山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)手機(jī)指令集成策略研究
——以浙江省金華市金華江流域?yàn)槔?/h1>
2022-12-12 20:29:01陳洪飛
江西水利科技 2022年5期
孫 皓，張 揚(yáng)，陳洪飛
（杭州定川信息技術(shù)有限公司，浙江 杭州，310000）
山洪屬于一種突發(fā)性災(zāi)害，具備極強(qiáng)的破壞力并能夠造成極大的損失，如城鎮(zhèn)被淹沒(méi)、房屋等建筑被沖塌、基礎(chǔ)設(shè)施受損、河流形態(tài)發(fā)生改變、自然環(huán)境遭到破壞、人員傷亡率高等，經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)慘重，對(duì)公眾的生命及財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生了明顯的威脅[1]。在所有自然災(zāi)害中，山洪災(zāi)害是相當(dāng)常見(jiàn)的，其特征主要體現(xiàn)在突發(fā)性、不可預(yù)見(jiàn)性和無(wú)規(guī)律性等方面，假若能夠?qū)@種風(fēng)險(xiǎn)隱患進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別并及時(shí)的發(fā)布預(yù)警信息，便能夠?qū)κ聭B(tài)進(jìn)行有效控制，盡可能的降低人員和財(cái)產(chǎn)損失[2]。當(dāng)前階段，面向公眾發(fā)布山洪災(zāi)害預(yù)警的常用方式為：在隱患點(diǎn)附近以廣播形式散播信息或?qū)㈩A(yù)警信息以短信形式發(fā)送至用戶(hù)手機(jī)[3]。然而這兩種方式所暴露出來(lái)的不足為：流動(dòng)人員往往難以接收到以廣播或短信形式發(fā)送的預(yù)警信息、難以對(duì)預(yù)警發(fā)布成果進(jìn)行有效判斷[4]。
本文提出了一種基于手機(jī)指令集成策略的山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)方案，具有體量大、宏觀性、粒度小、時(shí)空性等特點(diǎn)，相比于傳統(tǒng)的廣播預(yù)警和短信預(yù)警，基于手機(jī)指令集成策略的山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)方案可以按隱患點(diǎn)威脅區(qū)域預(yù)警、感知威脅區(qū)域?qū)崟r(shí)人員數(shù)量、降低已撤離區(qū)域的傷亡[5]，它既能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)人員的預(yù)警發(fā)布，也能判斷預(yù)警發(fā)布后的效果，并且可以對(duì)任意區(qū)域或者危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行預(yù)警發(fā)布，人員流動(dòng)不影響預(yù)警發(fā)布，可實(shí)時(shí)感知危險(xiǎn)區(qū)人員數(shù)量，降低已撤離區(qū)域的人員傷亡，保證撤離預(yù)警的效果。
1 研究區(qū)概況
金華江地處浙江省金華市，根據(jù)第七次全國(guó)人口普查數(shù)據(jù)，金華市常住人口為70.51萬(wàn)人，2021年，金華市實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值5 355.44億元。金華江又名婺江，由金華蘇村流入蘭溪市內(nèi)，經(jīng)黃煙溪口、石子排至馬公灘與衢江匯合。市內(nèi)流長(zhǎng)20.5km，流域面積134km2。上游多洪水，挾大量泥砂礫石而下，故江窄灘多水淺。研究區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，處浙江省主要的暴雨中心。流域以山區(qū)河流為主，水流距離不長(zhǎng)且流速湍急，容易形成高流量洪峰。此外，由于歷史原因，局部地區(qū)森林覆蓋率有所降低，水土流失損壞了流域的下墊面，水源涵蓄能力有所減弱，成為山洪災(zāi)害的重要誘因[6]。山洪災(zāi)害既毀壞了當(dāng)?shù)氐幕A(chǔ)設(shè)施，也極大的威脅到了群眾的生命安全，直接阻礙并限制了區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)長(zhǎng)期、穩(wěn)定發(fā)展。本文選取金華市金華江流域?yàn)檠芯繀^(qū)，提出了山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)發(fā)布的手機(jī)指令集成和解決方案。
2 手機(jī)信令定義、特點(diǎn)
2.1 手機(jī)信令定義
