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應急通信系統范文1
中圖分類號：TN91 文獻標識碼：A
1 項目介紹
紅淖鐵路位于新疆維吾爾自治區東部的哈密地區，自蘭新鐵路紅柳河車站引出至哈密地區伊吾縣淖毛湖鎮，線路全長442km。
2 系統總體架構
應急通信綜合接入系統采用多種傳輸接入手段，可分為有線接入（電纜、野戰光纜）、衛星接入、無線接入等接入方式，分別用于不同的現場環境。通常整套系統設備從應用范圍上可分為搶險現場側設備、中繼側設備和應急指揮中心側設備。不同的業務需求、傳輸條件將會采用不同的設備匹配。
2.1 搶險現場設備
現場應急接入設備，為現場的圖像、有線電話、無線手機、數據等各類業務提供承載平臺。現場影音采集設備，采用無線技術進行實時影像攝制及上傳。無線中繼設備，增加動圖和WIFI手機覆蓋距離。現場衛星接入設備，與應急指揮中心側的衛星地面站配合使用，從而為現場提供2M傳輸通道。現場電源設備，便攜式發電機，做為現場設備電池供電的補充供電方式，為現場設備供電及電池充電。
2.2 中繼設備
中繼設備可提供從現場設備到中繼站這段距離的傳輸通道，現場動圖語音等信息從中繼站得以上傳輸網，最終傳送至局端指揮中心，因此中繼設備的作用是解決最后一公里的寬帶接入。根據中繼設備的傳輸方式可分為有線電纜中繼設備、野戰光纜中繼設備和無線網橋中繼設備。
2.3 指揮中心設備
應急指揮中心設備包括局端綜合接入設備、局端影音設備轉換設備、流媒體服務器、應急指揮臺、網管等。當采用衛星接入方式時，還需在以上設備的基礎上配備局端衛星接入設備。局端綜合接入設備將從現場傳送過來的有線無線語音業務解碼，接入應急中心熱線電話及PSTN公眾電話網。局端影音設備轉換設備，完成現場傳來的數字圖像語音信號的解碼和解壓縮，轉換為模擬AV信號后送出。
現場圖像以及數據業務接入網絡交換機，實現與事故現場話音、數據和動圖的實時交互傳遞。
3 系統組網方式
3.1 有線接入方式
在事故現場側，現場應急接入設備將現場的動圖、語音、數據等業務復合成一個2M信號，將與現場應急接入設備相連的電纜或光纜放至最近的中繼站傳輸設備，再將現場語音、動圖、數據等信號傳送到應急指揮中心。有線接入方式根據中間傳輸媒介分為電纜接入和野戰光纜接入兩種制式。
3.2 無線接入方式
采用基于5.8G無線頻段的點對點無線傳輸，與上一種接入方式的現場設備組成相同，只是中繼設備采用現場無線接入設備。采用現場和中繼站的一對現場無線接入設備使用，以無線的方式搭建事故現場到中繼站的數字通信鏈路。無線接入方式主要應用于缺乏有線傳輸條件的場合，避免了現場應用需要架設較長有線線纜的一些不可測的因素，應用比較靈活，根據工作方式和使用環境可分為人到車、車到車、車到指揮中心等多種方式。
無線接入方式可提供至少2～3公里的有效接入，但這種接入方式對于現場的地理環境要求較高，要求中間是無障礙的可視距離。
3.3 衛星接入方式
基于寬帶衛星接入方式是利用現場和路局側的一對衛星地面站配套使用，以搭建現場到路局的2M的通信鏈路，以完成事故現場動圖、靜圖和多路話音的上傳。這種接入方式雖然投資高，但具有良好的機動性，能在較短的時間內建立通信電路，不需要考慮地形等自然因素，電路建立靈活方便。
4 系統實現的主要功能
4.1 現場傳輸通道的發展
現場傳輸通道在系統中是非常重要的一個環節，傳輸通道能夠很好地為衛星等的傳輸提供了方便，是一種具有基礎性的功能。現在，傳輸通道已經被廣泛的應用于系統的工作之中，現在的傳輸通道具有多種傳輸技術與傳輸介質，能夠在出現事故的現場到應急中心提供2M傳輸通道，能夠根據事故的現場的情況進行分析，因地制宜的進行接入，能夠讓事故現場的真實情況得到真實地反映。
4.2 有線無線的各種功能
事故現場是一個非常具有真實性的地方，在事故現場進行報道的時候，要求的是真實性，這就需要運用無線與有線系統進行傳輸事件，這就要求我們在事故現場至少要提供4部專線座機和4部無線專用手機，能夠讓事故的發展狀況在第一時間被報道，能夠減少失誤的發生，增加真實性。這些電話既能夠采用熱線的方式呼叫應急中心，也可以直接撥任意一部電話，這樣能夠及時的保持通信，能夠讓外界第一時間了解事故現場的狀況，能夠使工作人員加強內部的預防，加快搶險預案的制定，這樣能夠在最快的時間內作出決策，并得到貫徹的實行，為事故搶先爭取時間把事故的發生率降到最低。同時也能夠提前的預防事故的發生。
