CN102610070B - 一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统及方法，在接收到紧急告警信息后，能将紧急告警信息输入低频无线时频传播系统，并具有接收低频电波功能的设备便可直接收到告警讯息，包括紧急告警信息接收及转换子系统，以接收紧急告警信息，并将紧急告警信息转换成可输入低频紧急告警讯号发射子系统的格式、低频紧急告警讯号发射子系统，即改良过的低频无线时频传播系统，以接收紧急告警信息接收及转换子系统传来的紧急告警信息，广播出低频紧急告警讯号、低频紧急告警讯号接收终端，以接收低频紧急告警讯号，并发出必要告警讯息。

Description

一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统及方法

技术领域

本发明是涉及一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统及方法，利用低频无线时频传播技术，单一发射台传送紧急告警信息的信息，提供如地震预警、海啸警报、火山爆发、核能安全等紧急告警信息实时发播服务。

背景技术

低频无线时频传播系统通过无线的方式提供国内大众最方便的时间同步、频率一致的服务，可广泛应用在钟表、信息家电、交通号志、计算机等需要时间的设备上。衍生的技术对于交通运输、通讯系统、电力输配、国防，及电子商务都有重要的价值。

其特性为单一节点网络，信号范围大。且低频时频信号电波穿透力强，涵盖范围可及室内。美国、德国、英国、日本、中国等国家已陆续建置低频无线时频传播系统，电波钟表应用亦日趋普及。

各国低频无线时频传播系统的设计通常为：频率范围为40至80kHz，以一分钟为一码框，一秒传送一位或二位，内容信息含标准时间的小时、分钟，以及日、月、年、星期等。除德国以一分钟保留14位来传送告警及气象外，其它皆只传送标准时间。

世界专利WO0113551利用德国第1至14秒传送告警，数据传送包含有无告警位、告警地点、告警种类及错误更正码。受限于时间码码框时间长度固定为一分钟，此方法无法传送时效在一分钟以内的紧急告警信息。

由此可见，上述现有方式仍有缺失，实非良善的设计，而亟待加以改良。

发明内容

本发明的目的即在于提供一种紧急告警系统及方法。是利用低频无线时频传播系统传送紧急告警信息，达成单一发射台涵盖全区的紧急告警系统。

达成上述发明目的的一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统，包括三大单元：(一)紧急告警信息接收及转换子系统，用以接收紧急告警信息，并将紧急告警信息转换成可输入低频紧急告警讯号发射子系统的格式、(二)低频紧急告警讯号发射子系统，即改良过的低频无线时频传播系统，用以接收紧急告警信息接收及转换子系统传来的紧急告警信息，以广播出低频紧急告警讯号、(三)低频紧急告警讯号接收终端，用以接收低频紧急告警讯号，并发出必要告警讯息。

传统低频无线时频传播系统以一分钟为一码框，本发明应用紧急告警信息接收及转换子系统使低频无线时频传播系统能随时加载并发播紧急告警信息，达实时广播的功能。低频无线时频传播系统实时广播低频紧急告警讯号，低频接收终端可实时收到低频紧急告警讯号并产生告警。

达成上述发明目的的一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警方法，为利用低频无线时频传播技术在涵盖范围内传送信息，达成利用单一发射台实现全区涵盖告警，在紧急告警传送端的步骤为：

低频紧急告警讯号发射子系统在一般模式中运作；

紧急告警信息接收及转换子系统侦测到紧急告警信息输入；

所述紧急告警信息接收及转换子系统将接收到的紧急告警信息转换成紧急告警指令，并将所述紧急告警指令发送给所述低频紧急告警讯号发射子系统；

所述低频紧急告警讯号发射子系统接收到所述紧急告警指令，从一般模式切为紧急模式并在下一秒前准备好欲传送的紧急告警码框；

所述低频紧急告警讯号发射子系统传送所述紧急告警码框；

所述紧急告警信息接收及转换子系统侦测到紧急告警信息时效已过期；

所述紧急告警信息接收及转换子系统发送所述紧急告警指令，使得所述低频紧急告警讯号发射子系统从紧急模式切为一般模式；以及

最后所述低频紧急告警讯号发射子系统从下一分钟开始传送一般模式下的一分钟码框。

达成上述发明目的的一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警方法，为利用低频无线时频传播技术在涵盖范围内传送信息，达成利用单一发射台实现全区涵盖告警，在紧急告警接收端的步骤为：