手機(jī)信令數(shù)據(jù)指的是運(yùn)營(yíng)商通過(guò)基站獲取到的并完整記錄的，與手機(jī)通話、短信或位置移動(dòng)等操作有關(guān)的數(shù)據(jù)信息。就國(guó)內(nèi)來(lái)看，手機(jī)信令大數(shù)據(jù)的供應(yīng)主體主要是一些通訊運(yùn)營(yíng)商，運(yùn)營(yíng)商在移動(dòng)通信網(wǎng)的輔助下，對(duì)手機(jī)信令數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)、全面的獲取[7]。從數(shù)據(jù)獲取方式來(lái)看，手機(jī)數(shù)據(jù)有兩類(lèi)，即手機(jī)話單及手機(jī)信令。其中，手機(jī)話單數(shù)據(jù)指的是手機(jī)用戶(hù)對(duì)通信服務(wù)進(jìn)行使用時(shí)，通訊運(yùn)營(yíng)商依靠話單計(jì)費(fèi)系統(tǒng)所獲取短信、通話或流量等一系列的計(jì)費(fèi)信息。手機(jī)信令數(shù)據(jù)指的是在移動(dòng)通信系統(tǒng)輔助下獲取到的與手機(jī)的位置和時(shí)間切換有關(guān)的信息。就移動(dòng)手機(jī)來(lái)看，其在既定時(shí)間段會(huì)向基站系統(tǒng)進(jìn)行信息的自動(dòng)傳送，并向移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心上報(bào)。在對(duì)接口信令進(jìn)行檢測(cè)和解析的基礎(chǔ)上，能夠?qū)δ繕?biāo)范圍內(nèi)所有手機(jī)的位置及數(shù)據(jù)上傳的時(shí)間戳信息進(jìn)行全面獲取。
2.2 手機(jī)信令特點(diǎn)
（1）體量大。為了增強(qiáng)管理和計(jì)算統(tǒng)一性并提升其有關(guān)工作效率，運(yùn)營(yíng)商服務(wù)器對(duì)轄區(qū)內(nèi)用戶(hù)的所有信令數(shù)據(jù)進(jìn)行完整的存儲(chǔ)。所有手機(jī)都在移動(dòng)信號(hào)接收過(guò)程中和基站始終維持著通信聯(lián)系。服務(wù)器定期記錄用戶(hù)的通話、上網(wǎng)、短信和后臺(tái)操作等一系列的數(shù)據(jù)傳送信息[8]。數(shù)據(jù)的形成和記錄是從不間斷的，就此產(chǎn)生了驚人的數(shù)據(jù)量。
（2）宏觀性。鑒于信令數(shù)據(jù)具備相當(dāng)大的體量和廣泛的用戶(hù)覆蓋面，總體來(lái)看，其能夠反映出金華市金華江流域發(fā)生山洪災(zāi)害危險(xiǎn)時(shí)群眾轉(zhuǎn)移情況，具有一定的宏觀性。這種特點(diǎn)使金華市水利局從宏觀上判斷出當(dāng)前預(yù)警村落的群眾是否已轉(zhuǎn)移，政府部門(mén)也能夠在分析此特征的基礎(chǔ)上，將公眾需求充分挖掘出來(lái)，更好的為社會(huì)和廣大群眾服務(wù)。
（3）粒度小。信令數(shù)據(jù)在用戶(hù)的手機(jī)操作過(guò)程中不斷產(chǎn)生，用戶(hù)的上網(wǎng)、通話等信令都得以保存。從時(shí)間方面來(lái)看，當(dāng)人們所享受到的手機(jī)服務(wù)逐步由通話向網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變的情況下，與傳統(tǒng)的通話、短信服務(wù)相比，上網(wǎng)服務(wù)所產(chǎn)生的信令記錄更多。此類(lèi)服務(wù)的時(shí)間精度非常高，能夠更加方便的分析用戶(hù)行為。
（4）時(shí)空性。用戶(hù)和基站間的通信信息也以信令數(shù)據(jù)的形式被記錄下來(lái)，而基站信息通常又以位置坐標(biāo)的形式將其空間特征展現(xiàn)出來(lái)。在信令數(shù)據(jù)中進(jìn)行位置信息的提取，最終呈現(xiàn)出相應(yīng)的軌跡。
3 山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)的手機(jī)指令集成策略設(shè)計(jì)
我國(guó)擁有全球規(guī)模最大、基站數(shù)量最多的高密度移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)工信部發(fā)布的2020年中國(guó)通信業(yè)統(tǒng)計(jì)公報(bào)顯示：2020年，全國(guó)移動(dòng)通信基站總數(shù)達(dá)931萬(wàn)個(gè)，全年凈增90萬(wàn)個(gè)。其中4G基站總數(shù)達(dá)到575萬(wàn)個(gè)，城鎮(zhèn)地區(qū)實(shí)現(xiàn)深度覆蓋。由此可見(jiàn)，運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線通信基站覆蓋了金華市金華江流域大部分山洪災(zāi)害點(diǎn)，這讓基于手機(jī)指令發(fā)布山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)方案具備了可行性。設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：