4.3 現場動圖上傳功能
能將事故現場的動圖實時上傳到應急指揮中心，圖像清晰，使領導能準確、快捷的掌握現場的第一手資料；各級領導可用電話指揮現場的攝影人員拍攝。
此外，應急通信系統還具備現場多路語音通信、現場無線攝像、現場靜圖上傳、遠程數據通信、視訊流的記錄和回放等功能
結語
應急通信不同于常規通信，往往是在公用通信網絡覆蓋不到、遭遇突發話務或遭到局部破壞、失去部分效力等特殊情況下才派上用場，具有一定的突發性、復雜性，要求通過各種傳輸手段和組網方式，提供臨時、有效的解決方案，成為公用網絡的延伸、補充或自成網絡，實現特殊情況下的通信暢通無阻。因此，在災害發生時，如何保持鐵路通信暢通；如何能及時建立起應急現場與指揮部門有效通信聯系，互通各種數據、圖像等多媒體信息；如何在第一時間內處理好各種復雜的情況，就顯得越來越重要了，應急通信系統的建立也就成為構建安全、和諧鐵路通道的必要措施。
參考文獻
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【關鍵詞】Wi-Fi 井下應急通信 背負式救援通信站 GS1010 u C／OS-II
隨著社會對煤炭需求量的增大。煤礦產能不斷提高，近年我國煤礦事故又有攀升趨勢，煤礦安全狀況令人擔憂。煤礦事故發生后，為了保證安全、不發生二次事故，煤礦井下電力供應完全切斷。已有的各種通訊系統無法開啟。為了能夠及時對井下人員進行援救，需要快速建立一條應急通信鏈路來實現井下目標位置環境參數和實時影像遠程采集，為救援決策提供科學參考。
近年來由于無線通信技術的發展和煤礦信息化的需求。地面無線通信技術開始應用于井下應急通信，其中便有以Zigbee為代表的SDR(Short Distance Radio，短距離無線通信)技術。但zigbee技術有一個明顯的缺點，即隨著傳輸距離的增加其衰減加大，導致其單個節點只能在幾十米的范圍內穩定工作。從而使得在整個救援過程中需要相當多的節點來保證通信鏈路的建立，為救援人員帶來了很大的不便。
本文所述系統依托IEEE802 11big技術，基于GSl010芯片和u C／OS-Il軟件平臺，通過搭載環境參數傳感器和紅外攝像頭等Wi-Fi前端實現對井下目標位置環境參數和視頻圖像的采集。其不僅具備通話、視頻傳輸、環境參數傳輸、發射功率低、低功耗、續航能力強、易實現煤礦本質安全電路設計等特點，還能夠保證500米以上的通信距離和6M的傳輸帶寬。從而改善井下應急無線通信中通信距離短、節點過多的現狀。
1 總體技術方案
該系統搭載在Wi-Fi網絡上進行無線傳輸，由地面救援指揮車(PC機、救援指揮系統、指揮電話、無線寬帶通信-設備、應急電源)、固定救援通信站(Wi－Fi無線接入器、紅外線防爆攝像機、云臺、環境探測傳感器、電源)、背負式救援通信站(Wi-Fi無線接入器、環境探測傳感器、電源)、救援通信終端等部分組成，形成一套以wi Fi網絡為傳輸主干。利用高速無線信號進行快速空間覆蓋的寬帶礦井應急無線通訊系統，可實現語音、視頻傳輸，實時讀取監控系統數據。系統采用信號設備本安和本安供電的方式，使設備滿足在回風巷道和工作面全天候工作的安全等級和技術要求。其組成如圖1所示：
2 快速組網策略
當礦難發生時。地面救援指揮車迅速開赴救援現場。救援人員打開背負式救援通信站電源。當背負站上電后，自動與地面救援指揮車建立鏈路，指揮車的控制臺向背負站發出網絡連接自檢信號，背負站接收到連接信號后，返回應信；否則，報告通信失敗，請求重新建立通信。當通信鏈路建立后，開啟云臺紅外攝像頭自動捕捉現場圖像，并將捕獲的視頻信號送入感知模塊。感知模塊首先將模擬的視頻信號轉換成數字信號，然后輸出至Wi―Fi線路接入器，之后以IP包的形式傳送給地面救援指揮車。
地面救援指揮中心根據實時的視頻信息，通過救援通信站向救援人員發出相應的控制命令。當救援人員與指揮車的距離大于背負站可通距離時，背負站自動報警以提醒救援人員安裝固定通信站實現信號中繼，固定站除可實現中繼外還能實現云臺攝像頭控制、全程環境參數(瓦斯濃度、溫度)的采集和人員定位功能；當救援人員與固定站的距離大于背負站可通距離時，背負站自動報警以提醒救援人員安裝固定站實現信號中繼，通過多個固定站的安裝形成無線通信網絡。同時，救援人員通過救援通信終端將實時的救援情況通過無線網絡傳輸回地面救援指揮車。這樣，地面救援指揮車就能通過井下的救援通信站采集和傳輸目標區域的語音、視頻及圖像信息，及時了解巷道內的災害信息。