低频紧急告警讯号接收终端侦测到紧急告警同步讯号，获知有紧急告警事件发生，发出发生紧急告警事件告警；

所述低频紧急告警讯号接收终端收到所述紧急告警灾难规模讯号的最高位，判断灾害严重程度的区间；

当所述低频紧急告警讯号接收终端判断灾害严重程度超过设定门坎值，发出灾害规模程度极大告警；

所述低频紧急告警讯号接收终端接收完整所述紧急告警码框，获得所述紧急告警码框内所有的紧急告警讯息；以及

所述低频紧急告警讯号接收终端依获得的所有的紧急告警讯息判断是否发出相应告警讯息。

本发明所提供的紧急告警系统，与其它现有技术相互比较时，更具备下列优点：

1.结合高精度的国家标准时间及公共民生信息广播。

2.单一发射台广播涵盖半径500公里以上，并可深入偏远山区。

3.低频接收机可实时收到低频紧急告警讯号并产生告警，达成具有实时性的全区广播的紧急告警系统。

附图说明

请参阅以下有关本发明较佳实施例的详细说明及附图，将可进一步了解本发明的技术内容及目的功效；有关所述实施例的附图为：

图1为本发明一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统架构图；

图2为本发明一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警指令编码示意图；

图3为本发明一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统的一般模式下的一分钟码框示意图；

图4为本发明一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统的紧急模式下的紧急告警码框示意图；

图5为本发明一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统的紧急告警灾难规模讯号的5位元实例；

图6为本发明一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统的工作流程图；

图7为本发明一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统的低频紧急告警讯号接收终端接收紧急告警码框运作流程图；

附图标记：11、紧急告警信息接收及转换子系统；12、低频紧急告警讯号发射子系统；13、低频紧急告警讯号接收终端；20、紧急告警指令；21、前导码；22、紧急指令功能；23、紧急指令有效信息；24、保护码；25、结束码；30、一般模式下的一分钟码框；31、第一同步讯号；32、服务类型讯号；33、服务载送信息讯号；34、时间信息讯号；35、第二同步讯号；40、紧急模式下的紧急告警码框；41、紧急告警同步讯号；42、紧急告警灾难规模讯号；43、紧急告警其他重要信息讯号；50、紧急告警灾难规模讯号5位元实例；51、最高位元；52、次高位元；53、第三高位元；54、第四高位元；55、最低位元。

具体实施方式

本发明为强化低频无线时频传播系统的经济效益，涵盖全区的低频无线时频传播系统除了传送标准时间信息与一般公共信息外，也可广播有实时性要求的紧急告警信息的信息。

请参阅图1所示，图1为本发明一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统架构图，紧急告警信息接收及转换子系统11接收由相关权责单位所产生的紧急告警信息后，将紧急告警信息转换成低频无线时频传播系统所能处理的格式，并发送紧急告警指令给后端的低频紧急告警讯号发射子系统12，所述的低频紧急告警讯号发射子系统12是利用脉宽调变(Pulse Width Modulation，PWM)技术、频移键控(Frequency Shift Keying，FSK)技术以及二元相移键控(BinaryPhase Shift Keying，BPSK)技术调变紧急告警讯号。紧急告警信息的实例如地震预警、海啸警报、火山爆发、核能安全等。低频紧急告警讯号发射子系统12即改良过的低频无线时频传播系统。低频紧急告警讯号发射子系统12有两种工作模式，分别是传送时间与一般公共民生信息的一般模式，与传送低频紧急告警讯号码框的紧急模式。低频紧急告警讯号发射子系统12依接收到的紧急告警指令决定传送的低频讯号。若紧急告警指令指示低频紧急告警讯号发射子系统12传送紧急告警信息，则低频紧急告警讯号发射子系统12必须在下一个秒同步中断正在传输的时间或一般公共民生信息，改传送低频紧急告警讯号码框。低频紧急告警讯号接收终端13在接收到低频紧急告警讯号时，便能发出本地告警讯息通知使用者。