（1）自定義框選功能。根據(jù)金華市金華江流域山洪災(zāi)害隱患點(diǎn)的影響區(qū)域，劃定一個(gè)需要發(fā)布預(yù)警的框選范圍，可以是一個(gè)自定義的多邊形，然后以經(jīng)緯度的方式提供給電信運(yùn)營(yíng)商。電信運(yùn)營(yíng)商根據(jù)這個(gè)框選區(qū)域的范圍，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以統(tǒng)計(jì)出這個(gè)框選區(qū)域內(nèi)經(jīng)過(guò)脫敏處理的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
（2）去重功能。為了不重復(fù)計(jì)算同一個(gè)用戶(hù)信息，必須執(zhí)行去重操作。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)去重處理后，才能真實(shí)體現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的實(shí)際活動(dòng)人數(shù)。
（3）短信群發(fā)功能。當(dāng)某個(gè)山洪災(zāi)害隱患點(diǎn)出現(xiàn)了非正常的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)該及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息，在短信群發(fā)功能的輔助下，面向?yàn)?zāi)害點(diǎn)周邊的用戶(hù)進(jìn)行預(yù)警信息的發(fā)送，可根據(jù)災(zāi)害情況自行編制短信內(nèi)容。
以上功能服務(wù)通過(guò)運(yùn)營(yíng)商的服務(wù)接口與山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)接，用戶(hù)可在山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)中進(jìn)行操作。例如在山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)生異常，經(jīng)過(guò)山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)以及水利專(zhuān)家分析，認(rèn)為這時(shí)候需要對(duì)身處山洪危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的所有人員發(fā)送預(yù)警短信，通過(guò)在山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)中劃定威脅區(qū)域范圍，系統(tǒng)調(diào)用運(yùn)營(yíng)商服務(wù)接口，即可查到該區(qū)域內(nèi)的人員數(shù)量。然后在山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)中編輯預(yù)警短信內(nèi)容，通過(guò)調(diào)用運(yùn)營(yíng)商的短信群發(fā)功能，將該預(yù)警短信內(nèi)容發(fā)送到威脅區(qū)域內(nèi)的所有人員。
4 山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)的手機(jī)指令集成案例
金華市金華江流域由于特定的地理位置、復(fù)雜的地形地貌、發(fā)達(dá)的水系條件，受臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)降雨影響，山洪災(zāi)害的爆發(fā)率相當(dāng)高。山洪災(zāi)害既損害了山丘地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)也極大的威脅到了群眾的生命及財(cái)產(chǎn)安全。在防災(zāi)減災(zāi)工作中，已經(jīng)成為一項(xiàng)突出性問(wèn)題，極大的阻礙并制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會(huì)長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展。2021年第6號(hào)臺(tái)風(fēng)“煙花”登錄期間，金華市金華江流域受臺(tái)風(fēng)影響產(chǎn)生大暴雨，金華市水利局通過(guò)手機(jī)信令平臺(tái)，及時(shí)向兩岸群眾發(fā)送預(yù)警短息，做到提前人員轉(zhuǎn)移，及時(shí)掌握人員轉(zhuǎn)移動(dòng)態(tài)，配合語(yǔ)音電話智能呼叫功能，臺(tái)風(fēng)過(guò)后，無(wú)人員傷亡，經(jīng)濟(jì)損失也降到了最低。
4.1 預(yù)警流程
