云南IPTV 地震预警信息发布响应分析

吴艳梅，赵至柔，贾召亮，壮 延，李 敏，郑 川，许瑞杰

（云南省地震局, 昆明 650224）

0 引言

地震预警是近30 年结合现代通讯技术发展起来的用于防震减灾的有效手段之一，其原理是充分利用电磁波比地震波传播快的时间差，在地震波到达目标区域之前向各目标用户发出地震预警信息，提醒其进行紧急处理与避险，对提升防震减灾公共服务能力具有重要意义[1-2]。日本、墨西哥、美国、罗马尼亚、土耳其等国家及中国台湾地区都拥有管理规范的地震预警系统，可通过无线电广播、电视频道、无线电接收器、付费电视和广播电台、市政喇叭系统、手机等渠道向公众提供地震预警服务[3-4]。其中日本作为最早将地震预警构想付诸实践并应用于地震灾害防御的国家，在2007 年即可通过日本电视台（NHK）的12 个无线电广播和电视频道向全国范围发送地震预警警报[5]。在2011 年“3•11”日本9.0 级地震后，NHK 打断了正在直播的议会会议，在电视上弹出“紧急地震速报”，发布了持续1.5 分钟的地震提示，并于3 分钟后不间断地轮流用日语、英语、中文、韩语等4 个语种发布震情和地震海啸警报，指导观众们如何对待预警信号，被日本民众视作最有效的“逃难”指南[6]。

面对大震巨灾高风险的严峻形势，中国基于自主创新的地震预警技术，通过全面实施地震预警工程，将于2022 年底在全国形成秒级地震预警能力[7]。作为中国地震最多、震灾最重的省份之一，云南成为全国地震预警系统“先行先试”区域，通过建设1 540 个台站构建形成云南地震预警网，初步具备地震预警信息服务能力。理想的地震预警效果是利用最短的时间发布最准确的地震信息[8]，随着应急管理治理体系和治理能力的深化建设，中国大力推进智能手机、广播电视等终端以及5G 通信、人工智能物联网等技术在畅通突发事件预警信息发布渠道中的应用[9-10]，这就对有效解决地震预警信息发布的“最后一公里”问题提出了更高的要求。因此云南致力于拓展地震预警信息发布渠道，通过解决机顶盒定位、本地预测烈度计算与本地预警时间倒计时计算的技术难点，成功探索实现了云南网络电视（IPTV）地震预警信息发布，于2021 年5 月覆盖全省16 个州（市）下辖的129 个县（区）共约900 万IPTV 用 户[11]。在2021 年5 月21 日 漾 濞6.4 级 地震、6 月10 日双柏5.1 级地震、6 月12 日盈江5.0 级地震发生后，云南IPTV 地震预警信息均正常发布，众多IPTV 用户在收到地震预警信息后采取了有效的避险措施，取得一定的减灾实效，多家媒体广泛关注，广大网友热议称赞。本文利用这3 次地震，对云南IPTV 地震预警信息发布系统运行质量、响应结果以及响应效果等进行了评估，拟为云南IPTV 地震预警信息发布系统的改进和应用提供参考依据。

1 云南IPTV 地震预警信息发布概况

云南IPTV 是云南省新媒体产业与“三网融合”的具体实践，经过十余年发展形成了如今以光宽带网络为传输系统、以“高清或超清智能机顶盒+电视机”为展现终端，可为用户提供视频服务、信息服务、互动娱乐等多功能多媒体数字电视业务。云南IPTV 主要集中在云南电信和云南移动，IPTV 用户数（统计含互联网电视用户数）占全省电视总用户的62%①http://ynsgbdsj.yn.gov.cn/xg_xxgk/xg_xxgk_tzgg/202106/t20210615_1054384.htm，用户规模仍在快速增长且收视情况较好，截至2021 年5 月云南电信IPTV 总用户数约300 万，日活跃用户量约占28%；云南移动IPTV总用户数约600 万，日活跃用户量约占26.7%；全天收视用户从5:00—6:00 逐渐活跃，至12:00—14:00达到午间收视高峰，20:00—22:00 达到晚间收视高峰，其中在20:41 可达到全天收视高峰②https://lmtw.com/mzw/content/detail/id/196689。

