CN116434446B - 一种靶向预警装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种靶向预警装置，其包括安装塔、扬声器阵列和控制模块；扬声器阵列固定设置于安装塔上；控制模块与扬声器阵列连接，用于：获取预警数据，预警数据包括发生时间点和区域分布图，区域分布图包括目标区域、目标区域的地理范围、角度范围、人口数量和老幼人口数量；根据目标区域的地理范围、人口数量和老幼人口数量确定人口分布值，并将人口分布值由高到低的排序确定播报顺序；根据目标区域的地理范围、角度范围、声速和转动角速度确定每个目标区域的最短停留时长；根据发生时间点和每个目标区域的最短停留时长确定每个目标区域的实际停留时长。本申请具有全面及时地通知位于突发性自然灾害区域内的人群的效果。

Description

一种靶向预警装置

技术领域

本申请涉及靶向预警技术的领域，尤其是涉及一种靶向预警装置。

背景技术

靶向预警是一种利用基站覆盖和大数据技术综合分析出指定区域的常驻和漫游用户，建立实时动态的数据模型，锁定发布时效内在区域附近停留的用户，向其发布精细化预报预警信息的技术，能够为即将发生的突发性自然灾害采取有效防御措施争取时间，以保障人民生命财产安全。

可以了解的是，在进行靶向发布时通常采用发送短信或公众号推送的方式，以便于附近的用户能够及时获知即将发生的突发性自然灾害。然而，可能存在老人或小孩等没有接收预警信息的移动设备的人群，导致这类人群无法及时获知即将发生的突发性自然灾害。

为此，如何全面及时通知位于突发性自然灾害区域内的人群具有重要的现实意义。

发明内容

为了能够全面及时地通知位于突发性自然灾害区域内的人群，本申请提供了一种靶向预警装置。

本申请提供的一种靶向预警装置采用如下的技术方案：

一种靶向预警装置，包括安装塔、扬声器阵列和控制模块；

所述扬声器阵列固定设置于安装塔上；

所述控制模块与扬声器阵列连接，用于：

获取预警数据，所述预警数据包括发生时间点和区域分布图，所述区域分布图包括目标区域、目标区域的地理范围、角度范围、人口数量和老幼人口数量；

根据所述目标区域的地理范围、人口数量和老幼人口数量确定人口分布值，并将人口分布值由高到低的排序确定播报顺序；

根据目标区域的地理范围、角度范围、声速和转动角速度确定每个目标区域的最短停留时长；

根据发生时间点和每个目标区域的最短停留时长确定每个目标区域的实际停留时长。

通过采用上述技术方案，扬声器阵列能够在控制模块的控制下向不同的方向发射定向的音频信号，控制模块能够根据目标区域的地理范围、人口数量和老幼人口数量决定扬声器阵列播报预警信息的顺序，能够根据目标区域的地理范围、角度范围、声速和转动角速度确定每个目标区域的最短停留时长，进而能够根据发生时间点和每个目标区域的最短停留时长确定每个目标区域的实际停留时长，这样能够全面及时地通知位于突发性自然灾害区域内的人群。

