顏靖華， 鄭 濤

(中國人民公安大學安全防范系，北京 102600)

0 前言

近年來，各類突發(fā)案(事)件增多，應急通信為各類緊急情況提供及時有效的通信保障，是綜合應急保障體系的重要組成部分，是搶險救災的生命線［1］。在各類重大突發(fā)事件和重大自然災害現(xiàn)場處置中，扁平化指揮模式得到廣泛應用，公安機關各級領導靠前指揮，處置現(xiàn)場應急通信保障正由傳統(tǒng)的單一語音通信向以視頻、語音、數(shù)據(jù)通信為核心的多業(yè)務綜合保障轉變，突出表現(xiàn)在:一是對語音、無線、網(wǎng)絡等基礎通信要求高;二是對現(xiàn)場實時圖像的需求量大，質量要求高;三是現(xiàn)場處置指揮人員與后方總指揮部視頻指揮通信需求突出;四是現(xiàn)場參與處置單位多，各單位之間通信設備互連互通要求高;五是現(xiàn)場處置對互聯(lián)網(wǎng)和公安網(wǎng)上信息查詢需求量大。面對上述需求，現(xiàn)有的公安應急通信保障設備難以滿足需要，主要問題:一是現(xiàn)場應急通信保障使用設備大部分為機房設備，適應性差，在惡劣的外部環(huán)境中容易引發(fā)各類故障;二是設備種類多樣，規(guī)格不一，給故障排查造成很大困難，容易引發(fā)整個通信保障平臺的癱瘓;三是各類設備接口繁多，連接關系復雜，安裝調試工作需耗費大量時間和人力;四是設備擴展性、靈活性差，難以根據(jù)現(xiàn)場需求靈活配置;五是各類保障設備對基礎通信設施依賴性強，無法獨立運行。從近年來公安應急通信保障的實際情況看，處置現(xiàn)場往往不具備完善的常規(guī)通信基礎設施，甚至在某些極端情況下，常規(guī)通信基礎設施和電力設施完全被損壞，在這種情況下，運抵現(xiàn)場的設備往往發(fā)揮不了應有的作用。因此，建設一套集成度高，通用性強，擴展方便，不依賴外部環(huán)境，能夠快速展開的應急綜合通信保障快速部署系統(tǒng)顯得刻不容緩。目前，公安機關應急通信系統(tǒng)大多還處于“單打獨斗”的階段，集成度不高，而且缺乏相關技術標準。從國際上來看，少數(shù)發(fā)達國家具有一些集成的應急通信裝備，但由于價格昂貴、技術相對超前，并不完全適應我國經(jīng)濟水平發(fā)展現(xiàn)狀。而且發(fā)達國家大多對我國設置了技術壁壘，我們很難獲取核心技術作為參考。

1 系統(tǒng)設計

1.1 系統(tǒng)的設計目標與任務

系統(tǒng)設計的主要目標是通過衛(wèi)星或地面網(wǎng)絡，基于無線調度機、圖像監(jiān)控臺、網(wǎng)絡通信機和視頻調度機等設備，在應急指揮現(xiàn)場實現(xiàn)有線電話、無線語音、圖像監(jiān)控、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡和視頻指揮等通信方式，快速搭建滿足現(xiàn)場處置需要的指揮通信平臺。系統(tǒng)集成度高，方便運輸機動，可在抵達現(xiàn)場后一小時內快速展開、部署，并可根據(jù)需要靈活搭配和擴充外接設備，盡可能減少對外部環(huán)境的依賴，滿足現(xiàn)場綜合指揮需要。系統(tǒng)主要設計任務:對無線調度機、圖像監(jiān)控臺、網(wǎng)絡通信機、視頻調度機等4個基礎功能設備和供電、功能擴展等輔助模組進行整體結構設計，并根據(jù)結構設計要求，定制專用的航空箱和減震裝置，以達到運輸方便、展開迅速的目的。

