陳二軍

（內(nèi)蒙古自治區(qū)防汛抗旱調(diào)度（信息）中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

內(nèi)蒙古水利應(yīng)急移動指揮平臺建設(shè)與應(yīng)用

陳二軍

（內(nèi)蒙古自治區(qū)防汛抗旱調(diào)度（信息）中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

為彌補公網(wǎng)覆蓋范圍和應(yīng)急搶險能力的不足，內(nèi)蒙古水利廳依托水利部新一代水利衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)完成內(nèi)蒙古水利應(yīng)急移動指揮平臺。介紹建設(shè)內(nèi)蒙古水利應(yīng)急移動指揮平臺的必要性，闡述指揮平臺的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，通過實際應(yīng)用提出優(yōu)化建議，以提高水利業(yè)務(wù)部門獲取洪澇災(zāi)害、水污染事件等突發(fā)性事件現(xiàn)場信息的能力。

水利衛(wèi)星；衛(wèi)星通信；應(yīng)急搶險；指揮平臺；移動站

衛(wèi)星通信具有覆蓋范圍廣、組網(wǎng)機動靈活、抗災(zāi)害能力強等優(yōu)點，是解決應(yīng)急搶險機動通信的重要手段。水利行業(yè)發(fā)生的洪澇災(zāi)害、突發(fā)水污染、水庫安全等事件具有涉及面廣和影響大等特點[1]，出險地區(qū)參加搶險的人多、任務(wù)緊急、指揮調(diào)度繁忙，對通信的需求量大，要求有高可靠性的通信保障。內(nèi)蒙古地區(qū)公網(wǎng)信號覆蓋較弱，需要多種機動靈活的通信手段來滿足應(yīng)急搶險的需要[2]。為有效提高應(yīng)急搶險通信保障能力，實現(xiàn)全區(qū)范圍內(nèi)應(yīng)急搶險調(diào)度決策使用，內(nèi)蒙古水利廳在水利部新一代水利衛(wèi)星通信系統(tǒng)基礎(chǔ)上，建設(shè)完成內(nèi)蒙古水利應(yīng)急移動指揮平臺（以下簡稱應(yīng)急指揮平臺）。

1 應(yīng)急指揮平臺建設(shè)的必要性

內(nèi)蒙古自治區(qū)境內(nèi)大江大河沿岸及水利相關(guān)工程設(shè)施分布處于人口居住稀少地區(qū)，部分地區(qū)沒有鋪設(shè)電力線纜，更談不上移動通信基站的建設(shè)；由于沿途距離遠、風(fēng)沙嚴重，采用擴頻微波等方式作為信息傳輸通道，需要建設(shè)許多中繼站和天線鐵塔，而且中繼站的電源功率要求比較高，建設(shè)成本大；采用光纖作為信息傳輸通道，工程鋪設(shè)造價高；采用短波或超短波作為信息傳輸通道，由于傳輸帶寬比較窄，不能傳輸視頻和圖像，且只能點對點組網(wǎng)。而衛(wèi)星通信不受地形影響，不需建中繼站，具有信道穩(wěn)定，通信質(zhì)量高，便于安裝和運行維護，功能擴展性好，抗災(zāi)毀能力強等特點，采用衛(wèi)星通信傳輸水文、水情信息，實現(xiàn)應(yīng)急指揮調(diào)度等業(yè)務(wù)是十分合適的。

內(nèi)蒙古大中型河流和重點防洪區(qū)處于偏遠地區(qū)，地理位置分散，災(zāi)害突發(fā)性強，3G 信號無法覆蓋重點防汛抗旱及其他水利業(yè)務(wù)相關(guān)地區(qū)，特別是在洪澇災(zāi)害發(fā)生時，常規(guī)的通信手段被毀壞，又難以恢復(fù)，造成通信中斷。結(jié)合內(nèi)蒙古水利應(yīng)急搶險現(xiàn)狀，利用衛(wèi)星應(yīng)急通信手段，建設(shè)內(nèi)蒙古水利應(yīng)急移動指揮平臺，保障防汛搶險調(diào)度等各項業(yè)務(wù)對通信的需求是十分必要的。這樣可充分利用現(xiàn)有資源與水利衛(wèi)星通信系統(tǒng)資源共享，發(fā)揮衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)急指揮調(diào)度和搶險機動能力。

2 應(yīng)急指揮平臺的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用

2.1 組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

內(nèi)蒙古水利應(yīng)急指揮平臺在水利部新一代寬帶衛(wèi)星通信主站平臺和衛(wèi)星資源的基礎(chǔ)上搭建[3]，主要由應(yīng)急指揮移動站、水利廳應(yīng)急指揮固定站和包頭黃河防凌前線指揮部應(yīng)急指揮固定站 3 大部分組成，構(gòu)成內(nèi)蒙古防汛抗旱應(yīng)急移動指揮系統(tǒng)，實現(xiàn)3個衛(wèi)星站之間的視頻、語音、數(shù)據(jù)的傳輸。

應(yīng)急指揮平臺的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為星狀網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)合的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。在非應(yīng)急時期，中心站為系統(tǒng)主站，與內(nèi)蒙古應(yīng)急指揮移動站和固定站構(gòu)成星狀網(wǎng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)，移動站和固定站、各站只與中心站之間進行各類業(yè)務(wù)的信息數(shù)據(jù)交換；當(dāng)發(fā)生局部災(zāi)害而進入應(yīng)急工作狀態(tài)時，應(yīng)急指揮移動站或便攜站進入應(yīng)急現(xiàn)場后，在應(yīng)急地架設(shè)前線指揮部，移動站與固定站之間為網(wǎng)狀網(wǎng)的工作模式[4]。如果要進行現(xiàn)場視頻實時廣播，應(yīng)急指揮移動站與主站、固定站之間工作在星狀網(wǎng)的模式下。

