電腦接通，再通過車載矩陣，將無人機所連接的車載電腦信號切換至視頻會議中，在指揮中心就能觀看到無人機傳回的實時影像。如圖2為永修縣九合聯(lián)圩防汛形勢緊張，參訓防汛救災人員在大堤上隨時待命。

通過實時影像傳輸，可以看到在防汛一線戰(zhàn)斗的廣大干部群眾和部隊官兵以及鄱陽湖區(qū)和九江干堤水位超過警戒線，防守搶險壓力大。為相關決策人員提供了現(xiàn)場災情觀測信息和指揮決策應急救援的重要依據(jù)。

4 結論

江西省氣象局基于氣象應急指揮車和無人機野外應急監(jiān)測系統(tǒng)在突發(fā)氣象災害事件現(xiàn)場應急氣象服務、野外氣象預報預警會商、高效監(jiān)測周邊地區(qū)局部天氣系統(tǒng)等諸多方面發(fā)揮了巨大的作用，提高了野外應急監(jiān)測的工作效率，取得了良好的社會效益，得到了領導及群眾的一致認可，更能體現(xiàn)面向社會公共氣象服務的核心精神。但同時也存在很多的問題，例如：應急指揮車載重過大，對于泥濘路段的應對能力還不強；無人機不具有防水設計，不能在雨中進行相關氣象服務。無人機飛行控制系統(tǒng)有受周圍環(huán)境干擾的可

能等。

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