1.2 系統(tǒng)結構和功能

該系統(tǒng)主要由無線調度機、圖像監(jiān)控臺、網(wǎng)絡通信機和視頻調度機等4個基礎功能設備及供電、功能擴展和信號轉接等輔助功能模塊組成。其中，無線調度機主要實現(xiàn)現(xiàn)場各單位無線通信設備音頻信號的匯接，實現(xiàn)不同頻段、不同品牌型號的無線通信設備互連互通;圖像監(jiān)控臺通過可以快速部署、靈活操控的前端鏡頭，利用無線信號實時傳送現(xiàn)場監(jiān)控圖像;視頻調度機能夠滿足現(xiàn)場指揮部召開視頻會議，以及與部、省、市各級公安指揮中心視頻通話的需要;以上3臺設備通過網(wǎng)絡通信機，利用光纖或衛(wèi)星通道，實現(xiàn)與公安信息網(wǎng)的連接。此外，擴展模塊可以在特殊保障要求情況下，為各基本功能設備提供擴展功能，在市電電力輸入中斷的情況下，系統(tǒng)可自動切換至由供電模塊提供電力。各基本功能設備可以獨立工作，一旦某一設備發(fā)生故障，不影響其他設備的正常運行(網(wǎng)絡通信機的故障不影響其他設備本地功能的實現(xiàn))。系統(tǒng)總體結構如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結構圖

1.2.1 無線調度機

該模塊主要功能是將各種頻段的常規(guī)通信系統(tǒng)、集群通信系統(tǒng)、短波通信系統(tǒng)、有線電話網(wǎng)絡、GSM/CDMA/3G公眾通信網(wǎng)絡，以及其他特定通信系統(tǒng)互聯(lián)互通，統(tǒng)一調度［2］。該模塊能夠實現(xiàn):

1)異頻、異體制手持臺的音頻匯接;

2)不同單位、不同網(wǎng)絡的電臺進行統(tǒng)一調度;

3)對某一網(wǎng)絡內的電臺單獨呼叫;

4)任意兩個網(wǎng)絡的語音匯接溝通;

5)能夠接入有線網(wǎng)，實現(xiàn)無線、有線互通，并實現(xiàn)異地互聯(lián)、調度。

該模塊主要設備及功能要求:

1)應急通信組網(wǎng)管理平臺1套，支持10路各種頻段、制式的超短波、短波、常規(guī)、集群、有線電話、移動電話以及其他特定通信系統(tǒng)的接入及互聯(lián)互通，具備分組通話能力;

2)便攜式無線轉信臺1臺，數(shù)模兼容，滿足常規(guī)中繼轉發(fā)功能。

圖2

1.2.2 網(wǎng)絡通信機

該模塊作為系統(tǒng)各業(yè)務設備連接外部的主干傳輸通道，通過衛(wèi)星、有線電路(光纖)等方式接入公安網(wǎng)，開通話音和專線電路，將無線調度機、視頻調度機和圖像監(jiān)控臺等設備與各級公安機關互聯(lián)，并在公安信息網(wǎng)上對視頻調度及圖像監(jiān)控授權用戶開放現(xiàn)場視頻資源。該模塊能夠實現(xiàn):

1)通過綜合復用光傳輸模塊實現(xiàn)視頻、語音和網(wǎng)絡與各級公安指揮中心互聯(lián);

2)通過網(wǎng)絡或專線電路方式連接視頻調度機，允許視頻調度授權終端加入會議;

3)通過網(wǎng)絡連接圖像監(jiān)控臺，允許遠端圖像監(jiān)控平臺授權用戶實時調看現(xiàn)場監(jiān)控圖像;

4)通過光纖綜合復用或IP網(wǎng)絡復用開通12部專線電話，并配置2部商業(yè)保密電話機;

5)支持現(xiàn)場最多12臺計算機組建局域網(wǎng)并接入公安信息網(wǎng);

6)為互聯(lián)網(wǎng)接入預留百兆接口;

7)集中提供標準的視頻、音頻、網(wǎng)絡、話音、專線、電源接口;

8)預留加密空間及接口;

9)實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)與公安信息網(wǎng)的物理隔離。

該模塊主要設備及功能要求:

1)綜合業(yè)務光端機2臺(1主1備)，支持1芯單模光纖進行30公里距離雙向傳輸;

2)TOIP(TDM Over IP)網(wǎng)絡話音復用器2臺(1主1備)，支持通過IP網(wǎng)絡直接透明復用傳輸電話話音信號及傳真功能;

