現場搶救指揮通信系統

現場搶救統一指揮通信系統是一種信息系統。這種信息系統由指揮業務系統和覆蓋突發事件現場的電信網路組成。鑒於這種信息系統的指揮業務系統通常採用簡明的電話業務系統，而這種信息系統的電信網路通常採用多種多樣的傳輸系統，以支持上對中央政府、下對當地地方政府、當地駐軍、當地通信公司、現場搶救群體等指揮對象，因而通信網路相對複雜。所以，通常稱為“應急通信指揮系統”。

基本介紹

• 中文名：現場搶救指揮通信系統
• 套用學科：通信

使用要求

關於這種系統的使用要求歸納如下。

（1）基本用途：支持災區最高指揮員實施現場指揮；

（2）電信業務：固定電話、固定會議電話、電視、圖像；

（3）工作環境：覆蓋整個災區；

（4）設計目標：要求高可靠、高安全、高機動，儘可能簡明；保證業務質量、保證信息內容安全，儘可能改善電信網路的安全性，儘可能提高網路資源利用效率；

（5）使用配置：設定一個現場搶救機動指揮所，配置一個支持現場搶救指揮的應急通信網路。

這裡介紹一種車載型應急通信指揮系統設計實例。

系統組成

系統作為現場指揮中心，提供遠程通信和區域通信的功能：通過遠程通信接受上級的指揮和控制；通過區域通信對現場各個搶救群體實施指揮。遠程通信系統包括衛星通信信道和可能利用的地面公用電信網路；區域通信系統包括常規電台和集群通信系統。系統構成如下：

圖2-1 車載型應急通信指揮系統框圖

（1）現場網路子系統；

（2）綜合網路控制子系統；

（3）業務終端子系統；

（4）綜合套用子系統；

（5）對外通信子系統；

（6）裝載平台子系統。

主要功能

在突發事件發生後，本應急通信指揮系統迅速到達突發事件現場，支持現場指揮、調度和接受上級指導。

系統具備以下功能。

1．對外通信功能

通過衛星通信（如果可能，也可以通過地面公網或地面網際網路）與上級通信，支持現場圖像、語音、地理信息視頻會議等業務；衛星通信採用“動中通”的技術，具有運動中對外通信的能力。

2．智慧型決策

具有對現場情況實時監控、顯示、分析、綜合處理的功能，為事件處置、應急指揮提供決策性依據。綜合套用軟體運行在兩台工作站和一台伺服器上，其主要作用是供指揮員及時了解突發事件的發展態勢、查看各種採集數據和現場音視頻、調閱歷史數據和緊急預案並做出指揮決策。

3．現場信息採集功能

在應急情況下，突發事件大多數出現在環境非常複雜的邊遠地區，本通信指揮車往往只能開到距離突發事件現場一定距離（幾公里範圍內）的場地進行應急決策與指揮調度通信。對於通信設施奇缺的突發事件現場，缺乏必要的通信手段，將現場多參數信息傳遞到通信指揮車。因此，通信指揮車除與國務院應急指揮大廳之間的信息實時傳輸互動外，還需要為通信指揮車不能開赴突發事件第一現場時提供無線圖像傳輸系統作為第一現場與現場指揮部之間重要的引接手段。

4．現場辦公功能

當處理較大的突發事件時，通信指揮車到達突發事件現場後，可迅速將區域網路擴展到現場辦公區，以支持現場辦公區的網路接入。

5．平台之間協同工作功能

當有較大的突發事件發生時，現場常常匯聚有各個行業及部門的移動指揮車，利用現場的無線寬頻區域網路，構建起一個有中心的點對多點的無線網路，本通信指揮車可作為現場應急救援的最高指揮場所，對現場的其他應急指揮車（如省廳級、市局級、各部門等）進行指揮調度，實施現場緊急救援指揮。

6．會議電視

在重大突發應急公共事件發生時，本通信指揮車地處突發事件現場，利用視頻會議系統可以實現異地會商，聽取上級領導指示和專家意見，及時開展各項應急指揮調度工作。既可以聽到對方的聲音，又可以看到對方的視頻，大大提高了會商、分析、協調、處理等應急工作的效率。

7．現場圖像接入與顯示

通信指揮車的圖像信息直接來源於現場，信息量比較大，由於傳輸信道頻寬受限，同時只能有一路圖像接入國務院應急指揮中心。本通信指揮車配置了大屏顯示器、視頻切換矩陣、視頻存儲設備，可實時顯示、記錄現場情況。