请参阅图2所示，图2为本发明一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警指令编码示意图，紧急告警信息接收及转换子系统11所输出的紧急告警指令20设计。紧急告警指令20长度可变，依本次欲传送的紧急告警信息而定。紧急告警指令20的内容包括前导码21、紧急指令功能22、紧急指令有效信息23、保护码24与结束码25。

前导码21用来让低频紧急告警讯号发射子系统12识别紧急告警指令20的开始。紧急指令功能22用来指示低频紧急告警讯号发射子系统12应进入的工作模式。若紧急告警指令20指示低频紧急告警讯号发射子系统12应进入一般模式，则紧急指令有效信息23将不会传送任何信息。若紧急告警指令20指示低频紧急告警讯号发射子系统12应进入紧急模式，则紧急指令有效信息23将会包括低频紧急告警讯号发射子系统12须传送的低频紧急告警讯号码框长度与相应码框内容。保护码24则是用来保护紧急告警指令的数据正确性，可以使用同位位侦测或汉明码等任意的编码机制。结束码25用来让低频紧急告警讯号发射子系统12识别紧急告警指令20的结束。

若使用美国信息交换标准代码(American Standard Code for InformationInterchange，ASCII)来传送紧急告警指令，则前导码21举例来说固定为十六进制02X；结束码25举例来说固定为十六进制03X；而紧急指令功能22、紧急指令有效信息23与保护码24的内容可限制使用数字字符0到9与英文字母字符A到Z。

请参阅图3所示，本发明一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统的一般模式下的一分钟码框示意图，低频紧急告警讯号发射子系统12在一般模式下的一分钟码框30设计。此码框以一分钟为单位，内容由第一同步讯号31、服务类型讯号32、服务载送信息讯号33、时间信息讯号34及第二同步讯号35所组成。首先，第一同步讯号31与第二同步讯号35代表一分钟的开始或特定秒的旗标，若其为一分钟的开始时，后面接续为服务类型讯号32与服务载送信息讯号33，此设计利于加快服务信息的传达及达到接收模块省电的设计。其中服务类型讯号32定义民生公共信息种类，服务载送信息讯号33则根据服务类型讯号32不同而承载不同的讯息。例如：当服务类型讯号32为气象预报信息，则服务载送信息讯号33可含预报地区、气象信息或气象特报等；若服务类型讯号32为告警服务，服务载送信息讯号33则传送发生告警的地区。因此，该编码格式提供多种服务类型民生广播信息。

请参阅图4所示，图4为本发明一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统的紧急模式下的紧急告警码框示意图，低频紧急告警讯号发射子系统12在紧急模式下的紧急告警码框40设计。紧急告警码框长度不固定。紧急告警码框的长度与内容由紧急告警信息接收及转换子系统11所输出的紧急告警指令20所指定。紧急告警码框内容应包含三大部分，分别为紧急告警同步讯号41、紧急告警灾难规模讯号42以及紧急告警其它重要信息讯号43。紧急告警灾难规模讯号42为最高位先传送。

请参阅图5所示，图5为本发明一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统的紧急告警灾难规模讯号的5位元实例，紧急告警灾难规模讯号42的一个实例50。紧急告警灾难规模讯号5位元实例50占用5个位元，可表示的数值从0到31。若低频紧急告警讯号发射子系统数据传输率为一秒传送一位，则最高位元51将会最先被传送；若低频紧急告警讯号发射子系统数据传输率为一秒传送二位，则最高位元51与次高位元52将会最先被传送，以此类推至第三高位元53、第四高位元54以及到最低位元55。