可选的，所述控制模块被配置为，所述根据所述目标区域的地理范围、人口数量和老幼人口数量确定人口分布值包括：

根据所述地理范围和人口数量确定每个目标区域的人口密度；

根据所述老幼人口数量和所有目标区域的人口数量总和确定老幼人口占比；

根据所述人口密度和老幼人口占比确定人口分布值。

可选的，所述控制模块被进一步配置为，所述人口分布值为人口密度与老幼人口占比的乘积。

可选的，所述控制模块被进一步配置为，所述根据目标区域的地理范围、角度范围、声速和转动角速度确定每个目标区域的最短停留时长包括：

根据所述安装塔的位置和目标区域的地理范围确定传播距离，所述传播距离为安装塔和目标区域内与安装塔距离最远的点之间的距离；

根据所述传播距离和声速确定单位传播时间；

根据所述单位传播时间、转动角速度和目标区域的角度范围确定最短停留时长。

可选的，所述控制模块被进一步配置为，所述声速的确定方法包括：

获取当前的气温信息；

基于声速模型，根据所述气温信息确定当前的声速。所述控制模块被进一步配置为，所述声速的确定方法包括：

获取当前的气温信息；

基于声速模型，根据所述气温信息确定当前的声速。

可选的，所述控制模块被进一步配置为，所述根据发生时间点和每个目标区域的最短停留时长确定每个目标区域的实际停留时长包括：

根据所述发生时间点确定预计播报时长；

根据所述预计播报时长和每个目标区域的最短停留时长之比确定每个目标区域的实际停留时长。

可选的，所述控制模块被进一步配置为，所述根据发生时间点和每个目标区域的最短停留时长确定每个目标区域的实际停留时长还包括：

当预计播报时长小于所有目标区域的最短停留时长之和时，

获取启动的扬声器数量；

基于角度调节模型，根据启动的扬声器数量确定单次角速度；

根据所述单位传播时间、单次角速度和角度范围重新确定最短停留时长；

根据所述预计播报时长和每个目标区域的最短停留时长之比确定每个目标区域的实际停留时长。

可选的，所述控制模块被进一步配置为，所述根据所述发生时间点确定预计播报时长包括：

根据获取到的自然灾害的类型和等级确定准备时间；

根据所述发生时间点和准备时间确定预计播报时长。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

扬声器阵列能够在控制模块的控制下向不同的方向发射定向的音频信号，控制模块能够根据目标区域的地理范围、人口数量和老幼人口数量决定扬声器阵列播报预警信息的顺序，能够根据目标区域的地理范围、角度范围、声速和转动角速度确定每个目标区域的最短停留时长，进而能够根据发生时间点和每个目标区域的最短停留时长确定每个目标区域的实际停留时长，这样能够全面及时地通知位于突发性自然灾害区域内的人群。

附图说明

图1是本申请实施例的靶向预警装置的结构示意图。

图2是本申请实施例的靶向预警装置的系统示意图。

图3是本申请实施例的靶向预警装置的流程示意图。

附图标记说明：1、安装塔；2、控制模块；3、扬声器阵列；4、音频发射器；5、功率分配网络；6、扬声器；7、移相器。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-3及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种靶向预警装置，用于通过定向声技术在即将发生暴雨、地震等自然灾害时，向自然灾害即将发生的区域内的人群播报预警消息，以及时地通知位于突发性自然灾害区域内的人群。可以了解的是，通常自然灾害多数发生于山体较多、河流较多等地势复杂的地区。处于这些地区的人群，他们的住所往往较为分散，例如，一些人可能住在山上，而一些人可能住在山脚。本申请采用定向声技术能够良好地适用于前述自然灾害多发区，使得居住在不同区域，不同海拔高度的人都能够接收到清晰的预警消息，达到通知范围全面覆盖突发性自然灾害区域的效果，进而能够为采取有效防御措施争取时间以减少损失。

参照图1-图3，靶向预警装置包括安装塔1、扬声器阵列3和控制模块2。

其中，扬声器阵列3固定设置在安装塔1上。安装塔1均匀分布在各个地区中，使得控制不同地区的安装塔1上的扬声器阵列3可以实现向任意地区播报预警信息。优选的，安装塔1选用单管塔。