云南省地震局联合云南电信和云南移动通过设计“云南地震预警”电视应用入口实现了云南IPTV 地震预警信息发布，用户自行下载应用后即可在电视上接收地震预警信息。截至2021 年9 月1 日，云南IPTV 地震预警应用下载总数已超46.08 万户，占覆盖总用户数的5.12%。其中云南移动IPTV 地震预警应用下载总数36.78 万户，占云南移动IPTV 总用户数的6.13%；云南电信IPTV 地震预警应用下载总数9.30 万户，占云南电信IPTV 总用户数的3.10%。全省16 个州市中， 云南IPTV 地震预警应用下载总数排名前5 的分别是昆明市、大理州、昭通市、玉溪市和楚雄州。具体统计情况如图1 所示。

图1 云南IPTV 地震预警应用下载情况统计Fig.1 Statistics of download volume of Yunnan IPTV earthquake early warning application

2 云南IPTV 地震预警信息发布系统

2.1 技术架构

云南地震预警信息发布采用省级发布的模式，由云南省地震局提供地震基本信息（发震时刻、震中位置、震级），由地震预警信息转发方或地震预警终端进行计算后提供个性化的预测计算信息（预估本地烈度、地震波到达倒计时等）。云南IPTV 地震预警信息发布系统是云南地震预警信息发布平台展现层的延伸[12]，由运营商作为地震预警信息转发方，通过专线网络和MQTT（消息队列遥测传输：Message Queuing Telemetry Transport）协议实时传输地震基本信息后，通过内嵌云南地震预警信息发布应用（APK）的电视机顶盒对本地震中距、预测地震烈度和地震预警时间进行计算，最终在电视屏幕上以弹窗的形式显示满足发布条件的地震预警信息，技术架构如图2 所示。

图2 云南IPTV 地震预警信息发布系统技术架构Fig.2 Technical framework of Yunnan IPTV earthquake early warning information release system

2.2 发布规则与具体实现

针对云南省内所发生的地震，设计自预测地震M≥3.0 时进行发布，自预测地震烈度1 度起进行弹窗提示。云南IPTV 地震预警信息发布标准将地震预警等级由强到弱分为红色预警（预测烈度7 度及以上）、橙色预警（预测烈度6 度、5 度）、黄色预警（预测烈度4 度、3 度）、蓝色预警（预测烈度2 度、1 度）4 个等级，以安卓弹窗（Android Dialog）的方式进行展示，弹窗底色与预警等级颜色对应。并设计当预测地震烈度≥5 度时（即橙色预警和红色预警）播放预警声音，采用“声音+语音播报”的方式单声道循环播放。根据发布规则，弹窗提醒分为蓝色、黄色、橙色、红色4 种预警类型，界面如图3 所示。

图3 云南IPTV 地震预警弹窗界面示意图Fig.3 Schematic diagram of Yunnan IPTV earthquake early warning pop-up interface

3 云南IPTV 地震预警信息发布响应分析

自2021 年2 月3 日云南IPTV 首批用户上线地震预警应用至2021 年9 月1 日，云南IPTV 累计已进行136 次地震预警响应，超200 万台机顶盒完成弹窗提示。但由于云南IPTV 地震预警是边运行边完善，前期存在样本不齐全、反馈数据有缺漏、小震效果反馈少等问题，因此本文以2021 年5 月21 日漾濞6.4 级地震、6 月10 日双柏5.1 级地震和6 月12 日盈江5.0 级地震为例，从运行质量、响应结果和响应效果3 个方面对云南IPTV 地震预警信息发布响应进行具体分析。

3.1 运行质量分析

按预警首报进行统计，漾濞6.4 级地震、双柏5.1 级地震、盈江5.0 级地震发生后，云南IPTV 地震预警系统有效响应，分别于震后7.6 s、6.5 s、7 s 发出预警信息，安装了“云南地震预警”应用的用户均正常接收到预警信息（图4），且系统反馈的数据均可接收下载，系统具有良好的稳定性。

