基于大數(shù)據(jù)和AI技術(shù)的氣象災(zāi)害預(yù)警監(jiān)測(cè)研究

白宇嘉 豆永麗 普布卓嘎

背景意義

西藏位于我國西南邊陲，北界昆侖山、唐古拉山與新疆維吾爾自治區(qū)和青海省毗鄰，東隔金沙江與四川省相望，東南與云南省山水相連。西藏全境位于青藏高原，平均海拔4000米以上，自然環(huán)境復(fù)雜，天氣氣候多變。青藏高原是全世界海拔高差最大、構(gòu)造隆升與地震活動(dòng)最強(qiáng)烈、氣候變化影響最顯著的地區(qū)，自然條件有利于自然災(zāi)害發(fā)育，災(zāi)害數(shù)量多、規(guī)模大，往往形成災(zāi)害鏈，造成巨災(zāi)，對(duì)區(qū)域范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)影響極為嚴(yán)重。同時(shí)，該地區(qū)還是經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后、貧困人口比例高的邊疆高寒地區(qū)以及我國的戰(zhàn)略高地。量大面廣、暴發(fā)頻繁的自然災(zāi)害對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政治和國防影響巨大。在頻繁發(fā)生的自然災(zāi)害中，氣象災(zāi)害約占70%。氣象災(zāi)害不僅對(duì)西藏公共安全構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，而且每年給西藏經(jīng)濟(jì)帶來很大的損失。

因此，建設(shè)突發(fā)氣象災(zāi)害預(yù)警視頻監(jiān)控系統(tǒng)，健全氣象災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制以及提高氣象災(zāi)害防范、處置能力，已經(jīng)成為氣象行業(yè)迫不及待的需求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、BIG-Data、云計(jì)算、AI等新興技術(shù)的發(fā)展，為氣象災(zāi)害的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)預(yù)警工作提供了科學(xué)化、智能化的技術(shù)支撐。

需求構(gòu)想

新形勢(shì)下的氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)，對(duì)防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)綜合決策提出了新的需求：

1.網(wǎng)絡(luò)信號(hào)是前提條件。

西藏全境大多數(shù)地區(qū)4G網(wǎng)絡(luò)已覆蓋，但針對(duì)信號(hào)欠佳的地區(qū)，如山區(qū)、牧區(qū)，通過衛(wèi)星信道輸送視頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.高清視頻是眼睛。

對(duì)視頻設(shè)備質(zhì)量和穩(wěn)定性等相較于內(nèi)地平原地區(qū)有更高的要求，而且視頻監(jiān)控質(zhì)量要求清晰可靠，對(duì)于災(zāi)害頻發(fā)的關(guān)鍵視頻點(diǎn)最好能夠達(dá)到高清1080P。

3.實(shí)時(shí)定位是保障。

西藏地區(qū)地處高原，海拔高差大，精準(zhǔn)定位是一個(gè)必要的前提。GPS和北斗終端，實(shí)現(xiàn)在地理信息系統(tǒng)和數(shù)字化地圖上實(shí)時(shí)顯示精確位置，為正確實(shí)施應(yīng)急指揮提供依據(jù)。

4.數(shù)據(jù)共享是措施。

根據(jù)區(qū)、市、縣三級(jí)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，將實(shí)時(shí)視頻、音頻等監(jiān)控信息接入到各相關(guān)應(yīng)急部門，使各部門實(shí)現(xiàn)對(duì)各子系統(tǒng)所有監(jiān)控目標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)控或查閱。

方案構(gòu)想

針對(duì)需求構(gòu)想和查閱相關(guān)資料，TSINGSEE視頻可提供基于EasyGBS國標(biāo)視頻云服務(wù)的智慧氣象解決方案，可有效輔助氣象決策指揮中心人員提高氣象災(zāi)害預(yù)警、響應(yīng)、防治能力。EasyGBS國標(biāo)視頻云服務(wù)是TSINGSEE提供的一款專門用于接入國標(biāo)設(shè)備、支持28181協(xié)議的視頻流媒體軟件平臺(tái)，支持無縫、完整接入業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)或者公網(wǎng)的國標(biāo)設(shè)備，在輸出上，實(shí)現(xiàn)全平臺(tái)、全終端輸入輸出。EasyGBS可將GB28181設(shè)備/平臺(tái)推送的PS流轉(zhuǎn)成ES流，提供RTSP、FLV、HLS等多種格式進(jìn)行分發(fā)，實(shí)現(xiàn)Web瀏覽器、手機(jī)瀏覽器、微信、PC客戶端等各終端無插件展示。

TSINGSEE視頻提供多種最新高清設(shè)備選擇，包括安卓單兵、一體化應(yīng)急布控球和手機(jī)MPU軟件等。這些設(shè)備能夠?yàn)橥话l(fā)氣象災(zāi)害預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)提供絕佳的技術(shù)支撐，從而構(gòu)建指揮統(tǒng)一、功能齊全、反應(yīng)靈敏、運(yùn)轉(zhuǎn)高效的突發(fā)氣象應(yīng)急機(jī)制。

方案優(yōu)勢(shì)

攝像機(jī)無縫接入

只要是網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)IPC、硬盤錄像機(jī)NVR且支持標(biāo)準(zhǔn)GB/T28181協(xié)議，都可以快捷接入EasyGBS平臺(tái)。