扬声器阵列3包括音频发射器4、功率分配网络5和多个扬声器6。

其中，音频发射器4连接控制模块2，用于在控制模块2的控制下发射音频信号。

功率分配网络5连接音频发射器4，用于接收音频信号，并用于对音频信号进行处理，以将音频信号分为N路输出。

多个扬声器6沿安装塔1的周向均匀分布，每个扬声器6均与功率分配网络5连接。每个扬声器6与功率分配网络5连接的音频传播通道中都设置有一个移相器7。每一个移相器7并且均与控制模块2连接，受控制模块2控制。具体来说，音频发射器4发射的音频信号经过功率分配网络5分为N路，并传输至每一路扬声器6进行播报。在这过程中，移相器7受控制模块2控制能够调整该路音频信号的相位和幅度。当扬声器阵列3中有多个扬声器6在控制模块2控制下同时调整了相位时，多个扬声器6发射的音频信号汇合在一起形成声波。由于声波中的辐射能量分布不均匀，故其中辐射能量最强的一个方向则为声波的传播方向。因此，可以根据突发性自然灾害发生的区域与安装塔1的相对位置关系确定每个移相器7的相位和幅度，进而实现定向发射音频的效果。值得说明的是，当确定发射音频信号的方向后，控制模块2能够控制最少数量的移相器7调整相位和幅度，使得形成的声波朝向该方向发射，进而实现了一定程度上的节能。

为了在即将发生突发性自然灾害时，能够全面及时地通知位于突发性自然灾害区域内的人群，控制模块2被配置为：

步骤S100：获取预警数据。

预警数据包括发生时间点和区域分布图。其中，发生时间点为预测的突发性自然灾害发生的时间点，当然也可以用突发性自然灾害发生的时间点与当前时间点的差值进行表示。突发性自然灾害发生的时间点可以从自然灾害的预测数据中直接获取得到。

区域分布图包括目标区域、目标区域的地理范围、角度范围、人口数量和老幼人口数量。其中，目标区域为预测本次突发性自然灾害可能会波及的区域。地理范围包括目标区域边界的位置信息和目标区域的面积信息。位置信息包括但不限于经度、纬度及海拔。角度范围为安装塔1到目标区域的切线的最大夹角的角度。上述数据可以从相对应的数据库中直接获取得到。

在本申请中，区域分布图以电子地图的形式呈现。其中，目标区域可以用同一颜色进行标记，或者设置为高亮状态，当然，也可以采用其他方式进行标记。角度范围、人口数量和老幼人口数量也都标记在地图中对应的目标区域内。

对于即将发生自然灾害时，并且预测到多个目标区域可能会被波及时，对各个目标区域播报预警消息的顺序也很重要。本申请主要从人口数量和老年人和幼儿数量两个方面进行考虑。

步骤S200：根据目标区域的地理范围、人口数量和老幼人口数量确定人口分布值，并将人口分布值由高到低的排序确定播报顺序。

具体的，首先根据地理范围和人口数量确定每个目标区域的人口密度。人口密度为人口数量与面积信息的比值。根据老幼人口数量和所有目标区域的人口数量总和确定老幼人口占比。而后，根据人口密度和老幼人口占比确定人口分布值。优选的，人口分布值为人口密度和老幼人口占比的乘积。

进一步的，当确定每个目标区域的人口分布值时，将人口分布值由高到低的顺序确定为为各个目标区域播报预警信息的顺序。值得说明的是，人口分布值能够反映每个目标区域的人口密度和老幼人口占比两个方面的情况。其中，人口密度越大，则说明该每个目标区域内每个单位面积上的人口数量越多。老幼人口占比越大，则说明该目标区域内的老年人和幼儿数量越多。因此，说明人口分布值最高的目标区域的人口密度比较大，老幼人口占比也比较高。