3 硬件設計
3.1 救援通信站
救援通信站分為固定通信站和背負式救援通信站，都是由Wi-Fi無線接入模塊、感知模塊、圖像處理模塊和電源組成，固定通信站增加了云臺和視頻采集模塊。其組成框圖如圖2所示：
(1)Wi-Fi通信模塊
wi―Fi通信模塊在GS1010芯片平臺上，采用IEEE802.11b／g技術，提供至少2Mb／s的通信帶寬，在滿足語音通話的同時，也能夠滿足視頻的傳輸要求。它能夠提供4路圖像和8路語音傳輸，每個無線通信節點的傳輸距離可以做到不小于500米。通過RSSI技術，它能夠實現人員定位功能，其準確度可以達到10m以內。
Wi-Fi芯片GSl010是以兩個經典ARM7微控制器為內核的32位“ARM射頻SoC(ARM無線片上系統)”。將兩個ARM7 32位微處理器、384k閃存、224k SRAM多種電路、A／D、RTC和802.11無線芯片等集成到一只非常小的QFN封裝微型單芯片中，實現Wi-Fi系統的單片機化、無線化、微型化。該芯片功耗非常低。GS1010能夠確保在一節AA電池供電下有長達5～10年的使用時間。GS1010芯片內部框圖如圖3所示：
(2)視頻采集模塊
視頻采集模塊采用紅外線防爆攝像機，其采用Sony機芯，水平清晰度為420電視線，紅外照射距離為25m，最低照度為0，能夠提供彩色圖片，同時增加機殼、鏡頭防護和本安電路。
(3)感知模塊
感知模塊主要由瓦斯、濕度、溫度等環境傳感器和基于達芬奇技術的新型數字媒體處理器組成。環境傳感器是在常規傳感器的基礎上增加一個基于IEEE802.15.4(Zigbee)技術的無線適配器。新型數字媒體處理器能夠對語音和圖像進行處理，對于語音主要采取將模擬話轉變為數字話的形式，通過IP數據包進行語音傳輸；對于圖像主要采取將模擬圖像快速轉化為數字圖像的形式，并在不影響圖像質量的狀況下對其進行至少5：1的壓縮，從而大大提高傳輸效能。
3.2 救援通信終端
救援通信終端包括通信模塊、感知模塊、耳麥和紅外防爆攝像頭，耳麥和紅外防爆攝像頭通過Zigbee技術進行信息傳輸。救援人員將耳麥和紅外防爆攝像頭安裝在安全頭盔上，以便在完成救援工作的同時，能夠將救援信息傳遞給指揮中心。其組成框圖如圖4所示：
4 軟件設計
應急通信系統的軟件主要包括2部分：救援指揮中心軟件、救援通信站的軟件。
救援指揮中心站可以由一臺便攜式筆記本電腦擔當，中心站軟件的開發平臺使用Windows下的Visual C++6.0。該軟件包括3大功能：其一，對從串口接收到的數據進行解析和處理，對數據庫進行管理，還有圖像的顯示；其二，通過串口給前端Wi-Fi設備發送控制命令，控制其工作方式；其三，鏈路信號質量報警、環境參數報警等。
救援通信站的軟件采用u C／OS-112.76v作為底層平臺支持應用軟件開發。u C／OS-II是源碼公開的實時內核，專為嵌入式應用設計，可用于各類8位、16位和32位單片機或DSP，已經在世界范圍內得到廣泛使用。該軟件包括以下幾個功能：圖像和各種環境參數的采集、數據的發送和命令的接收、信號強度檢測、人員定位和節電。軟件流程如圖5所不。
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1 地鐵消防應急通信的現狀
雖然在近些年來，地鐵的發展進入到了一個高峰，這不僅是國家和城市經濟發展的結果，同時也要歸功于科學技術的大力推動。就目前地鐵運行當中所出現的各種狀況來看，火災是在地鐵當中發生的頻率最高、次數最多、同時也是引發后果最嚴重的一種災害。這是由于地鐵本身就處于一個較為封閉的空間當中，當發生火災的時候，受災人員并不能夠快速有序的撤離火災現場。歸根結底是由于地鐵當中的應急通信狀況不容樂觀，本身在地鐵內部就沒有較為有效的照明系統，在火災發生時所有的電力供應都會立刻停止以防巨大的損失和火災的不可控發展。然而在這個時候人們往往需要依靠指示燈和照明燈，但是它的能力是有限的。就目前所發生的火災來看，地鐵通信設備故障是災害發生的主要原因。本身在發生事故時，這種系統是能夠隨時的轉換成為應急系統的，也就是說如果地鐵的信號系統突然發生故障，那么地鐵的運行設備就應當自動的設置成為停止功能。但是在如今地鐵的應急通信系統的建設和平時運行當中，由于原有的公安通信系統可以應對規模較小的火災，導致工作人員對于應急通信的管理和維修在觀念上就缺乏重視。這是不利于維護地鐵安全運行的，一旦發生大型的火災很容易會造成巨大的損失。因而就目前地鐵的消防應急通信的現狀來看，還需要工作人員在觀念和設備維護上給予足夠的關注度。