客戶端多畫面監(jiān)控

電腦端支持單畫面多畫面顯示，用戶可選擇任意一路或多路視頻觀看，視頻窗口數(shù)量1、4、9、16個(gè)可選。支持輪巡，可將監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)在特定的時(shí)間間隔內(nèi)按順序輪流切換至電視墻，也可在一個(gè)圖像框內(nèi)輪換顯示全部的攝像機(jī)畫面，畫面切換間隔時(shí)間可靈活設(shè)置。

區(qū)域級(jí)聯(lián)資源共享

EasyGBS級(jí)聯(lián)功能實(shí)現(xiàn)了不同平臺(tái)之間的互聯(lián)互通，有效實(shí)現(xiàn)視頻資源共享、整合。行政級(jí)別高等級(jí)的平臺(tái)可以查看下級(jí)單位的視頻資源。EasyGBS可以作為平臺(tái)，讓下級(jí)平臺(tái)（包含攝像機(jī)、支持GB28181的視頻平臺(tái)）級(jí)聯(lián)到EasyGBS平臺(tái)。EasyGBS也可以作為下級(jí)平臺(tái)，通過GB28181方式級(jí)聯(lián)到支持GB28181的上級(jí)平臺(tái)，進(jìn)行有效的視頻資源整合。

通過國標(biāo)級(jí)聯(lián)功能，EasyGBS可以有效打通氣象局等相關(guān)機(jī)構(gòu)部門的信息共享、數(shù)據(jù)互通，加強(qiáng)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)高效智能的決策輔助，以及在應(yīng)急指揮工作中進(jìn)行科學(xué)化管理與協(xié)作。支持部署到多臺(tái)計(jì)算機(jī)上，支持負(fù)載均衡模式，讓前端視頻資源更合理地接入平臺(tái)。

報(bào)警聯(lián)動(dòng)

報(bào)警聯(lián)動(dòng)指的是一線人員突遇緊急情況，無法單獨(dú)處理需要支援時(shí)，可以利用系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)功能，及時(shí)通知后臺(tái)監(jiān)控中心并聯(lián)系就近工作人員增員。前端可以發(fā)起呼叫和對(duì)講，后臺(tái)也可以和前端聯(lián)系發(fā)起對(duì)講;支持降噪功能，能有效消除噪聲，在車內(nèi)環(huán)境嘈雜的時(shí)候，也可以實(shí)現(xiàn)雙向語音的清晰流暢。

支持手機(jī)等多終端觀看

EasyGBS綜合監(jiān)控管理平臺(tái)除了支持電視墻和電腦端觀看，還可以支持移動(dòng)客戶端登陸，便于相關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)遠(yuǎn)程指揮應(yīng)急部署工作。針對(duì)用戶手機(jī)類型的不同，TSINGSEE視頻可同時(shí)提供兩種解決方案，一是使用方便，不需要用戶額外安裝手機(jī)軟件，直接使用，通用性強(qiáng)，使用手機(jī)種類多，不需要對(duì)每款手機(jī)進(jìn)行適配。二是針對(duì)不同操作系統(tǒng)的智能手機(jī)開發(fā)不同的客戶端軟件，功能主要支持視頻觀看、視頻錄制、圖片抓拍與上傳、云臺(tái)控制、雙向通話等，同時(shí)手機(jī)客戶端支持橫豎屏切換、支持1080P等視頻格式瀏覽。

云端實(shí)時(shí)錄像

支持查詢?cè)贫藢?shí)時(shí)錄像，查詢?cè)O(shè)備端的歷史錄像。支持7*24h錄像，以及錄像檢索與回放，便于氣象部門回溯、查閱相關(guān)氣象視頻資料。系統(tǒng)支持對(duì)視頻、GPS信息及報(bào)警信息等的存儲(chǔ)，存儲(chǔ)空間大小根據(jù)實(shí)際需求變化，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)測(cè)算，存儲(chǔ)位置有前端設(shè)備硬盤（或SD存儲(chǔ)卡）存儲(chǔ)、服務(wù)器平臺(tái)存儲(chǔ)、客戶端本地存儲(chǔ)三種可選。

實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備

系統(tǒng)還能夠?qū)η岸嗽O(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，用戶使用EasyGBS客戶端登錄平臺(tái)，就可以了解前端設(shè)備的在線狀況、設(shè)備參數(shù)等相關(guān)信息，對(duì)于被授予權(quán)限的用戶可以對(duì)前端設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行修改、配置，使前端設(shè)備的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)符合實(shí)際應(yīng)用需要，結(jié)合實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)狀況達(dá)到最好的使用效果，遠(yuǎn)程設(shè)備升級(jí)和系統(tǒng)自維護(hù)功能使整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)高效、快捷、省時(shí)省力。

總結(jié)

基于TSINGSEE視頻的EasyGBS國標(biāo)視頻云服務(wù)打造的智慧氣象視頻監(jiān)控方案，能實(shí)時(shí)、全面地呈現(xiàn)氣象災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的態(tài)勢(shì)變化，預(yù)計(jì)可有效幫助我區(qū)氣象局等相關(guān)機(jī)構(gòu)與部門提升氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警能力，最大限度地減少或者避免氣象災(zāi)害造成人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失的情況。同時(shí)，通過展示事件發(fā)生區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)圖片及視頻，使決策者快速了解救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)情況，極大地增強(qiáng)了應(yīng)急指揮救援的輔助能力。

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第一作者：白宇嘉（1991—），男，漢族，河北張家口人，助理工程師，研究生，西藏自治區(qū)氣象信息網(wǎng)絡(luò)中心，研究方向：網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維。