当然，在一些其他的实施例中，人口分布值也可以通过计算人口密度和老幼人口占比的权重分值确定，在此不再对其过程进行详细介绍。

在自然灾害发生前，除了需要确定给各个目标区域播报预警信息的顺序，确定给每个目标区域播报预警信息的时长也很重要，以便于能够向目标区域内的每一个人播报预警信息。

步骤S300：根据目标区域的地理范围、角度范围、声速和转动角速度确定每个目标区域的最短停留时长。

其中，转动角速度指的是扬声器阵列3每次发射音频信号的角度的最小变化量。

可以了解的是，需要先确定扬声器阵列3向指定方向发射音频信号的时间，再根据角度范围确定每个目标区域的最短停留时长。具体来说，首先，根据安装塔1的位置和目标区域的地理范围确定传播距离。即在目标区域的边界上确定一点，使得该点到安装塔1的位置最远，并将该距离记作传播距离。按照上述方法得到的传播距离，可以使得扬声器阵列3朝向任意方向发射音频信号，并让音频信号传输传播距离时，目标区域内位于该方向上的人群都能够听到预警信息，进而可以让目标区域内的人群都能够听到预警信息。需要注意的是，在确定传播距离的时候还需考虑海拔对传播距离的影响。

而后，根据传播距离和声速确定单位传播时间。一般来说，声波在空气中传播的速度约为340m/s。但是，除了传播介质外，气温也是影响声波传播速度的一个因素。故，需要获取当前的气温信息，并且基于声速模型，根据气温信息确定当前的声速。

其中，声速模型包括声速和气温之间的对应关系。在本申请中，声速模型预先存储于诸如存储器等具有存储功能的存储设备中。在一些其他的示例中，声速模型也可以根据历史数据得到。

单位传播时间，即为扬声器阵列3向指定方向发射音频信号的时间。优选的，单位传播时间为传播距离与声速之比。

进一步的，根据单位传播时间、转动角速度和目标区域的角度范围确定最短停留时长。其中，计算角度范围与转动角速度的比值能够得到为了向目标区域内的所有人播报预警信息扬声器阵列3需要调整相位的次数。再计算单位传播时间和调整相位的次数即可得到最短停留时长。

步骤S400：根据发生时间点和每个目标区域的最短停留时长确定每个目标区域的实际停留时长。

当获取到即将发生自然灾害的预警时，首先需要根据发生时间点确定预计播报时长。由于需要预留一些时间给目标区域的人群采取有效防御措施，故预计播报时长小于自然灾害的发生时间点与当前时间点的差值。为了便于说明，下面将给目标区域的人群预留的用于采取措施的时间记作准备时间。

具体来说，可以基于破坏力模型，根据自然灾害类型和等级确定所需的准备时间。其中，破坏力模型包括各种不同等级的自然灾害得破坏力等级和准备时间之间的对应关系。破坏力模型可以根据历史经验统计得到。同样的，破坏力模型也可以预先存储于诸如存储器等具有存储功能的存储设备中。当接收到自然灾害的预警时，能够同时获得即将发生的自然灾害的类型和等级，而后通过破坏力模型即可确定所需的准备时间，进而根据发生时间点和准备时间能够确定预计播报时长。

由于每次发生自然灾害时，自然灾害的发生时间点与当前时间点的差值和准备时间都可能不同，故预计播报时长也不同，相应的，预计播报时长可能大于或等于各个目标区域的最短停留时长之和，也有可能小于各个目标区域的最短停留时长之和。下面对于两种情况下各个目标区域的实际停留时长得到确定方法一一说明。

第一种情况，即预计播报时长大于或等于各个目标区域的最短停留时长之和。此时，根据预计播报时长和每个目标区域的最短停留时长之比确定每个目标区域的实际停留时长。具体来说，每个目标区域的实际停留时长为该目标区域的最短停留时长与各个目标区域的最短停留时长之和的比值和预计播报时长的乘积。在一个具体的示例中，当某一目标区域的实际停留时长大于最短停留时长时，控制模块2可以控制扬声器阵列3循环输出属于对应角度范围内不同方向的预警信息。