图4 漾濞6.4 级地震（左）、双柏5.1 级地震（中）、盈江5.0 级地震（右）云南IPTV 地震预警弹窗照片Fig.4 Pop-up photos of Yunnan IPTV earthquake warning of Yangbi 6.4 earthquake (left), Shuangbai 5.1 earthquake (middle) and Yingjiang 5.0 earthquake (right)

本文通过反馈的数据统计云南移动IPTV 和云南电信IPTV 机顶盒接收地震预警信息所需时间（即接收耗时）和有效响应机顶盒数占比，来评估云南移动IPTV 和云南电信IPTV 地震预警信息发布系统的运行质量。漾濞6.4 级地震中云南移动IPTV地震预警尚在测试环节，约有1.4 万台机顶盒有效响应，但有数据反馈的机顶盒仅有981 个，平均接收耗时为28.77 s。双柏5.1 级地震中约6.6 万台电视机顶盒有效响应，其中云南移动IPTV 机顶盒约4.4 万台，有效响应机顶盒数占81.34%，平均接收耗时为1.37 s；云南电信IPTV 机顶盒约2.2 万台，有效响应机顶盒数占70.71%，平均接收耗时为15.85 s。盈江5.0 级地震中约6.5 万台电视机顶盒进行响应，其中云南移动IPTV 机顶盒约4.2 万台，有效响应机顶盒数占82.59%，平均接收耗时为1.38 s；云南电信IPTV 机顶盒约2.3 万台，有效响应机顶盒数占41.06%，平均接收耗时为17.39 s（表1）。

表1 3 次地震云南IPTV 地震预警信息发布系统及机顶盒接收耗时统计表Table 1 Statistical table of the information releasing time of IPTV earthquake warning system and receiving time of set-top box for 3 Yunnan earthquakes

双柏5.1 级地震和盈江5.0 级地震中，云南移动IPTV 地震预警有效响应机顶盒数占比均高于80%，机顶盒平均接收耗时均在1.4 s 以内，即从地震发生到云南移动IPTV 地震预警信息发布系统将预警信息发布至电视终端需要8～9 s 的时间，满足地震预警的技术要求。而云南电信IPTV 地震预警有效响应机顶盒数占比在71%以下，机顶盒平均接收耗时在16～17 s 左右，即从地震发生到云南电信IPTV 地震预警信息发布系统将预警信息发布至电视终端已超过20 s，不符合地震预警的技术要求。进一步统计双柏5.1 级地震和盈江5.0 级地震震后48 小时内6 次余震，发现统计情况和上述结果相符（表2），且有效响应机顶盒数占比对机顶盒平均接收耗时影响不大。结合技术架构分析，云南电信IPTV 机顶盒平均接收耗时长可能有2 个原因，一是地震预警转发平台的服务器性能不够，云南电信和云南移动都部署了2 台转发服务器，但云南电信的单台服务器CPU 是8 核，内存32 GB，存储512 GB，而云南移动的单台服务器CPU 是24 核，内存1 024 GB，存储256 GB；二是传输网络带宽不够，IPTV 地震预警信息发布需在短时间完成大量并发，传输网络带宽会直接影响地震预警信息传输以及机顶盒进行数据反馈的效率，云南电信和云南移动的专线网络带宽都一样，可能由于后续传输过程网络带宽的差异，致使云南电信IPTV 地震预警有效响应机顶盒数占比均低于云南移动。

表2 6 次余震云南IPTV 地震预警信息发布系统及机顶盒接收耗时统计表Table 2 Statistical table of the information releasing time of IPTV earthquake warning system and receiving time of set-top box for 6 aftershocks