2 地鐵消防應急通信存在的問題
在目前的地鐵發展當中，消防通信已經成為了公安通信的一個重要的分支。而且在近年來為了提高公安干警們在工作和執勤當中的快速反應的能力，已經有許多不同類型的無線通信系統融入到了地鐵的消防應急系統當中。但是就目前地鐵消防應急系統的發展而言，僅僅是能夠應對和解決小范圍的火災，一旦發生大型火災時則沒有了完善的系統運作。在發生大型火災時，火勢的蔓延較快，如果又恰好是在人員流動的高峰，那么對于人員的及時疏散和滅火的行為都需要有著指揮和調度的系統。但是有兩種情況會導致現有的常規的消防網絡停止工作和中斷。一個就是在隧道、區間通道和站廳的多處收發的裝置受到損害，這些是沒有備用的設備可以用來作為代替和調節的。另一個就是在火災發生和蔓延的過程當中所導致的在通信線路當中出現的一些物理性和化學性的反應。這是會導致局部的聯絡出現癱瘓的情況。這些問題的發生一是由于在設置和安排地鐵的消防應急系統時，設計者和施工者并沒有全面的考慮到多種火情發生所需要的不同通信系統。況且在封閉空間當中的火災發展并不能夠為人所控制，因而如果設備管理和維修人員在事前沒有對相關的應急系統的連接性進行及時的檢查和疏通，是很容易擴大火災傷害的。因而具體到人這一方面，地鐵工作者的專業技術不夠全面以及地鐵管理的規章制度不夠完善也是導致在發生火災時消防應急通信系統無法及時發揮作用的一大重要因素。所以說在地鐵消防應急通信當中，不僅有設備失修和系統安排不當的原因，也有人力不能夠及時修復和檢測的原因。
3 解決問題的技術方案
在地鐵方面專用的通信系統是包括站內、站間行車、監視系統、軌旁電話以及廣播和許多無線系統的。因而在發生火災時既可以由那些非工作人員直接撥打消防電話，也可以由站內的工作人員將實際情況報告給地鐵的控制中心，而后再由控制中心當中的人員與消防隊取得聯系。采用地鐵專用的通信系統可以及時告知在火災附近的車輛，促使它們及時撤出或者是停止運行，這樣可以有效避免損失。當發生火災的地點或者是火勢較大時，地鐵的站廳、隧道或者是通道當中的無線系統可能會遭到破壞和損毀，在這種情況下就需要及時的去啟動應急的輸入和輸出接口的設備，它可以有效的恢復被破壞的現場通信。此時主要是有兩種方式，一種是作為分基站的那些備用的設備，雖然它們并不能夠移動，但是在平時卻能夠得到正常的維護和管理，在當時突發狀況下也是能夠及時開通的。另外一種則是由消防指揮部門進行移動性的指揮和管理，可以根據現場情況的改變及時的決定通信系統的連接點。雖然這種方式相比于其他會有一些耗時，但是卻能夠根據現場的情況靈活改變，可以及時恢復通信系統的可靠性。對于那些大型的火災來說，可以在消防車當中就設立那種便攜的移動式的基站，在車內的工作人員可以負責與地下各站取得及時的聯系，并且也可以將地下的情況及時的傳送給公安部門或者是消防部門的系統監控中心。而且由于地下的各個同播站可以同時支持多個移動設備，因而在各個站點或者是單獨活動的工作和消防人員，可以及時向地面的工作人員及時報告地下火勢發展以及通信系統的運作狀況。因而采用無線集群這種通信系統能夠實現實時聯網，這樣就可以隨時報告地下的人員和車輛運行狀況，從而也就可以在最大程度上減少火災帶來的損失。
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關鍵詞:公安系統；天地一體化；應急通信；衛星通信
0引言
在我國經濟和科技高速發展的情況下，傳統應急通信系統已不能滿足新形勢下公安部門對突發事件實時性、精控性的應急指揮要求。公安應急通信作為公安應急指揮工作的重要內容，不僅是當前通信領域關注的問題，而且越來越受到政府、公安部門的高度重視。目前國內公安應急通信的建設和利用已有了長足的發展，衛星、微波、短波、計算機通信、移動通信等系統和設施均在此領域使用，但面對實戰需求還存在一些問題，特別是如何避免突發事件情況下應急通信中斷和癱瘓問題。因此，迫切需要采取一定的技術，有效地解決公安部門在全面應對突發事件活動中所遇到的通信問題。隨著航天航空技術的發展，以及空間網絡在應急通信和軍事通信中的發展優勢，具有強大信息支持能力的天地一體化網絡逐漸成為公安部門解決應急通信問題的一個重要手段，也是我國公安體系應急指揮發展的一個重要方向。