第二种情况，即预计播报时长小于各个目标区域的最短停留时长之和。此时，首先将扬声器阵列3中所有的扬声器6都启动。而后，基于角度调节模型，根据启动的扬声器6的数量确定单次角速度。其中，单次角速度为扬声器阵列3发射音频信号的方向每一次改变时对应的变化角度。角度调节模型包括扬声器6数量、音频信号的辐射能量和单次角速度之间的对应关系。可以理解的是，当启动的扬声器6数量越多，则扬声器阵列3发射的音频信号的辐射能量越强，即每次发射的音频信号所能覆盖的区域越大，因此，当覆盖范围一定时，启动的扬声器6数量越多，单次角速度越大。进一步的，可以根据单位传播时间、单次角速度、角度范围按照上述方法重新确定最短停留时长，并根据预设播报时长和每个目标区域的最短停留时长之比确定每个目标区域的实际停留时长。上述角度调节模型可以根据历史数据统计得到，在本申请中，预先存储于诸如存储器等具有存储功能的存储设备中。

在本申请中，控制模块2优选为处理器芯片。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (4)

1.一种靶向预警装置，其特征在于：包括安装塔(1)、扬声器阵列(3)和控制模块(2)；

所述扬声器阵列(3)固定设置于安装塔(1)上；

所述控制模块(2)与扬声器阵列(3)连接，用于：

获取预警数据，所述预警数据包括发生时间点和区域分布图，所述区域分布图包括目标区域、目标区域的地理范围、角度范围、人口数量和老幼人口数量，所述发生时间点为预测的突发性自然灾害发生的时间点，所述目标区域为预测本次突发性自然灾害会波及的区域，所述角度范围为安装塔(1)到目标区域的切线的最大夹角的角度；

根据所述目标区域的地理范围、人口数量和老幼人口数量确定人口分布值，并将人口分布值由高到低的排序确定播报顺序；

根据目标区域的地理范围、角度范围、声速和所述扬声器阵列(3)的转动角速度确定每个目标区域的最短停留时长；

根据发生时间点和每个目标区域的最短停留时长确定每个目标区域的实际停留时长；

所述根据所述目标区域的地理范围、人口数量和老幼人口数量确定人口分布值包括：

根据所述地理范围和人口数量确定每个目标区域的人口密度；

根据所述老幼人口数量和所有目标区域的人口数量总和确定老幼人口占比；

根据所述人口密度和老幼人口占比确定人口分布值，所述人口分布值为人口密度与老幼人口占比的乘积；

所述根据目标区域的地理范围、角度范围、声速和转动角速度确定每个目标区域的最短停留时长包括：

根据所述安装塔(1)的位置和目标区域的地理范围确定传播距离，所述传播距离为安装塔(1)和目标区域内与安装塔(1)距离最远的点之间的距离；

根据所述传播距离和声速确定单位传播时间；

根据所述单位传播时间、转动角速度和目标区域的角度范围确定最短停留时长；

所述根据发生时间点和每个目标区域的最短停留时长确定每个目标区域的实际停留时长包括：

根据所述发生时间点确定预计播报时长；

所述每个目标区域的实际停留时长为该目标区域的最短停留时长与各个区域的最短停留时长之和的比值和预计播报时长的乘积。

2.根据权利要求1所述的靶向预警装置，其特征在于：所述控制模块(2)被进一步配置为，所述声速的确定方法包括：

获取当前的气温信息；

基于声速模型，根据所述气温信息确定当前的声速。

3.根据权利要求1所述的靶向预警装置，其特征在于：所述控制模块(2)被进一步配置为，所述根据发生时间点和每个目标区域的最短停留时长确定每个目标区域的实际停留时长还包括：

当预计播报时长小于所有目标区域的最短停留时长之和时，

获取启动的扬声器(6)数量；

基于角度调节模型，根据启动的扬声器(6)数量确定单次角速度；

根据所述单位传播时间、单次角速度和角度范围重新确定最短停留时长；

根据所述预计播报时长和每个目标区域的最短停留时长之比确定每个目标区域的实际停留时长。

4.根据权利要求1所述的靶向预警装置，其特征在于：所述控制模块(2)被进一步配置为，所述根据所述发生时间点确定预计播报时长包括：

根据获取到的自然灾害的类型和等级确定准备时间；

根据所述发生时间点和准备时间确定预计播报时长。