車載型應急通信指揮系統功能示意圖如圖3-1所示。

圖3-1 車載型應急通信指揮系統功能簡圖

主要技術指標

1．衛星通信資源

使用Ku頻段透明轉發器。

2．工作頻率

－衛星通信系統：Ku頻段。

－北斗定位系統：L、S頻段。

－現場採集：300～460MHz。

－無線組網：3.3～3.4GHz。

3．業務類型

－電話/傳真業務，接口類型：2線FXS、FXO。

－數據業務，接口類型：10/100Base-T。

－動態圖像業務，圖像編碼：採用H.264。

－視頻會議業務，視頻會議：H.323協定，圖像編碼：採用H.264。

接口類型：AV接口。

4．接入方式

數據、語音、傳真、圖像等各種業務均以IP方式接入到本系統。

5．傳輸能力

－衛星通信業務信道：傳送64～2048kbit/s；接收64～2048kbit/s。

－衛星網管信道：32kbit/s。

－傳輸質量：當E_b/N_o=6.5dB時（1/2卷積編碼，Viterbi解碼），誤碼率≤1×10（衛星信道）。

6．視頻編碼

－現場圖像、會議電視ITU-T H.264。

7．音頻編碼

－ITU-T G.711、G.722、G.728。

8．網路協定

－IEEE 802.3。

9．保密要求

－衛星通信業務採用IP加密；

－衛星通信網管信道採用信道加密方式保障傳輸信息的安全；

－無線區域網路採用IP加密；

－應急平台提供衛星通信業務信道和網管信道加密的標準接口。

10．環境適應性

－車內工作溫度：0℃～+40℃。

－車外工作溫度：-20℃～+55℃。

－儲存溫度：-20℃～+55℃。

－車輛行駛要求：時速0～100km/h時能正常工作。

11．電源

AC 220V，50Hz。

現場網路子系統

1．功能

當應急通信指揮系統到達突發事件現場後，可以迅速構建起現場網路系統，採集現場的視頻、音頻、數據等信息，對現場搶救進行指揮調度。

現場網路子系統的主要功能如下：

（1）採集地理位置信息、圖像信息、聲音信息、環境參數信息以及危險源等信息；

（2）支持電話、音/視頻、數據等業務傳輸；

（3）通過350MHz電台，或可能使用的GSM、CDMA行動電話對現場各個搶救群體進行指揮調度。

2．現場信息採集和傳輸

現場信息採集和傳輸部分由攜帶型無線圖像傳輸設備和車載式圖像接收設備組成，支持非視距傳輸。主要功能是採集現場音/視頻信息、圖像編碼、現場數據傳輸、數據接入和圖像解碼。

視頻採集採用PAL制式攝像機，經H.264圖像壓縮編碼後上傳，可以最大限度地保證原始視頻素材質量。攜帶型無線圖像傳輸設備的上行信源包括視頻採集、音頻採集、感測器信息、地理位置定位信息。

3．現場信息採集和傳輸設備技術指標

（1）採集點音/視頻採集

PAL/NTSC制視頻圖像，單聲道話筒。

（2）採集點感測器接口

通信接口：RS-232單工，配轉換模組支持RS-485。

通信速率：9600bit/s。

數據幀長：≤200Byte。

傳輸周期：2s/次，占有圖像子載波，與GPS定位分時傳送。

（3）採集點GPS定位

定位系統：GPS系統，WGS-84參照系。

數據格式：NMEA ASCII。

傳輸周期：2s/次，占有圖像子載波，與感測器數據分時傳送。

（4）採集點信息回傳

工作頻段：300～460MHz，570～700MHz。

發射功率：1W或4W。

壓縮格式：H.264。

調製方式：COFDM，2k（1705）符合ETS 300744標準。

星座調製：QPSK，16QAM。

視頻通道：64～2048kbit/s（速率可調）。

視頻輸入：PAL/NTSC。

數據通道：採集點感測器和GPS定位信息回傳。

通道頻寬：4/6/8MHz。

保護間隔：1/8。

4．綜合調度

綜合通信控制器作為核心控制設備，具有針對不同通信方式的專用接口，每一個接口對應一種特定的通信接入設備。如800MHz數字集群通信系統、350MHz模擬電台、350MHz常規電台、短波/超短波電台、模擬電話接口、IP電話接口或衛星電話等。綜合通信控制器本身具有256路時隙交換能力，通過交換矩陣可以實現各種通信接口之間的連線，單系統的最大容量為15個連線埠，支持級聯，單系統具有30方會議資源，能夠分成15個通話組進行通話，也可形成30方大通話組。