金華市水利局手機(jī)信令平臺(tái)首先從后臺(tái)獲取氣象短臨預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，用戶(hù)制定預(yù)警規(guī)則，生成預(yù)警指標(biāo)；當(dāng)降雨達(dá)到設(shè)定的預(yù)警指標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)觸發(fā)預(yù)警，生成電子圍欄，利用手機(jī)信令的短信網(wǎng)關(guān)向預(yù)警區(qū)域內(nèi)的人員發(fā)送預(yù)警短信，通知群眾提前做好安全防范措施；當(dāng)降雨達(dá)到預(yù)警指標(biāo)以下后，系統(tǒng)可以自動(dòng)終止預(yù)警，用戶(hù)也可以在預(yù)警信息列表中手動(dòng)停止預(yù)警，關(guān)閉短信發(fā)送。
4.2 制定預(yù)警規(guī)則
制定面向公眾的山洪災(zāi)害氣象預(yù)警規(guī)則，確定1、3小時(shí)預(yù)警指標(biāo)，并提供指標(biāo)自定義修改功能。預(yù)報(bào)預(yù)警的思路為：基于氣象提供的未來(lái)1小時(shí)和3小時(shí)1km*1km網(wǎng)格數(shù)值預(yù)報(bào)，取某網(wǎng)格預(yù)報(bào)雨量為R，與網(wǎng)格覆蓋范圍內(nèi)各區(qū)域兩級(jí)預(yù)警指標(biāo)對(duì)比，如觸發(fā)橙色、紅色預(yù)警指標(biāo)，則將相應(yīng)區(qū)域標(biāo)示為對(duì)應(yīng)顏色閃爍，并向該區(qū)域內(nèi)的群眾發(fā)送預(yù)警。
4.3 電子圍欄
根據(jù)未來(lái)1、3小時(shí)氣象數(shù)值預(yù)報(bào)和山洪災(zāi)害預(yù)警規(guī)則，動(dòng)態(tài)生成未來(lái)1、3小時(shí)可能發(fā)生山洪災(zāi)害區(qū)域的空間位置，并形成降雨預(yù)警的區(qū)域范圍及范圍坐標(biāo)串?dāng)?shù)據(jù)，以便預(yù)警對(duì)象的捕獲。在此基礎(chǔ)上利用電子圍欄和山洪災(zāi)害可能影響區(qū)域，通過(guò)手機(jī)信令服務(wù)通用模塊獲取由移動(dòng)、聯(lián)通、電信三大運(yùn)營(yíng)商捕獲電子圍欄內(nèi)人員數(shù)量、大致分布位置信息，確定可能影響范圍內(nèi)的人群；并可以在預(yù)警有效期內(nèi)動(dòng)態(tài)獲取及數(shù)據(jù)刷新。
4.4 預(yù)警短信
通過(guò)手機(jī)信令平臺(tái)中的短信網(wǎng)關(guān)中心集成移動(dòng)、聯(lián)通、電信三大運(yùn)營(yíng)商短消息網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)預(yù)警圍欄范圍內(nèi)人群、發(fā)送內(nèi)容、發(fā)送時(shí)間段、中止發(fā)送等通用接口，實(shí)現(xiàn)快速、穩(wěn)定、全天候發(fā)送預(yù)警短信，實(shí)現(xiàn)預(yù)警區(qū)域內(nèi)的人員自動(dòng)發(fā)送手機(jī)預(yù)警短信。短信發(fā)送可設(shè)置同一區(qū)域內(nèi)24小時(shí)只接收一次預(yù)警短信，避免造成不必要的重復(fù)推送，還可以對(duì)短信機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、預(yù)警短信發(fā)送狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，統(tǒng)計(jì)、查看短信發(fā)送總量、已發(fā)送數(shù)量、未發(fā)送數(shù)量、發(fā)送成功率等，提供按照區(qū)域、時(shí)間段等分類(lèi)統(tǒng)計(jì)功能，以便于對(duì)預(yù)警信息發(fā)布效果進(jìn)行評(píng)估。
5 結(jié) 語(yǔ)
本文圍繞山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)發(fā)布的手機(jī)指令集成和解決方案，提出在通信、物聯(lián)網(wǎng)、地理信息以及信令偵測(cè)等四種山洪防控技術(shù)的輔助下，從金華江流域現(xiàn)實(shí)的山洪災(zāi)害特征出發(fā)，對(duì)山洪風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行嚴(yán)格有效的防控，減少甚至避免出現(xiàn)人員傷亡，盡可能的實(shí)現(xiàn)防洪減災(zāi)效益的提升。在國(guó)內(nèi)5G技術(shù)高速發(fā)展和廣泛運(yùn)用的背景下，運(yùn)營(yíng)商建設(shè)了大量的基站，基站覆蓋率及密度不斷提升，以手機(jī)信令數(shù)據(jù)為根基來(lái)發(fā)布山洪預(yù)警信息，將逐步彰顯出非常明顯的優(yōu)勢(shì)。