1公安應急通信系統
公安應急通信系統是指公安部門在應對突發事件時用于應急指揮的通信系統。由于突發事件具有時間、地點和環境等的不確定性，通信要求容量也不確定，因而，應急通信網絡要有高度的機動性和靈活性，能適合惡劣環境并具有很強的抗水抗干擾能力。與日常通信系統的主要區別體現在四個方面：（1）在組網能力上，應急系統采用自組網，具有自動路由選擇、系統參數無線下載等，并能與其他部門的應急通信系統實現互聯互通；日常系統采用固定網絡拓撲。（2）在頻率使用上，應急通信很難確定，公安應急通信系統應具有頻率感知能力；日常系統只需提前規劃，不經常更換。（3）在基站鏈路方面，應急通信以無線通信為主，有線通信為輔；日常系統則相反，以有線通信為主，無線通信為輔。（4）在供電方式方面，應急通信以大容量移動電源為主；日常系統以市電為主、電池為輔。公安應急通信網的主要業務包括：現場受災情況圖象和數據采集、GPS定位、保密通訊、語音調度、多媒體數據轉播，并具備應有的特殊功能，如在一些突發事件現場，特別是與反恐有關的突發事件現場，要屏蔽外界通信干擾并確保警員之間的安全可靠通信。目前，公安部門在應急通信指揮保障工作時，現有的公安應急通信系統還存在一些問題[1]。多種應急通信系統之間因缺少協調性，導致跨行業間及公安系統部門之間缺乏互聯互通能力，不利于部門聯動和統一協調指揮；重大公共安全事發場所，可能由于基站受損造成通信能力大幅下降，甚至會導致通信的中斷和癱瘓；重大突發事件發生現場由于通信資源受限，信息傳輸的實時性很難得到保證。因此，發展基于天地一體化的公安應急通信系統很有必要。公安領域的應急通信系統主要以應急平,臺為核心，利用不同的接口協議將衛星通信系統、導航定位系統、GIS系統和遙感監測系統等融合為一個完善合理的應急體系。
2天地一體化通信網絡
天地一體化通信網絡利用互聯網技術，以地面通信網絡為基礎、以空間通信網絡為延伸，實現互聯網、移動通信網絡、空間通信網絡的互聯互通，覆蓋海、陸、空自然空間，為海基、陸基、空基和天基各類用戶的活動提供信息保障。天地一體化通信網絡從物理形態上可分為空間通信網絡和地面通信網絡[2]，空間通信網絡包括天基和空基通信網絡及其所有的航天器，天基通信網絡由高空通信衛星、信息獲取衛星及導航衛星組成；空基通信網絡主要包含利用臨近空間飛行器和各種無人偵察機等。地面通信網絡主要是指陸基通信網絡，有地面互聯網、移動通信網絡組成的主干網絡和用戶接入網[3]天基通信網絡、空基通信網絡和陸基通信網絡可以獨立工作也可以相互聯通，構成分層網絡結構，確保通信暢通;在陸基通信網絡中，節點可采用典型的網狀型網絡結構互聯，也可通過天基網絡節點實現遠程中繼，使區域覆蓋網絡接入骨干交換網[4]。天地一體化通信網絡結構如圖1所示圖1天地一體化通信網絡結構(參見右欄)高空通信衛星有高中低軌道，面對不同任務的衛星。隨著地面移動通信的發展，GEO高軌通信衛星逐步成為空間通信網絡天基骨干網，提供覆蓋全球的高速數據傳輸服務。天基骨干網采用空間激光通信輔助傳統微波通信實現空間組網，提供100Gb/s量級的通信容量，具備空間網絡拓撲抗毀重構能力[5]。同時，地面關口站形成空間通信網絡地基骨干網?？臻g通信網絡通過這種雙骨干方式，為空中各種物理網絡提供靈活有效的互聯。同時，通過設立多個國際級天地一體化網絡互連節點，采用具備星第、星間通信能力的空間移動通信系統作為高數據率傳輸的主干網，各類衛星、地面固定、車載等應用子網接入的方式，以避免地面龐大的路由信息對空間網絡的沖擊，以及屏蔽空間通信網絡動態性所可能帶來的地面網絡路由震蕩，實現空間網絡、地面互聯網、移動通信網的互聯互通。天地一體化通信網絡建設的最終目標也就是實現多種功能平臺之間的數據融合與信息共享，并通過將用戶、應用控制資源整合成一個有機整體，實現信息共享和統籌建設，以提高通信的容量和時效性，增強通信網絡的可靠性和抗衰斷性。
3天地一體化公安應急通信系統的構建