3)24口網(wǎng)絡交換機2臺(1主1備)，交換容量32 Gbps。

圖3

1.2.3 圖像監(jiān)控臺

該模塊以快速部署的現(xiàn)場無線視頻監(jiān)控模塊為基礎，構建現(xiàn)場圖像監(jiān)控平臺，實現(xiàn)圖像的存儲、調用和監(jiān)看，并可接入公安信息網(wǎng)，提供遠程調用圖像信息功能。該模塊能夠實現(xiàn):

1)提供8路以上的無線視頻監(jiān)控圖像，圖像質量達到標清，畫面流暢，滿足現(xiàn)場處置指揮工作需要。利用無線信號實現(xiàn)對各監(jiān)控圖像的遠程實時控制;

2)無線視頻監(jiān)控模塊具備較強的機動、防護能力和靈活的供電方式，前端設備可采用偽裝、單兵、車載、壁掛等多種形式部署;

3)具備視頻數(shù)字錄相功能，可同時錄制48小時16路標清格式圖像信息的存儲能力;

4)通過10 M/100 M端口接入公安信息網(wǎng)，實現(xiàn)遠程實時相互調用監(jiān)控圖像信息;

5)具備較強的抗干擾能力，能夠根據(jù)現(xiàn)場無線環(huán)境選擇合適的無線頻率。

該模塊主要設備及功能要求:

1)17寸液晶監(jiān)視器1臺，支持模擬復合、SDI/HSDI、VGA 信號;

2)數(shù)字硬盤錄像機1臺，支持模擬復合視頻輸入，多畫面VGA輸出，H.264編碼格式;

3)圖像解碼器1臺，能夠雙向傳輸4路模擬圖像;

圖4

4)快速多路現(xiàn)場應急布控系統(tǒng)1套，支持8臺前端采集單元同時工作，通過微波傳輸，在視距內通信距離不低于1公里，機身電池工作時長不低于2小時。

1.2.4 視頻調度機

該模塊以一塊32×32視頻矩陣交換模塊為核心，輔以視頻會議編解碼模塊，調音模塊、多畫面分割器模塊，并通過可選配的視頻切換模塊、本地擴聲模塊等輔助模塊，提升視頻指揮通信質量。該模塊通過10 M/100 M端口與網(wǎng)絡通信機連接，滿足現(xiàn)場指揮部召開視頻會議的基本需求，并可以根據(jù)現(xiàn)場需要增配便攜式投影機或液晶顯示器等其他顯示設備。

該模塊主要設備及功能要求:

1)32×32標清視頻矩陣1臺，BNC接口;

2)16路調音臺1臺，支持14路輸入，2路輔助輸出;

3)廣播級四畫面分割器1臺;

4)視頻會議終端2套;

5)便攜式投影機1臺，亮度要求2 500流明以上;

6)17英寸液晶顯示器6臺。

圖5

1.2.5 功能擴展模塊

在實現(xiàn)現(xiàn)場指揮通信平臺基本功能的前提下，該套設備模塊為各基本功能設備提供相應的擴展功能，以滿足特殊環(huán)境下的保障要求。例如，在對現(xiàn)場圖像采集有特殊要求時，配備長焦鏡頭和三腳架用于圖像監(jiān)控模塊的擴展，實現(xiàn)超視距現(xiàn)場圖像采集回傳。再如，配備無線頻率掃描儀用于對現(xiàn)場可能出現(xiàn)的無線頻率進行掃描偵控。

1.2.6 供電模塊

該模塊具備獨立的靜音發(fā)電能力，發(fā)電功率能夠滿足本需求書要求的工作環(huán)境下，系統(tǒng)4個基本設備和擴展模組所有功能模塊、設備同時運行時的供電需要，油箱一次加滿油料后可連續(xù)工作9小時以上。該模塊具備市電接口，能夠提供至少6路具有電壓、電流指示和漏電保護的電源分配，能夠在海拔4 000米以上、環(huán)境溫度零下20至零上60攝氏度的條件下正常工作。設備要求體積小，重量輕，便于攜帶，具備在野外環(huán)境下工作的能力。