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（杭州定川信息技術(shù)有限公司，浙江 杭州，310000）
山洪屬于一種突發(fā)性災(zāi)害，具備極強(qiáng)的破壞力并能夠造成極大的損失，如城鎮(zhèn)被淹沒(méi)、房屋等建筑被沖塌、基礎(chǔ)設(shè)施受損、河流形態(tài)發(fā)生改變、自然環(huán)境遭到破壞、人員傷亡率高等，經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)慘重，對(duì)公眾的生命及財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生了明顯的威脅[1]。在所有自然災(zāi)害中，山洪災(zāi)害是相當(dāng)常見(jiàn)的，其特征主要體現(xiàn)在突發(fā)性、不可預(yù)見(jiàn)性和無(wú)規(guī)律性等方面，假若能夠?qū)@種風(fēng)險(xiǎn)隱患進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別并及時(shí)的發(fā)布預(yù)警信息，便能夠?qū)κ聭B(tài)進(jìn)行有效控制，盡可能的降低人員和財(cái)產(chǎn)損失[2]。當(dāng)前階段，面向公眾發(fā)布山洪災(zāi)害預(yù)警的常用方式為：在隱患點(diǎn)附近以廣播形式散播信息或?qū)㈩A(yù)警信息以短信形式發(fā)送至用戶(hù)手機(jī)[3]。然而這兩種方式所暴露出來(lái)的不足為：流動(dòng)人員往往難以接收到以廣播或短信形式發(fā)送的預(yù)警信息、難以對(duì)預(yù)警發(fā)布成果進(jìn)行有效判斷[4]。
本文提出了一種基于手機(jī)指令集成策略的山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)方案，具有體量大、宏觀性、粒度小、時(shí)空性等特點(diǎn)，相比于傳統(tǒng)的廣播預(yù)警和短信預(yù)警，基于手機(jī)指令集成策略的山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)方案可以按隱患點(diǎn)威脅區(qū)域預(yù)警、感知威脅區(qū)域?qū)崟r(shí)人員數(shù)量、降低已撤離區(qū)域的傷亡[5]，它既能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)人員的預(yù)警發(fā)布，也能判斷預(yù)警發(fā)布后的效果，并且可以對(duì)任意區(qū)域或者危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行預(yù)警發(fā)布，人員流動(dòng)不影響預(yù)警發(fā)布，可實(shí)時(shí)感知危險(xiǎn)區(qū)人員數(shù)量，降低已撤離區(qū)域的人員傷亡，保證撤離預(yù)警的效果。
1 研究區(qū)概況
金華江地處浙江省金華市，根據(jù)第七次全國(guó)人口普查數(shù)據(jù)，金華市常住人口為70.51萬(wàn)人，2021年，金華市實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值5 355.44億元。金華江又名婺江，由金華蘇村流入蘭溪市內(nèi)，經(jīng)黃煙溪口、石子排至馬公灘與衢江匯合。市內(nèi)流長(zhǎng)20.5km，流域面積134km2。上游多洪水，挾大量泥砂礫石而下，故江窄灘多水淺。研究區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，處浙江省主要的暴雨中心。流域以山區(qū)河流為主，水流距離不長(zhǎng)且流速湍急，容易形成高流量洪峰。此外，由于歷史原因，局部地區(qū)森林覆蓋率有所降低，水土流失損壞了流域的下墊面，水源涵蓄能力有所減弱，成為山洪災(zāi)害的重要誘因[6]。山洪災(zāi)害既毀壞了當(dāng)?shù)氐幕A(chǔ)設(shè)施，也極大的威脅到了群眾的生命安全，直接阻礙并限制了區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)長(zhǎng)期、穩(wěn)定發(fā)展。本文選取金華市金華江流域?yàn)檠芯繀^(qū)，提出了山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)發(fā)布的手機(jī)指令集成和解決方案。
2 手機(jī)信令定義、特點(diǎn)
2.1 手機(jī)信令定義