本文提出的天地一體化公安應急通信系統是利用衛星傳輸系統不受地理條件限制的特點，在突發事件場所地面傳輸線路一時難以恢復的情況下，使用“動中通”車載便攜衛星系統，快速建立臨時衛星傳輸通道，連接應急通信車載基站系統或當地傳輸阻斷的移動基站系統，架起公安應急指揮通信網。系統結構如圖2所示，分為地面部分、空中部分和衛星部分。圖2天地一體化公安應急通信系統結構（參加下頁）地面部分在應急通信時主要使用“動中通”車載便攜衛星系統，由地面衛星站、“動中通”衛星通信車及衛星便攜站組成。“動中通”衛星通信車在快速行進中，車載衛星天線始終對準地球同步通信衛星，在地球同步通信衛星與地面衛星站之間構建雙向鏈路的衛星通信，以達到實時、不間斷與其他地面站進行圖像、語音、數據的衛星通信雙向傳輸，實現對衛星實時跟蹤。同時通過靜止通信衛星，將多媒體數據連接到省廳或公安部，并通過雙向專線傳播網絡，實現雙向實時遠程監控并具有召開電視電話會議功能。地面衛星站通過北斗導航衛星通信系統與“動中通”車載衛星系統及衛星便攜站實現雙向通信。衛星便攜站是可移動的地面衛星站，由通信分系統、音視頻分系統、計算機控制分系統、供電分系統、站控分系統、輔助分系統組成。高精度的手動衛星天線拆裝簡單，對星快速，可在短時間內實現通信功能和承載業務與“動中通”車載衛星系統相同[6]。空中部分由臨近空間飛行器和各種無人偵察機攜帶通信載荷作為一個空中基站完成突發事件區域的通信小區覆蓋。突發事件區域的通信終端除了使用D2D通信之外，更多的是完成傳統的通信功能。在地面基站被摧毀的情況下，臨近空間飛行器或無人機飛上天空成為一個空中基站為突發事件區域提供通信服務。天基部分通過若干同步軌道通信與中繼衛星組成天基骨干網，完成臨近空間飛行器和各種無人偵察機與北斗衛星之間的通信，可以不依賴地面網絡獨立運行。由于短時間內無法確定突發事件區域周邊地面基站是否受損或者受損程度如何，為了避免二次災害破壞系統中的地面基站導致的應急通信系統癱瘓，臨近空間飛行器或無人機作為通信中繼站與衛星進行通信，不與災區周圍地面基站進行中繼。中繼通信分為空中中繼通信和衛星中繼通信。
空中中繼的優勢在于，多架無人機編隊飛行時，作為簇首的偵察無人機或中繼無人機通過空地信道接入地面基站網絡，或通過空天信道接入通信衛星，提供無人機業務及飛行管理。不同無人機之間可以根據通信狀況輪流作為簇首，通信中繼平臺在編隊內部選取，節約能源，提高通信質量，延長飛行時間。空中平臺中繼通信是解決惡劣地形下無線通信的一種比較理想的通信手段，可以滿足公安系統的高移動性和高數據速率。通常高空中繼平臺以衛星作為中繼站轉發微波信號，上與太空衛星，下與地面衛星接口設備、衛星控制設備以及多種無線終端構成應急通信網絡，在多個地面站和空間站之間通信，實現對地面和空間的“無縫”覆蓋[7]。高空平臺基站將無線基站安放在能長時間停留在高空的無人機上，可以實現高移動性和高數據速率?；局g彼此通過光互連鏈路形成網絡，在其覆蓋的范圍內，采用蜂窩網結構進行通信，然后通過GSM網絡進行數據（文本、語音和多媒體等）傳輸，從而實現布有蜂窩網絡的災區與后方公安指揮中心的信息互聯互通。高空基站實現了將蜂窩基站從地面移到升空高度在幾千米之外，覆蓋范圍廣泛，響應迅速，能在應急通信車不能到達區域迅速搶通網絡[8]，能解決因道路阻塞通信車輛無法快速抵達受災區域的問題。因而，在突發公共事件后，為保證災區通信暢通，可以通過這種高空布放蜂窩基站來實現應急的通信。將天地一體化應用到公安應急通信系統中可以解決由于大規模網絡覆蓋失敗帶來的通信癱瘓問題，能提供廣泛的、穩定的通信服務。
4結束語
突發公共事件發生后可靠的應急通信系統能夠使公安指揮人員及時、準確和不間斷地了解現場情況，并快速展開應急救援。因此，公安應急通信系統對于大幅度地提高公安工作的業務水平和辦事效率、減少事件造成的人員傷亡及經濟損失具有重要意義。隨著國內遙感、北斗導航、通信衛星等天基基礎設施的高速增長，天地一體化通信網將在政策引導和新技術推動下，得以實現。本文以先進成熟的衛星通信技術作為應急的天基通信技術，以地面的“動中通”車載便攜衛星系統作為地面應急通信網絡，構建天地一體化應急通信體系，從而保證突發公共事件中的公安人員、受災人員的互聯互通，為制定應急預案提供通信保障。
參考文獻
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[7]閔士權.我國天地一體化綜合信息網絡構想[J].衛星應用,2016(1):27-37.