綜合網路控制子系統

1．功能

綜合網路控制子系統為移動應急平台車內設備提供一個互聯互通的本地網路，支持接入和網路管理功能：

－網管代理功能；

－網路配置功能；

－業務接入功能；

－路由功能；

－組網功能。

2．組成及連線

綜合網路控制分系統由綜合網路控制設備、網路交換機、IP接入控制器、路由器及N-port串列通信設備組成。

綜合網路控制設備實現網路控制、對外傳輸控制及系統管理功能；網路交換機實現移動車內區域網路並提供業務接入LAN接口；IP接入控制器實現業務捕獲申請信道、IP加速、路由配置等功能；路由器實現對外傳輸的IP路由。

3．各種業務QoS保證

本系統採用差別服務（Differentiated Service）模型來保障各種業務質量。差別服務模型是一種基於類的技術，它在網路邊界將數據流按要求進行簡單分類，並根據業務的不同服務等級約定，有差別地進行流量控制和轉發來解決擁塞問題。差別服務模型的主要實現技術有報文分類、擁塞管理、擁塞避免、流量整形與監管等。

本系統中主要的業務類型有VoIP電話、視頻、圖像以及綜合數據業務，其中VoIP電話的業務優先權最高，視頻、圖像業務次之，綜合業務數據業務最低。

業務終端子系統

業務終端子系統支持實現各種業務（語音、圖像、視頻會議）功能的硬體設備，包括用於實現語音通信、圖像切換與編解碼傳輸、會議電視、現場辦公、衛星導航定位等多種業務的終端設備。

1．語音通信功能

語音網關是把網際網路和電話網這兩種不同特性的網路互聯起來的設備，具備話音信號處理、信令轉換、呼叫應答、選擇路由等多種功能。

2．圖像切換、存儲與顯示功能

圖像切換與傳輸功能主要依靠音視頻矩陣切換器、視頻伺服器等設備實現。通過多畫面分割器及音視頻矩陣的切換，可以把所需要的音視頻信息在揚聲器和大屏顯示器上播放出來。大屏顯示器通過多畫面分割器及視頻矩陣切換器可實時單畫面或多畫面播放。播放信號包括：現場採集傳輸回來的圖像信息、車外攝像機採集的圖像信息、會議電視信息、預警預測、智慧型決策信息、現場辦公攜帶型計算機的顯示器信息等。

3．會議電視功能

會議電視功能主要依靠會議電視終端等設備實現。本系統配置支持H.323 v4的視頻會議終端；支持雙路視頻傳送；支持H.264和PPPoE，支持最新的H.264標準；內置多點控制單元（MCU），設備內置的MCU支持5點IP+ISDN同時開會，支持主席控制和聲音自動控制方式。

4．現場辦公功能

現場辦公功能主要依靠多功能一體機、攜帶型筆記本電腦和其他辦公設備實現。這些設備小巧、節能，性能穩定，既可固定安裝使用，也可以搬移使用。受空間限制，選擇一台集列印、複印、掃描、傳真於一體的現代化多功能網路辦公設備。

5．衛星導航定位功能

衛星導航定位功能主要依靠北斗GPS雙模用戶機等設備實現。車載型北斗GPS雙模用戶機是將北斗和GPS雙系統的天線與主機進行集成設計的一款導航定位終端，便於用戶在不改變車體結構的情況下快速安裝使用。

6．組成

具體設備組成為：1個車頂攝像機、1台音視頻矩陣切換器、1台多畫面分割器、1台大屏顯示器、1台調音台、1台硬碟錄像機、2台揚聲器、1台圖像編解碼器、1套VoIP網關電話（含電話機）、1套定位終端、1台攜帶型筆記本電腦、1台辦公多功能一體機、1套會議電視終端（含攝像頭、麥克和連線電纜）。

綜合套用子系統

1．功能

綜合套用子系統是裝載在本系統中的套用軟體系統，運行在工作站和伺服器上。其主要作用是支持指揮員及時了解突發事件發展態勢、查看各種採集數據和現場音視頻、調閱歷史數據和緊急預案並做出指揮決策。