手機(jī)信令數(shù)據(jù)指的是運(yùn)營(yíng)商通過(guò)基站獲取到的并完整記錄的，與手機(jī)通話、短信或位置移動(dòng)等操作有關(guān)的數(shù)據(jù)信息。就國(guó)內(nèi)來(lái)看，手機(jī)信令大數(shù)據(jù)的供應(yīng)主體主要是一些通訊運(yùn)營(yíng)商，運(yùn)營(yíng)商在移動(dòng)通信網(wǎng)的輔助下，對(duì)手機(jī)信令數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)、全面的獲取[7]。從數(shù)據(jù)獲取方式來(lái)看，手機(jī)數(shù)據(jù)有兩類(lèi)，即手機(jī)話單及手機(jī)信令。其中，手機(jī)話單數(shù)據(jù)指的是手機(jī)用戶(hù)對(duì)通信服務(wù)進(jìn)行使用時(shí)，通訊運(yùn)營(yíng)商依靠話單計(jì)費(fèi)系統(tǒng)所獲取短信、通話或流量等一系列的計(jì)費(fèi)信息。手機(jī)信令數(shù)據(jù)指的是在移動(dòng)通信系統(tǒng)輔助下獲取到的與手機(jī)的位置和時(shí)間切換有關(guān)的信息。就移動(dòng)手機(jī)來(lái)看，其在既定時(shí)間段會(huì)向基站系統(tǒng)進(jìn)行信息的自動(dòng)傳送，并向移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心上報(bào)。在對(duì)接口信令進(jìn)行檢測(cè)和解析的基礎(chǔ)上，能夠?qū)δ繕?biāo)范圍內(nèi)所有手機(jī)的位置及數(shù)據(jù)上傳的時(shí)間戳信息進(jìn)行全面獲取。
2.2 手機(jī)信令特點(diǎn)
（1）體量大。為了增強(qiáng)管理和計(jì)算統(tǒng)一性并提升其有關(guān)工作效率，運(yùn)營(yíng)商服務(wù)器對(duì)轄區(qū)內(nèi)用戶(hù)的所有信令數(shù)據(jù)進(jìn)行完整的存儲(chǔ)。所有手機(jī)都在移動(dòng)信號(hào)接收過(guò)程中和基站始終維持著通信聯(lián)系。服務(wù)器定期記錄用戶(hù)的通話、上網(wǎng)、短信和后臺(tái)操作等一系列的數(shù)據(jù)傳送信息[8]。數(shù)據(jù)的形成和記錄是從不間斷的，就此產(chǎn)生了驚人的數(shù)據(jù)量。
（2）宏觀性。鑒于信令數(shù)據(jù)具備相當(dāng)大的體量和廣泛的用戶(hù)覆蓋面，總體來(lái)看，其能夠反映出金華市金華江流域發(fā)生山洪災(zāi)害危險(xiǎn)時(shí)群眾轉(zhuǎn)移情況，具有一定的宏觀性。這種特點(diǎn)使金華市水利局從宏觀上判斷出當(dāng)前預(yù)警村落的群眾是否已轉(zhuǎn)移，政府部門(mén)也能夠在分析此特征的基礎(chǔ)上，將公眾需求充分挖掘出來(lái)，更好的為社會(huì)和廣大群眾服務(wù)。
（3）粒度小。信令數(shù)據(jù)在用戶(hù)的手機(jī)操作過(guò)程中不斷產(chǎn)生，用戶(hù)的上網(wǎng)、通話等信令都得以保存。從時(shí)間方面來(lái)看，當(dāng)人們所享受到的手機(jī)服務(wù)逐步由通話向網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變的情況下，與傳統(tǒng)的通話、短信服務(wù)相比，上網(wǎng)服務(wù)所產(chǎn)生的信令記錄更多。此類(lèi)服務(wù)的時(shí)間精度非常高，能夠更加方便的分析用戶(hù)行為。
（4）時(shí)空性。用戶(hù)和基站間的通信信息也以信令數(shù)據(jù)的形式被記錄下來(lái)，而基站信息通常又以位置坐標(biāo)的形式將其空間特征展現(xiàn)出來(lái)。在信令數(shù)據(jù)中進(jìn)行位置信息的提取，最終呈現(xiàn)出相應(yīng)的軌跡。
3 山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)的手機(jī)指令集成策略設(shè)計(jì)
我國(guó)擁有全球規(guī)模最大、基站數(shù)量最多的高密度移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)工信部發(fā)布的2020年中國(guó)通信業(yè)統(tǒng)計(jì)公報(bào)顯示：2020年，全國(guó)移動(dòng)通信基站總數(shù)達(dá)931萬(wàn)個(gè)，全年凈增90萬(wàn)個(gè)。其中4G基站總數(shù)達(dá)到575萬(wàn)個(gè)，城鎮(zhèn)地區(qū)實(shí)現(xiàn)深度覆蓋。由此可見(jiàn)，運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線通信基站覆蓋了金華市金華江流域大部分山洪災(zāi)害點(diǎn)，這讓基于手機(jī)指令發(fā)布山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)方案具備了可行性。設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：