應急通信系統范文5
關鍵詞：中繼器；視頻服務器；服務器
中圖分類號：TN917.61文獻標識碼：A 文章編號：
引言：
無線通信的優點在于它不受線纜約束，不受時間和地點限制，只要在無線信號覆蓋范圍內都可自由通信。在搶險救援中具有相當大的靈活性和機動性。目前無線救援通信系統在國內受到廣泛觀注，并開始規模裝備。但是在煤礦井下巷道條件復雜，線路彎曲多變的環境下，無線救援通信均采用了多級接力中繼傳輸的方式解決傳輸距離和彎道問題。但這樣的使用導致嚴重的通信帶寬衰減和傳輸延時問題，這主要由于無線通信本身機制導致的。要實現語音、視頻和數據的實時傳輸，就必須保證通信鏈路滿足一定的通信帶寬，因此無線中繼的節點個數受到很大的限制。目前國內成熟的救援無線通信系統中繼節點數在5到10個間。要保證系統具有最大的傳輸距離，合理利用無線鏈路的帶寬資源就顯得尤為重要。
1．系統結構框圖及通信特征
應急救援無線通信系統一般由通信基站、無線中繼器、手機、視頻服務器和多參傳感器等組成。一個完善的多級救援指揮系統結構如圖1所示。地面通信基站一般利用有線方式（采用加強型臨時光纖或其它通信電纜）與井下通信基站連接，這段通信鏈路的通信能力較強，帶寬大,傳輸穩定。井下通信基站通過無線方式接入無線中繼器，無線中繼器以接力的方式逐級向前方延伸，直至救援現場，這條無線鏈路受中繼器個數、距離和環境條件的影響很大，通信穩定性較差，最終有效帶寬較小。
圖1應急救援無線通信系統結構框圖
在通常情況下，地面指揮基地和井下指揮基地如果需要實時了解前方救援現場的視頻情況，需要各自與視頻服務器建立一個數據通信連接，這樣在無線通信鏈路上將會出現兩條傳輸內容相同的數據流（如圖2所示），而且他們占用的帶寬流量相當大，至少在128Kbps以上，這對于本就相當緊張的無線帶寬來說無疑是一種巨大的浪費，嚴重影響視頻圖像傳輸的質量和效果，導致手機語音通話不流暢。
圖2一般情況下的視頻數據流 圖3情況下的視頻數據流
2．網絡帶寬優化解決方案
為避免多個用戶端同時訪問無線通信鏈路上的通信設備數據、重復占用帶寬資源，結合系統鏈路通信特征，我們在井下指揮中心使用服務器轉發的方案來解決這個問題，如圖3所示。服務器安裝在井下防爆計算機上，系統啟動后，服務器單獨與無線鏈路上的視頻服務器建立一條實時的視頻通信連接，用戶端需要監視畫面時，只需與服務器建立連接即可，服務器將收到的實時數據轉發給用戶端。
網絡鏈路上環境參數檢測設備的數據傳輸一般采用向指定用戶端的方式進行。這種情況下，如果沒有數據服務器或服務器，數據檢測與顯示就只支持一個用戶端，要保證多個用戶端能實時監測救援環境參數，同樣也可采用數據服務器的方式來實現。
3．服務器實現原理和方法
視頻服務器的功能是從攝像頭采集視頻數據，經過h.264或mpeg等方式進行壓縮編碼,生成視頻流。該視頻流可以在視頻服務器本地存儲，供以后導出播放；也可通過實時流協議RTSP（Real Time Streaming Protocol）協議進行實時的數據傳輸。RTSP是應用層協議,與RTP（ Real-time Transport Protocol）和RTCP（RTP Control Ptotocol）一起設計來完成流式服務，它將流式媒體數據可控制的通過網絡傳輸到用戶端。
服務器提供用戶端與被端的一個中轉通道。對用戶來說，服務器可以被看作是一個實際存在的服務器，用戶無需了解其數據的來源及中轉過程，實際視頻服務器對用戶端是不可見的。對服務器來說，它一方面要扮演服務器的功能，另一方面又要扮演用戶端的功能。用戶、服務器及被端三的者的通信連接關系如圖4所示。
圖4 通信連接關系圖
4．軟件處理流程
服務器軟件一般采用執行效高、擴展性和一致性較好的高級語言編寫，最常用的是C++。操作系統采用windows或linux等實時多任務操作系統均可。軟件由主任務、服務器管理任務、視頻及數據客戶任務組成。各任務處理的基本流程框圖如圖5所示。主任務負責管理系統配置信息并創建客戶任務；客戶任務由視頻客戶和數據客戶組成，它們負責與實際的視頻設備和數據設備建立連接，獲取現場數據并存放于實時數據緩存區；服務器管理任務偵聽來自用戶端的連接請求，模擬服務器功能對其作出應答，建立并維護數據連接，從緩存的實時數據庫中讀取數據轉發至各連接用戶。由于數據經過了一次緩存處理，因此最終用戶端的數據會有一定的時延，但這個時延相當小，通過合理同步機制可將時延減小至100ms以下，這種時延對救援指揮不會造成任何影響。
圖5 服務器軟件任務流程
5．結論
本方案已在無線救援通信系統中實際應用，最終很好的解決了無線通信中視頻的多級多用戶實時傳輸問題，保證了通信鏈路中語音與視頻同時順暢工作。
參考文獻：
[1]王成，，科教前沿，2009年第27期.