请参阅图6以及图7所示，图6为本发明一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统的工作流程图以及图7为本发明一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统的低频紧急告警讯号接收终端接收紧急告警码框运作流程图；开始持续接收低频讯号的低频紧急告警讯号接收终端13在监控到发生紧急告警同步讯号41时，便能立刻知道有何种紧急告警信息并发出相应的告警讯息；低频紧急告警讯号接收终端13接下来接收紧急告警灾难规模讯号42，由于最高位51先传送，低频紧急告警讯号接收子系统可在尚未完全接收紧急告警灾难规模讯号42的情况下，就可以依照紧急告警灾难规模讯号42最高位的信息获知本次紧急告警信息所要通知的灾难规模等级。以图5来说，若低频紧急告警讯号发射子系统12数据传输率为一秒传送二位，则低频紧急告警讯号接收终端13在花费1秒收到最高位元51与次高位元52时，就可以知道本次灾难规模是落在0-7或是8-15或是16-23或是24-31四个区间中的哪一个区间，并发出相应的告警讯息，争取告警的时效。在低频紧急告警讯号接收子系统完全接收紧急告警码框40的情况下，利用已制定好的编码规则获得由低频紧急告警讯号发射子系统12发送的完整紧急告警信息。

本发明利用低频无线时频传播系统单一发射台涵盖全区的优点，利用紧急告警信息接收及转换子系统使得低频无线时频传播系统能与紧急告警信息同步，进而能随时载入并发播紧急告警信息，达实时广播的功能。低频无线时频传播系统实时广播低频紧急告警讯号，低频接收终端可实时收到低频紧急告警讯号并产生告警，达成具有实时性的全区广播的紧急告警系统。

上列详细说明是针对本发明的可行实施例的具体说明，所述实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明的等效实施或变更，均应包含于本发明的专利范围中。

综上所述，为本发明的较佳实施例，非局限本发明的专利保护范围，故本发明说明书及图式内容所为的合理变化，均皆包含于本发明的权利保护范围内，合予陈明。

Claims (16)

1.一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统，是利用低频无线时频传播技术在涵盖范围内传送信息，达成利用单一发射台实现全区涵盖，所述系统包括：

紧急告警信息接收及转换子系统，接收紧急告警信息产生子系统输出的紧急告警信息，并将紧急告警信息转换成可输入低频紧急告警讯号发射子系统的格式；

所述紧急告警信息接收及转换子系统是使用有线、无线网络与卫星链路连接到紧急告警信息产生子系统以获取紧急告警信息数据源；利用紧急告警指令，指示所述低频紧急告警讯号发射子系统的工作模式；

低频紧急告警讯号发射子系统，接收所述紧急告警信息接收及转换子系统传来的紧急告警信息，以广播出低频紧急告警讯号；及

低频紧急告警讯号接收终端，接收所述低频紧急告警讯号发射子系统，并发出必要告警讯息；

所述低频紧急告警讯号发射子系统是利用紧急告警码框，将有紧急告警信息的低频紧急告警讯号用广播方式传送出去，实现实时全区广播的应用；

所述紧急告警码框包含紧急告警同步讯号、紧急告警灾难规模讯号以及紧急告警重要信息讯号；

所述紧急告警指令包含前导码、紧急指令功能、紧急指令有效信息、保护码以及结束码；

所述紧急告警指令，若指示所述低频紧急告警讯号发射子系统从一般模式进入紧急模式，则所述紧急告警指令内的紧急指令有效信息将会传送所述低频紧急告警讯号发射子系统须传送的低频紧急告警讯号码框长度与相应码框内容；

所述低频紧急告警讯号接收终端，是在开始正常工作后须持续接收低频讯号，在监控到紧急告警同步讯号的发生时，能立刻知道有紧急告警信息发生，利用声、光或气味型式发出告警；在监控到紧急告警同步讯号的发生后，持续接收紧急告警码框，于下一秒接收到紧急告警灾难规模讯号的最高位；在接收到紧急告警灾难规模讯号的最高位后，获知紧急告警事件灾难规模落入的区间，区间划分个数的值为2的幂次，而指数为低频紧急告警讯号发射子系统使用调变技术的每秒传输位数。

2.如权利要求1所述的一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统，其特征在于，所述低频紧急告警讯号发射子系统是使用低频进行传输，频率是为30K至300KHz。

3.如权利要求1所述的一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统，其特征在于，所述低频紧急告警讯号发射子系统是利用脉宽调变技术调变紧急告警讯号。

4.如权利要求1所述的一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统，其特征在于，所述低频紧急告警讯号发射子系统是利用频移键控技术调变紧急告警讯号。

