對於自動對時許多人都不陌生,透過在日本旅行經常可以接觸到日本電車巴士那準確出發時間,也逐漸的可以了解到這時鐘背後其實來自於自動的電波計時,時鐘可以不必手調而能保持在跟標準時間一致。全球總共有五個國家發射了自動對時信號,這也都有它們歷史跟民族背景。
英國有電波對時信號站,這就不用說了,全世界時區是以倫敦當做標準,英國作為世界標準時間來源已經幾百年了,大家經常說的GMT格林威治時間,就是英國倫敦郊區的皇家格林威治天文台的標準時間。
日本跟德國也都有自動對時,这两个民族素来以精準精確聞名,兩個國家都是精密機械大國,國民也都是一絲不苟注重程序制度,因此發射電波對時作為全國計時標準也是理所當然。目前全世界發展電波對時,也就是日本跟德國最普及。日本在民用電波計時方面更是賣力推廣,卡西歐/星辰/精工的電波錶為錶迷所熱愛,也在日本當地推出許多設計精美的電波鐘。而德國則在工業用電波對時發展最廣泛,這也彰顯出它們在儀器與機械領導地位,許多工業產品所需要的電波對時技術,幾乎都是德國廠商的天下。
美國有電波對時信號站,美國作為世界強權,推出自己的時間信號也是順理成章,位於美國中部科羅拉多,信號含括北美本土,但由於需要覆蓋範圍過大,在人口密集的東岸跟西岸,對時信號反而不太強,而導致了電波時計普及落後於歐洲跟日本。
而中國作為逐漸興盛的大國,也推出自己電波對時信號發射站,充分顯示出中國希望追趕成為世界大國的雄心。由於發展歷史尚淺,在許多應用上都尚不成熟,人民的接受度也處於初期推廣階段。
在台灣可以接收到日本跟中國對時信號發射站,法詩計時的自動對時客戶遍佈全台,北從基隆南到墾丁都有客戶,不管採用中國波或是日本波兩者都能順利接收。當然由於日本信號站位於九州,靠近台灣北部,所以在北部地區接收信號較為良好。而中國波發射站位於河南,與台灣位於偏西北邊,因此南部地區接收中國波信號會比較好。不過由於自動對時,其實一天收一次信號時間可以達到一秒不差,但不管北部或南部用中國波或日本波,一週只要收到一次對時信號,誤差也不過在七秒之內,對比於一般人所使用的石英鐘,這精確度已經大大提高。
但是標準局委託中華電信研究所,開闢了一個專案也計畫做台灣自己的自動對時電波信號發射站,當您了解前述世界五大國家發射對時信號的背景,您會不會覺得台灣有需要發射自己的對時信號站嗎? 答案是: 有。只是原因來自於另外一個需求。就是對台灣經常發生的極端天氣災害預防。
故事是這樣的,對時信號可以傳遞超過1500公里,這是因為它是長波透過大氣層折射傳遞,所以不受地面地形所干擾,這就跟手機信號站或是廣播電台發射站不同,這些都是短距離發射站,受到地形影響很大,所以只有在幾公里或幾十公里之內可以收到。而在台灣夏季經常會有颱風,以目前極端天氣慢慢變成常態,即使一個普通颱風也有可能在小範圍區域造成巨大災害,2009年8月8號的莫拉克颱風,以一個中度颱風但是引發的強降雨卻造成小林村毀滅性的災害。
在台灣夏季經常有颱風,而每年的颱風總是會帶來各種不同的危害,颱風年年來,災害也年年發生,而且一次比一次更猛烈,特別是強降雨或是土石流都只發生在小範圍地區,氣象局大範圍的預警幫助不大。更危險的是,當土石流或是強降雨發生的地方,也正是當地處於最危險的極端狀況時,當地對外界的通訊卻可能完全中斷,導致當地居民很有可能非常困難接收到正確的氣象狀況,而導致即時疏散判斷的延誤。想像在正處在大風大雨最危險的山區村落裡,電力供應因為大風或大雨早就斷了,手機通訊非常薄弱跟不穩定,電視信號也沒有,不可能像都市居民一樣收看到即時颱風動態。這時候,村落即使已經被全國防災中心監測到雨量超過警戒線,或是土石流有立即危險,但是卻無法即時通知當地居民,身處在最危急地方的村民,在被切斷外界通訊之下,卻只能被動發現水位異常上升,土石流異常才能趕緊匆忙逃命。
難道沒有好的方法利用科技來降低危害嗎? 有的,答案就在中華電信研究所構思利用對時信號這種長波傳遞,能夠克服地形障礙,而能穿越中央山脈把災害警報傳到每個村落裡面。村民只要有價格不高類似於電波時計產品,就能夠透過它的接收,即使掌握每個村落獨有的氣象資料。而且不受停電或是廣播電台訊號接收微弱影響,就像時鐘一樣只要有乾電池,就能持續收到最即時最貼切的氣象資料。
這一技術並不困難,我們在此介紹過日本的對時電波信號如何傳遞跟它的傳送內容,差別只是在時間信號裡面,增加傳送氣象資料。以目前的技術來說,這長波信號能夠增加傳送的資料相當多,透過把全國村里做編碼,與背後跟中央氣象局連線,可以傳送每個村里自己的氣象資料,而不會只是大範圍的颱風氣象狀況,可以更有效率的讓每個村里做災害防備工作。