3.2 响应结果分析

3.2.1 预警范围分析

漾濞6.4 级地震预警震级5.4 级，IPTV 电视预警预测地震烈度最大为5 度；双柏5.1 级地震预警震级5.1 级，IPTV 电视预警预测地震烈度最大为4 度；盈江5.0 级地震预警震级5.0 级，IPTV 电视预警预测地震烈度最大为5 度。3 次地震后云南IPTV 地震预警范围如图5 所示。漾濞6.4 级地震后有111 个县（区）共981 台电视机顶盒进行响应反馈，其中有5 台电视机顶盒发出橙色预警和警报声，分布于漾濞县；29 台电视机顶盒发出黄色预警，分布于大理市、洱源县、云龙县、永平县、巍山县；其余电视机顶盒均发出蓝色预警。双柏5.1 级地震后有129 个县（区）约6.6 万台电视机顶盒进行响应反馈，其中有6 220 台电视机顶盒发出黄色预警，分布于楚雄州、昆明市、玉溪市共14 个县（区）；其余电视机顶盒均发出蓝色预警。盈江5.0 级地震后有129 个县（区）约6.5 万台电视机顶盒进行响应反馈，其中有334 台电视机顶盒发出橙色预警和警报声，分布于盈江县；6 197 台电视机顶盒发出黄色预警，分布于德宏州、保山市、怒江州共9 个县（区）；其余电视机顶盒均发出蓝色预警。

图5 漾濞6.4 级地震（a）、双柏5.1 级地震（b）盈江5.0 级地震（c）云南IPTV 地震预警范围Fig.5 IPTV earthquake early warning range of Yangbi 6.4 earthquake (a), Shuangbai 5.1 earthquake (b) and Yingjiang 5.0 earthquake (c)

3.2.2 预警时间分析

电视机顶盒进行计算的精度到县（区），原则上同一县（区）地震预警时间都应相同。但由于网络传输差异以及不同型号的机顶盒存在计算时差等客观原因，同一县（区）地震预警时间会相差1～2 s，通过总数求得同一县（区）地震预警时间（表3）。漾濞6.4 级地震有18 个县（区）机顶盒未进行响应反馈，而部分县区由于反馈异常致使反馈的预警时间为0，因此以双柏5.1 级地震和盈江5.0 级地震为例，对云南省129 个县（区）的IPTV 预警时间进行统计分析。双柏5.1 级地震中有14 个县（区）IPTV 收到黄色预警，预警时间在4～33 s 之间，其余115 个县（区）IPTV 收到蓝色预警；盈江5.0 级地震中盈江县IPTV 收到橙色预警，预警时间为1 s，有9 个县（区）IPTV 收到黄色预警，预警时间在4～30 s 之间。其余119 个县（区）IPTV 收到蓝色预警。可见，双柏5.1 级地震中预警时间在60 s 以内的县（区）占总县（区）数的52.7%，而在盈江5.0 级地震中这个比例仅为19.38%，虽然2 次地震预警震级相近，但由于盈江5.0 级地震震中邻近边境，对云南省内众多县（区）的预警时间均较长。

表3 云南IPTV 地震预警各县区预警时间统计Table 3 Yunnan IPTV earthquake early warning time statistics of counties

3.3 响应效果分析

3.3.1 用户接受度分析

3 次地震后“云南地震预警”应用的下载量均明显增长，尤其是漾濞6.4 级地震发生后云南移动IPTV 地震预警每日新增下载量约1.6 万户，相较前一天不到24 小时就翻了一倍，达到历史高峰（图6）。漾濞6.4 级地震前，仅云南移动开通了IPTV 地震预警，下载用户约4.2 万户。漾濞6.4 级地震时约有1.4 万台机顶盒进行地震预警响应，占下载用户总数的33.3%。双柏5.1 级地震前，云南电信和云南移动均已开通IPTV 地震预警应用，下载用户约15.9 万户。双柏5.1 级地震时约有6.6 万台机顶盒进行地震预警响应，占下载用户数的41.5%。盈江5.0 级地震发生前，云南IPTV 地震预警下载用户约16.1 万户。盈江5.0 级地震时约有6.5 万台机顶盒进行地震预警响应，占下载用户数的40.4%。3 次地震发震时间都位于电视用户晚间收视高峰阶段，进行地震预警响应的机顶盒总数占下载用户数的比值均高于云南IPTV 日活跃用户量占比。可见云南IPTV 用户对“云南地震预警”应用的需求和接受度均较高。