（1）自定義框選功能。根據(jù)金華市金華江流域山洪災(zāi)害隱患點(diǎn)的影響區(qū)域，劃定一個(gè)需要發(fā)布預(yù)警的框選范圍，可以是一個(gè)自定義的多邊形，然后以經(jīng)緯度的方式提供給電信運(yùn)營(yíng)商。電信運(yùn)營(yíng)商根據(jù)這個(gè)框選區(qū)域的范圍，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以統(tǒng)計(jì)出這個(gè)框選區(qū)域內(nèi)經(jīng)過(guò)脫敏處理的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
（2）去重功能。為了不重復(fù)計(jì)算同一個(gè)用戶(hù)信息，必須執(zhí)行去重操作。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)去重處理后，才能真實(shí)體現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的實(shí)際活動(dòng)人數(shù)。
（3）短信群發(fā)功能。當(dāng)某個(gè)山洪災(zāi)害隱患點(diǎn)出現(xiàn)了非正常的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)該及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息，在短信群發(fā)功能的輔助下，面向?yàn)?zāi)害點(diǎn)周邊的用戶(hù)進(jìn)行預(yù)警信息的發(fā)送，可根據(jù)災(zāi)害情況自行編制短信內(nèi)容。
以上功能服務(wù)通過(guò)運(yùn)營(yíng)商的服務(wù)接口與山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)接，用戶(hù)可在山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)中進(jìn)行操作。例如在山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)生異常，經(jīng)過(guò)山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)以及水利專(zhuān)家分析，認(rèn)為這時(shí)候需要對(duì)身處山洪危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的所有人員發(fā)送預(yù)警短信，通過(guò)在山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)中劃定威脅區(qū)域范圍，系統(tǒng)調(diào)用運(yùn)營(yíng)商服務(wù)接口，即可查到該區(qū)域內(nèi)的人員數(shù)量。然后在山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)中編輯預(yù)警短信內(nèi)容，通過(guò)調(diào)用運(yùn)營(yíng)商的短信群發(fā)功能，將該預(yù)警短信內(nèi)容發(fā)送到威脅區(qū)域內(nèi)的所有人員。
4 山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)的手機(jī)指令集成案例
金華市金華江流域由于特定的地理位置、復(fù)雜的地形地貌、發(fā)達(dá)的水系條件，受臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)降雨影響，山洪災(zāi)害的爆發(fā)率相當(dāng)高。山洪災(zāi)害既損害了山丘地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)也極大的威脅到了群眾的生命及財(cái)產(chǎn)安全。在防災(zāi)減災(zāi)工作中，已經(jīng)成為一項(xiàng)突出性問(wèn)題，極大的阻礙并制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會(huì)長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展。2021年第6號(hào)臺(tái)風(fēng)“煙花”登錄期間，金華市金華江流域受臺(tái)風(fēng)影響產(chǎn)生大暴雨，金華市水利局通過(guò)手機(jī)信令平臺(tái)，及時(shí)向兩岸群眾發(fā)送預(yù)警短息，做到提前人員轉(zhuǎn)移，及時(shí)掌握人員轉(zhuǎn)移動(dòng)態(tài)，配合語(yǔ)音電話智能呼叫功能，臺(tái)風(fēng)過(guò)后，無(wú)人員傷亡，經(jīng)濟(jì)損失也降到了最低。
4.1 預(yù)警流程