5.如权利要求1所述的一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统，其特征在于，所述低频紧急告警讯号发射子系统是利用二元相移键控技术调变紧急告警讯号。

6.如权利要求1所述的一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统，其特征在于，所述低频紧急告警讯号接收终端在接收到低频紧急告警讯号后，是利用声、光或气味型式发出紧急告警讯息。

7.如权利要求1所述的一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统，其特征在于，所述低频紧急告警讯号发射子系统，使用的调变技术传输速率大于1位/秒。

8.如权利要求1所述的一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统，其特征在于，所述紧急告警码框的内容是由紧急告警信息接收及转换子系统发送的紧急告警指令决定。

9.如权利要求1所述的一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统，其特征在于，所述紧急告警指令，若指示所述低频紧急告警讯号发射子系统从紧急模式进入一般模式，则所述紧急告警指令内的紧急指令有效信息将不会传送任何信息。

10.如权利要求1所述的一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统，其特征在于，所述保护码是用来保护紧急告警指令的数据正确性。

11.如权利要求8所述的一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统，其特征在于，所述紧急告警码框长度为变量，由所述紧急告警信息接收及转换子系统所发送的所述紧急告警指令所决定。

12.如权利要求1所述的一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统，其特征在于，所述紧急告警灾难规模讯号是为最高位先传送。

13.如权利要求1所述的一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统，其特征在于，所述低频紧急告警讯号接收终端，利用获知的紧急告警事件灾难规模落入区间与预先定义的门坎值比对，在所述紧急告警事件灾难规模落入区间大于预先定义的门坎值的情况下发出大规模灾难告警，加快大规模灾难的预警时间。

14.如权利要求1项所述的一种利用低频无线时频传播系统的紧急告警系统，其特征在于，所述低频紧急告警讯号接收终端，在接收到所述紧急告警灾难规模讯号的最高位后，持续接收完整紧急告警码框，并利用已制定好的编码规则，获得由低频紧急告警讯号发射子系统发送的紧急告警信息并产生相应的告警信息。

15.一种利用如权利要求1-14任一项所述的紧急告警系统的紧急告警方法，为利用低频无线时频传播技术在涵盖范围内传送信息，达成利用单一发射台实现全区涵盖告警，其特征在于，在紧急告警传送端的步骤为：

低频紧急告警讯号发射子系统在一般模式中运作；

紧急告警信息接收及转换子系统侦测到紧急告警信息输入；

所述紧急告警信息接收及转换子系统将接收到的紧急告警信息转换成紧急告警指令，并将所述紧急告警指令发送给所述低频紧急告警讯号发射子系统；

所述低频紧急告警讯号发射子系统接收到所述紧急告警指令，从一般模式切为紧急模式并在下一秒前准备好欲传送的紧急告警码框；

所述低频紧急告警讯号发射子系统传送所述紧急告警码框；

所述紧急告警信息接收及转换子系统侦测到紧急告警信息时效已过期；

所述紧急告警信息接收及转换子系统发送所述紧急告警指令，使得所述低频紧急告警讯号发射子系统从紧急模式切为一般模式；以及

最后所述低频紧急告警讯号发射子系统从下一分钟开始传送一般模式下的一分钟码框。

16.一种利用如权利要求1-14任一项所述的紧急告警系统的紧急告警方法，为利用低频无线时频传播技术在涵盖范围内传送信息，达成利用单一发射台实现全区涵盖告警，其特征在于，在紧急告警接收端的步骤为：

低频紧急告警讯号接收终端侦测到紧急告警同步讯号，获知有紧急告警事件发生，发出发生紧急告警事件告警；

所述低频紧急告警讯号接收终端收到紧急告警灾难规模讯号的最高位，判断灾害严重程度的区间；

当所述低频紧急告警讯号接收终端判断灾害严重程度超过设定门坎值，发出灾害规模程度极大告警；

所述低频紧急告警讯号接收终端接收完整所述紧急告警码框，获得所述紧急告警码框内所有的紧急告警讯息；以及

所述低频紧急告警讯号接收终端依获得的所有的紧急告警讯息判断是否发出相应告警讯息。

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