1.2.7 信號轉接

定制專用信號轉接板，將各設備模塊后面板信號接口全部引接至信號轉接板，信號轉接板及接頭高質、牢固、可靠，滿足軍用標準，并提供軍用/民用接口轉接電纜，便于操作維護。

2 結構設計

系統(tǒng)所有設備應采用強化航空箱固定、封裝，箱體尺寸標準統(tǒng)一，便于攜帶運輸，并可堆疊鎖扣。箱體具備防水、防塵、防震設計，便于機動運輸和搭建，各箱體均能滿足公路、鐵路和民航運輸尺寸標準。航空箱內置機架堅固，內部設備布局合理，重心均衡，走線合理。

系統(tǒng)可根據(jù)如下應急現(xiàn)場環(huán)境展開應用:

1)在不具備基礎通信設施條件、沒有現(xiàn)成指揮場所時，要求指揮席展開寬度應當達到1.5米至1.8米，長度達到2米至 2.5米，高度達到 0.75至0.9米，可容納7～9人，每人工作空間應當達到0.6米至0.7米，桌面平整，預留線孔，滿足安裝話筒、電話等桌面設備的需要，指揮員正面應當安裝會議用小型攝像頭。系統(tǒng)展開后平臺支撐強度應滿足人員辦公和計算機、打印機等辦公設備穩(wěn)定擺放和使用要求。

2)在具備較為完善的基礎通信設施時，指揮部可設置在已有會議室等建筑內，要求系統(tǒng)展開后能夠配合現(xiàn)場已有顯示、擴聲等設備快速部署應用，且盡可能減少對現(xiàn)場布局環(huán)境的影響。

圖6

圖7

3 結論

公安應急通信現(xiàn)場快速部署系統(tǒng)的設計和應用，將為應急突發(fā)事件現(xiàn)場或重大自然災害搶險救援現(xiàn)場提供更加輕便靈活、部署高效、功能全面的公安應急指揮通信平臺，提高公安機關應急處置和快速反應能力。該系統(tǒng)的部署可以保障參與現(xiàn)場處置的各參戰(zhàn)單位實現(xiàn)統(tǒng)一調度，最大限度地提升協(xié)同配合、共同作戰(zhàn)的能力;可以快速采集并實時上傳事件現(xiàn)場第一手圖像信息，為各級公安機關領導實現(xiàn)扁平化指揮決策提供強有力的支撐。該系統(tǒng)高集成度的設計，方便機動部署，能夠在抵達現(xiàn)場后快速展開;模塊化的設計，方便根據(jù)需要靈活搭配;擴展功能的補充，可盡可能減少對外部環(huán)境的依賴。隨著本系統(tǒng)的不斷完善，公安應急通信裝備在接口標準化、體積輕量化、功能集成化的發(fā)展方向將繼續(xù)前行，為實現(xiàn)公安應急通信保障隊伍隨時“拉得出、通得上、看得見”的目標夯實基礎。

需要指出的是，公安機關實戰(zhàn)應用中的應急通信快速部署系統(tǒng)的設計完善，不僅僅是技術層面的問題，而是一項涉及指揮體制、管理體系、網(wǎng)絡發(fā)展等多層面的系統(tǒng)工程，需要解決大量技術之外的標準制定、組織協(xié)調、人員培訓等問題，包括如何借鑒國外的經(jīng)驗、結合我國的特點等。如何建立由公安機關主導、軍隊武警協(xié)同、政府部門配合、企業(yè)運營商參與的，公網(wǎng)與專網(wǎng)相結合的，模式多樣、高效聯(lián)動的應急事件快速處置體系，提升動態(tài)化、信息化條件下的預警預測能力、動態(tài)管控能力、現(xiàn)場處置能力和指揮保障能力，仍值得我們繼續(xù)深入研究和探討［3］。

［1］ 李文峰，韓曉冰.現(xiàn)代應急通信技術［M］.西安:西安電子科技大學出版社，2007:3-4.

［2］ Chiti F R.A broadband wireless communications system for emergency management［J］.IEEE Wireless Communications，2008，7(6):8-14.

［3］ 楊然，門汝靜.國外應急通信歷經(jīng)考驗走向成熟［J］.世界電信，2008(6):16-20.