應急通信系統范文6
近年來全球范圍內重大自然災難頻繁：2004年印度洋大海嘯，2005年卡特里娜颶風，2008年1月我國南方特大冰雪災害，2008年“5·12”汶川大地震…。這些災難的發生后通信中斷或癱瘓，導致救援延遲，造成重大的人員傷亡和財產損失。加強應急通信建設成為全球各國的共識，所謂應急通信就是支持應對突發事件的通信，加強應急通信建設首先要明確建設需求。
1 應急通信系統功能分析
應急通信不是單一的通信方式，它是針對不同類型的應急需求的一組通信方式。應急是指就對緊急突發事件，也就是由誰來應對哪種突發事件，以及在突發事件的哪一個階段如何應對這種突發事件。應急所包含的因素有什么人，什么時間，什么類型，什么程度和如何應對等。實施應急通信的主體是人，這里主要包括不同層級組織救援的領導者（指揮者），專業搶救人員，民眾；根據突發事件的發生過程、性質和機理，可分為自然災害、事故災難、公共衛生事件和社會安全事件等；各類突發事件按照其性質、嚴重用度、可控性和影響范圍可分為一般、較大、重大、特別重大四個級別；針對具體的突發事件過程和應對方式又分為突發事件發生之前的監視和預測、突發事件發生之后的搶救、突發事件事發生之后的恢復重建。由此可以看出，滿足應急需求的通信系統應該具備支持國家重大突發事件監視和預測、支持地方發現和處理突發事件、支持災區最高指揮員實施現場指揮、支持現場搶救、支持災區群眾對外通信等功能。
2 突發事件發生之前對于應急通信的需求
事先監視和預測突發事件，盡可提前發出可能發生突發事件的預測，盡快發現和證明災害已經發生。對于地震、水災、火災、疫情、恐怖事件等重大突發事件發生之前，用于支持國家重大突發事件監視和預測應急通信系統，主要通過國家縱向管理各級政府監視和測量本轄區是否發生了突發事件，政府各個職能部門橫向管理，監視和測量相關職能力面是否發生了突發事件。對于地方性的刑事案件、政治動亂、恐怖事件等突發事件發生之前，用于支持地方多發突發事件的日常應對監視和預測通信系統，主要通過轄區獨立管理或與相信區域協調配合，利用固定電話、傳真，移動電話等完成報警、處警業務。上述兩類系統傳輸的數據業務量大，質量要求高，且要求保密性強。
3 突發事件發生之后支持搶救工作的應急通信需求
突發事件發生之后的首先是搶救，搶救工作需要廣泛的協作、是一種相對短期的、高強的群體工作，此時應急通信系統主要滿足支持支持災區最高指揮員實施現場指揮、現場搶救、現場情況轉播、災區群眾自救和呼救和災區群眾對外通信的需求。應急通信系統應能夠為現場開設的指揮所提供固定電話、會議電視、圖像等業務，滿足最高指揮員對整個災區搶救力量的指揮，同是能夠與中央及附近的政府、部隊保持聯絡；為各搶救群體提供移動電話業務，用于現場搶救領導與協調；根據需要將軍區現場情況及實況或通過錄像向外轉播；滿足災區群眾發送呼救信號和對外聯絡的需求。
4 突發事件發生之后支持恢復重建工作的應急通信需求
突發事件之后，在解決了受災群眾的基本溫飽之后，將轉入恢復重建工作。在恢復重建初期，部分外地支援力量還需繼續在災區開展工作，此時仍然需要部分應急通信系統支持。在復重建初中后期，主要依靠本地自力更生，原有公用通信系統得到恢復，可心滿足支持災區的恢復遠建工作，這時不再需要應急通信系統。
5 不同突發事件對應急通信需求