本軟體系統功能主要有：綜合業務管理、預測預警、智慧型決策、指揮調度、應急保障、資料庫管理、綜合信息顯示。

2．組成

（1）硬體設備組成

綜合套用系統設備由一台伺服器、兩台工作站、一台網路交換機、一台液晶顯示器和一台共享器組成。伺服器採用機架式，可安裝在標準的19英寸機櫃內。通過共享器，伺服器和工作站共用一套鍵盤、滑鼠和液晶顯示器。

（2）軟體系統組成

作業系統：伺服器和工作站的作業系統均選用Microsoft Windows 2003標準版。

套用軟體功能：GPS定位和地理信息分析能力；具備信息分析處理功能，並具備一定的態勢分析和預測預警能力；資料庫檢索調閱能力。

資料庫管理軟體：採用ORACLE，軟體版本與指揮中心保持一致；移動應急平台的資料庫結構、表名等與指揮中心資料庫保持一致。

網路安全軟體：伺服器和工作站均安裝相應的網路安全軟體，包括軟體防火牆和防病毒軟體，並保持定期更新。

對外通信子系統

1．對外通信信道的建立過程

（1）點到點衛通通信鏈路建立過程

本系統網管代理提出信道請求送達中心站網管中心，網管中心根據在資料庫中保存的各站資源配置情況，為通信雙方站分配一對相應頻寬的信道中心頻率給雙方，通知網管代理配置站內的Modem，建立Modem之間的通路；同時網管中心分配兩個IP位址給兩個站的路由器連線埠（WAN連線埠），站內IP控制器根據網管中心分配的通信雙發站的路由器WAN連線埠IP位址，為本站WAN連線埠添加點到點路由，建立路由器到路由器的通路。

（2）點到多點廣播鏈路建立過程

此類型鏈路主要用於圖像廣播。網管中心分配一個廣播信道（相應頻寬），通知圖像廣播站和接收站，廣播站網管代理配置業務Modem傳送頻率，開載波，接收站配置業務Modem收頻率為分配的廣播信道中心頻率，建立一Modem到多Modem的廣播衛星通路；同時，網管中心為廣播站路由器、接收站路由器使用的WAN連線埠各分配一個在同一網段的IP位址，站內IP接入控制器在收到網管中心通知後，添加點到點路由，使廣播站來的IP分組可以到達接收站的區域網路。

（3）按需請求衛星信道（DAMA）

衛星通信網有專用網管時具有按需請求衛星信道功能。在需要時，綜合網路控制系統通過衛星通信網管信道向中心站申請信道。

（4）固定分配衛星信道（PAMA）

在任務準備階段，預先通過其他通信手段獲得中心站分配的業務信道參數，通過綜合網路控制軟體界面輸入到系統中，手動建立到中心站的傳輸鏈路。

（5）通過公網的路由建立

本系統通過本地公用電信網路與北京中心站通信，可在本系統內配置VPN，利用專線或ADSL電路，接入本地公用電信網路。

2．業務接入

（1）數據業務接入

數據業務通過數據終端（計算機）接入衛星通信網，計算機終端直接連線到網路交換機上。提供終端到終端間的點到點衛星通信鏈路連線，支持基於IP網路傳輸的點到點傳輸協定（如TCP、UDP、Telnet等）。

（2）語音/傳真業務接入

語音通過語音網關接入網路。語音網關提供FXS/FXO接口，可以直接與電話/傳真單機連線，也可以與電話交換機連線，實現電話中繼功能。

（3）視頻會議業務接入

移動車與視頻會議系統中心站建立鏈路後（衛星通信信道或公網），車內的視頻會議終端與視頻會議中心建立連線，因為視頻會議系統是一個獨立的系統，移動車內的視頻會議終端作為視頻會議系統的一個分會場加入到視頻會議系統中。移動車內的視頻會議終端加入視頻會議系統成功後，就可以在視頻會議系統中心的組織下召開視頻會議，選擇回傳會場、請求廣播、請求發言等。

（4）圖像傳輸業務接入

圖像傳輸業務通過視頻伺服器接入到網路。視頻伺服器提供AV接口和網路接口，AV接口用於連線視音頻輸入設備（例如攝像機），網路接口與網路交換機連線，然後通過IP接入控制器和路由器配置的組播路由功能實現圖像業務的廣播和指定站點的回傳。