图6 云南电信IPTV（a）和云南移动IPTV（b）地震预警应用每日下载增量Fig.6 Daily download increment of Yunnan Telecom IPTV (a) and Yunnan Mobile IPTV (b) earthquake warning application

3.3.2 用户关注度分析

漾濞6.4 级地震是云南IPTV 地震预警服务部分上线试运行后的首次实震检验，其后3 天内云南IPTV 地震预警完成了全省的全面上线，人民日报、新华社客户端、云南移动官方微信公众号、中国移动官方微信号、云南电信“云南IPTV”、云南省地震局等主流媒体相继推出云南地震预警电视应用安装指南等相关介绍文章；5 月29 日中国政府网转载了“云南：地震电视预警全面上线”的文章，肯定了云南地震电视预警的服务；截止5 月31 日漾濞地震电视预警相关浏览量已超126 万，引发了社会公众的广泛关注。3 次地震后部分网友对地震预警技术给予较高评价，在多个社交媒体展示了电视预警响应音视频效果。因电视地震预警应用安装在个人机顶盒终端，响应效果反馈信息获取有限，通过搜索微博、抖音等社交媒体平台上网友对3 次地震后云南IPTV 地震预警响应的相关评价，提取500 余条有效信息形成词云（图7）。相关评价中大部分网友对云南IPTV 地震预警持肯定和支持态度，较能接受电视屏幕上弹出地震预警信息的方式，收到IPTV 地震预警信息后也比较冷静，根据预警时间的长短能自主进行避险；少部分网友收到IPTV 地震预警信息后有紧张、慌乱的情绪，对地震预警盲区收不到预警信息该怎么处置提出疑问。

图7 云南IPTV 地震预警信息发布相关宣传及评价① https://www.weiciyun.com/Fig.7 Yunnan IPTV earthquake early warning information release related publicity and evaluation

4 结论与讨论

本文以漾濞6.4 级地震、双柏5.1 级地震和盈江5.0 级地震3 次地震事件为例对云南IPTV 地震预警信息发布系统进行了具体分析，获得如下认识：

1）云南IPTV 地震预警信息发布系统已初步具备地震预警信息发布能力，其中云南移动IPTV 地震预警信息发布系统运行质量较好，有效响应机顶盒数占比均高于80%，从地震到云南移动IPTV 地震预警信息发布系统将预警信息发布至电视终端需要8～9 s 的时间，满足地震预警的技术要求。通过对比云南电信IPTV 地震预警信息发布系统，可知影响系统运行质量的主要是地震预警转发平台的服务器性能和传输网络带宽2 个因素。尤其随着“云南地震预警”应用的持续下载，面对十几万直至上百万的庞大用户量，地震预警转发平台的性能要求也随之提高。因此后续需要及时扩容相关服务器资源，增强大容量群发保障能力，以确保和提升云南IPTV 地震预警信息发布系统的运行质量。

2）3 次地震后云南IPTV 地震预警信息发布系统均正常接收并正确发布预警信息，反馈模块能正确反馈并下载反馈的预警信息，进一步表明系统具有良好的稳定性。越靠近震中的县（区）预测烈度越大，其预警倒计时就越短，这体现了IPTV 地震预警预测烈度与真实地震烈度接近。但震中位置不同会致使IPTV 预警范围不同，为避免部分县（区）预警时间过长从而影响IPTV 用户的收视体验，需对云南IPTV 地震预警的有效预警时间进行研究，进一步完善云南IPTV 地震预警信息发布技术。

3）云南IPTV 地震预警信息发布的用户接受度和关注度均较高，大部分网友对云南IPTV 地震预警持肯定和支持态度，能接受电视屏幕上弹出地震预警信息的方式，收到IPTV 地震预警信息后也比较冷静，能根据预警时间的长短自主进行避险。可面向社会公众形成收到IPTV 地震预警信息后该如何进行处置的对策，并强化宣传培训，增强社会公众避险防范能力。