這一技術目前中華電信研究所已經開發出來,而且也在多次展覽中展示(參考中央社新聞:鐘表預警災害 台灣首創)。當然,技術必須脫離實驗室才能夠有應用的價值,以價格接受度而言,山區的村民只要有類似於目前法詩計時的自動對時時鐘即可,透過小型液晶顯示當地村裡的氣象資料,時鐘平常做時間功能,颱風來時則成為一個即時氣象站,一個時鐘價格不高僅要台幣一千餘元,透過大量生產價格還能更低。而村里辦公室則可以架設大型的LED顯示或是電視顯示所接收到的即時氣象,讓民眾可以在村里辦公室裡面一同了解最新狀況。
(圖片來自中華電信研究所低頻無線時頻傳播系統建置計畫)
(圖片來自中華電信研究所低頻無線時頻傳播系統建置計畫)
目前中華電信研究所已經在桃園龜山試播台灣碼自動對時信號,或者正式稱為"低頻無線時頻傳播系統",採用的是德國對時電波信號頻率77.5KHz,電波信號代號為BSF,發射範圍涵蓋大台北跟桃園地區。此一測試信號已經能夠穩定發射,而且也在花博中做了長期戶外展示,有別於過去都是在一天的展會中短期展出,也顯示出了台灣在自動對時發射站建置上,已經有了實際可以長久運轉能力。
從接收端設備來看,只要具備台灣碼自動時計都可以擁有接收即時氣象警示能力,差別只是在於顯示方式跟細節呈現,例如採用LCD顯示或是LED文字顯示。當然,由於氣象資料特別強調是小範圍資料,所以在購買時候得調整電波自動時鐘顯示位置所在地的村里編碼,這有點類似於郵遞區號,在掛上時鐘之前,調整時鐘的區域號碼顯示正確當地氣象資料。
每年夏天都是颱風頻繁季節,但是面對這自然災害,即使是城市裡的人,電視裡24小時所謂的即時報導,你也是後知後覺的人。簡單一句,你根本不知道你所住的城市目前的降雨量多少,你只能夠被動的從電視裡幾小時一次中央氣象局更新了全國各地雨量。即使中央氣象局有在全國各地建立多個氣象監測站,氣象局可以即時知道各地雨量跟其餘氣象狀態,但是就算你家隔壁是氣象局的監測站,你也得不到最即時的氣象監測資料。有人說,現在網路這麼發達,可以即時上網看中央氣象局的監測網站更新資料。但但但,別忘了,當真正的災害發生的時候,多半是停電手機電視通通中斷,最危險的時候,反而是最無知的時候。這一點2005年的納莉颱風已經給了充足的證明,就算是先進如台北市,也在最無知的狀況下遭受颱風無情的攻擊。如果說在這樣颱風之下,山上的每一村落,城市裡的每一里每一家庭,大家都是配備了具備接收台灣對時信號能力的自動對時時鐘,這時鐘不管外界天氣多麼險惡,不管是否停電通信全部中段,它都能夠即時正確顯示就在你身邊土地上的氣象狀況,從山上到城市裡,我們不再無知,可以更早的做出災害防備決定,人民的生命財產都能夠得到更大幅度的保障。
一開始我們介紹了世界各國發展自動對時電波發射塔它背後的歷史跟民族原因,在台灣發展自動對時如果從時間校正來看,也許不是政府投資重點。但是如果從自然災害的防止立場來看,台灣發展這套自動對時機制以傳遞氣象資料有它重要跟急迫性,每年夏天都會發生的颱風,每年都會帶來重大災情,這已經是年年上演的戲碼。颱風的重大災情每年都會上演,差別只是不知道今年在哪裡上演,等到開演又是觸目心驚的畫面,又是新聞交相責備,又是政府痛定思痛加以檢討,但是大夥心裡有數,明年仍然繼續會上演。從三十年一遇,到五十年一遇,到百年一遇,現在如果出現個兩百年一遇的雨量,大家已經習慣了。
極端氣候也許不可阻擋,但是災害卻是可以預防跟減小。就像地震也許不能預測,但是透過地震預警系統,日本卻可以提早15秒通知東京市民,東北地震波即將襲擊東京。中華電信研究所規劃的這套防災系統,透過自動對時發射相同機制,能夠讓全國個村里即時了解氣象局提供的最即時氣象資料,不管是否停電手機斷訊電視斷訊,在深山裡也一樣能夠收到即時信號,極端雨量也許不能預測,但是卻能夠透過最即時氣象資料,做出正確避難判斷。
想更進一步了解有關台灣透過自動電波對時系統,發射氣象預警資訊,可以參考中華電信研究所的這個簡介:
http://www.youtube.com/watch?v=jdBJK2tKXf4
延伸閱讀:
法詩計時網站
台灣碼自動對時發射信號的工業應用 (2/4)
台灣碼自動對時發射信號的民生應用 (3/4)
台灣碼自動對時發射信號的氣象預報與緊急告警功能 (4/4)