金華市水利局手機(jī)信令平臺(tái)首先從后臺(tái)獲取氣象短臨預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，用戶(hù)制定預(yù)警規(guī)則，生成預(yù)警指標(biāo)；當(dāng)降雨達(dá)到設(shè)定的預(yù)警指標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)觸發(fā)預(yù)警，生成電子圍欄，利用手機(jī)信令的短信網(wǎng)關(guān)向預(yù)警區(qū)域內(nèi)的人員發(fā)送預(yù)警短信，通知群眾提前做好安全防范措施；當(dāng)降雨達(dá)到預(yù)警指標(biāo)以下后，系統(tǒng)可以自動(dòng)終止預(yù)警，用戶(hù)也可以在預(yù)警信息列表中手動(dòng)停止預(yù)警，關(guān)閉短信發(fā)送。
4.2 制定預(yù)警規(guī)則
制定面向公眾的山洪災(zāi)害氣象預(yù)警規(guī)則，確定1、3小時(shí)預(yù)警指標(biāo)，并提供指標(biāo)自定義修改功能。預(yù)報(bào)預(yù)警的思路為：基于氣象提供的未來(lái)1小時(shí)和3小時(shí)1km*1km網(wǎng)格數(shù)值預(yù)報(bào)，取某網(wǎng)格預(yù)報(bào)雨量為R，與網(wǎng)格覆蓋范圍內(nèi)各區(qū)域兩級(jí)預(yù)警指標(biāo)對(duì)比，如觸發(fā)橙色、紅色預(yù)警指標(biāo)，則將相應(yīng)區(qū)域標(biāo)示為對(duì)應(yīng)顏色閃爍，并向該區(qū)域內(nèi)的群眾發(fā)送預(yù)警。
4.3 電子圍欄
根據(jù)未來(lái)1、3小時(shí)氣象數(shù)值預(yù)報(bào)和山洪災(zāi)害預(yù)警規(guī)則，動(dòng)態(tài)生成未來(lái)1、3小時(shí)可能發(fā)生山洪災(zāi)害區(qū)域的空間位置，并形成降雨預(yù)警的區(qū)域范圍及范圍坐標(biāo)串?dāng)?shù)據(jù)，以便預(yù)警對(duì)象的捕獲。在此基礎(chǔ)上利用電子圍欄和山洪災(zāi)害可能影響區(qū)域，通過(guò)手機(jī)信令服務(wù)通用模塊獲取由移動(dòng)、聯(lián)通、電信三大運(yùn)營(yíng)商捕獲電子圍欄內(nèi)人員數(shù)量、大致分布位置信息，確定可能影響范圍內(nèi)的人群；并可以在預(yù)警有效期內(nèi)動(dòng)態(tài)獲取及數(shù)據(jù)刷新。
4.4 預(yù)警短信
通過(guò)手機(jī)信令平臺(tái)中的短信網(wǎng)關(guān)中心集成移動(dòng)、聯(lián)通、電信三大運(yùn)營(yíng)商短消息網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)預(yù)警圍欄范圍內(nèi)人群、發(fā)送內(nèi)容、發(fā)送時(shí)間段、中止發(fā)送等通用接口，實(shí)現(xiàn)快速、穩(wěn)定、全天候發(fā)送預(yù)警短信，實(shí)現(xiàn)預(yù)警區(qū)域內(nèi)的人員自動(dòng)發(fā)送手機(jī)預(yù)警短信。短信發(fā)送可設(shè)置同一區(qū)域內(nèi)24小時(shí)只接收一次預(yù)警短信，避免造成不必要的重復(fù)推送，還可以對(duì)短信機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、預(yù)警短信發(fā)送狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，統(tǒng)計(jì)、查看短信發(fā)送總量、已發(fā)送數(shù)量、未發(fā)送數(shù)量、發(fā)送成功率等，提供按照區(qū)域、時(shí)間段等分類(lèi)統(tǒng)計(jì)功能，以便于對(duì)預(yù)警信息發(fā)布效果進(jìn)行評(píng)估。
5 結(jié) 語(yǔ)
本文圍繞山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)發(fā)布的手機(jī)指令集成和解決方案，提出在通信、物聯(lián)網(wǎng)、地理信息以及信令偵測(cè)等四種山洪防控技術(shù)的輔助下，從金華江流域現(xiàn)實(shí)的山洪災(zāi)害特征出發(fā)，對(duì)山洪風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行嚴(yán)格有效的防控，減少甚至避免出現(xiàn)人員傷亡，盡可能的實(shí)現(xiàn)防洪減災(zāi)效益的提升。在國(guó)內(nèi)5G技術(shù)高速發(fā)展和廣泛運(yùn)用的背景下，運(yùn)營(yíng)商建設(shè)了大量的基站，基站覆蓋率及密度不斷提升，以手機(jī)信令數(shù)據(jù)為根基來(lái)發(fā)布山洪預(yù)警信息，將逐步彰顯出非常明顯的優(yōu)勢(shì)。
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