圖1 內(nèi)蒙古水利應(yīng)急移動指揮平臺網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 應(yīng)急指揮移動站系統(tǒng)示意圖

2.1.1 應(yīng)急指揮移動站

應(yīng)急指揮移動站采用 1.2 m 自動天線（50 W 功率 BUC），主要由以下 3 部分組成，共同完成現(xiàn)場應(yīng)急通信、指揮調(diào)度的任務(wù)：

1）衛(wèi)星通信系統(tǒng)。實現(xiàn)現(xiàn)場信息的上傳和上級指揮調(diào)度指令的下達，保證各種業(yè)務(wù)的通信暢通。

2）現(xiàn)場應(yīng)用信息平臺。是現(xiàn)場應(yīng)急指揮的基礎(chǔ)，主要功能是將各方面的信息及時、直觀地匯總到指揮車中，在應(yīng)急指揮車中實時監(jiān)控事發(fā)現(xiàn)場的相關(guān)工程參數(shù)和視頻圖像等，指導(dǎo)指揮和調(diào)度工作，使得指揮調(diào)度的指令更加科學(xué)、完整、準確。

3）應(yīng)急現(xiàn)場通信指揮車。應(yīng)急現(xiàn)場指揮車以機動車為載體，通過車載設(shè)備使用各種有線或無線方式獲取聲音、圖像、數(shù)據(jù)，為車內(nèi)或遠程的領(lǐng)導(dǎo)和專家提供現(xiàn)場綜合信息；利用衛(wèi)星等通信手段與信息中心建立聯(lián)系，實現(xiàn)話音、視頻通信功能；實現(xiàn)信息中心數(shù)據(jù)共享和通信；可接入互聯(lián)網(wǎng)，聯(lián)接內(nèi)部電話專網(wǎng)、公用電話網(wǎng)[5]。

應(yīng)急指揮移動站系統(tǒng)示意圖如圖2 所示。

2.1.2 應(yīng)急指揮固定站

圖3 應(yīng)急指揮固定站系統(tǒng)示意圖

應(yīng)急指揮固定站采用 4.5 m 賦型環(huán)焦 Ku 波段衛(wèi)星通信天線（16 W 功率 BUC），由衛(wèi)星通信系統(tǒng)、電視會商接入、視頻服務(wù)、電話專網(wǎng)接入和地面數(shù)據(jù)網(wǎng)接入組成，如圖3 所示。衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由衛(wèi)星天線、上下變頻器、固態(tài)高功放、低噪聲放大器和衛(wèi)星路由器等組成，完成 IP 路由、衛(wèi)星信號傳輸和本地接入功能，為自治區(qū)地面專網(wǎng)到應(yīng)急移動車站、水利衛(wèi)星主站之間提供 1 條專用 IP 通道；按電視會商、視頻通信、電話和數(shù)據(jù)等不同業(yè)務(wù)，分配不同的 IP 地址，進行不同的路由接入；與現(xiàn)有水利地面專網(wǎng)相結(jié)合，連接到全國水利地面專網(wǎng)，完成各種不同業(yè)務(wù)的通信。

2.2 保障應(yīng)用

2012年汛期，內(nèi)蒙古巴彥淖爾市大部分地區(qū)普降大到暴雨，局部大暴雨，暴雨引發(fā)了山洪，沖毀道路，倒塌民房，形成嚴重洪澇災(zāi)害。內(nèi)蒙古水利廳及時派出檢查組赴水災(zāi)現(xiàn)場檢查工作，車載移動站在 3個縣、旗的多個水毀點，水利設(shè)施建設(shè)現(xiàn)場及水庫等地，將現(xiàn)場實時音視頻信息傳送到水利廳會商室，使災(zāi)情一線與水利廳現(xiàn)場會商，第一時間掌握災(zāi)情信息，及時做出防洪抗災(zāi)部署，并經(jīng)過專網(wǎng)向國家防總匯報工作。此次檢查工作涉及到的點多、面廣、地域跨度大、機動強度高、水利施工現(xiàn)場道路條件差，車載移動站根據(jù)需要，隨時隨地建立衛(wèi)星鏈路，提供通信保障。

2012年汛期，黃河內(nèi)蒙古包頭段某地出現(xiàn)險情，該地公網(wǎng)信號覆蓋較差，無法建立手機通訊。防汛部門攜帶車載移動站赴出險地段執(zhí)行搶險保障任務(wù)。在保障期間，車載移動站在多處險情段就地搭建衛(wèi)星鏈路，當(dāng)?shù)厮块T和現(xiàn)場搶險指揮人員通過車載移動站第一時間向水利廳匯報搶險進展，水利廳領(lǐng)導(dǎo)通過現(xiàn)場實時畫面進行決策指揮，下達工作任務(wù)，保障了搶險任務(wù)順利完成。

3 內(nèi)蒙古水利衛(wèi)星通信系統(tǒng)優(yōu)化建議

3.1 抗干擾能力和惡劣天氣條件下穩(wěn)定運行有待提高

內(nèi)蒙古水利衛(wèi)星通信系統(tǒng)在實際使用中存在抗干擾能力差、惡劣天氣條件下運行不穩(wěn)定等缺點，需分析具體原因，找到提高穩(wěn)定性的方法：

1）2012年黃河內(nèi)蒙古段防凌期間，由于防凌現(xiàn)場有水利、軍區(qū)、武警等不同單位共同參加，水利廳衛(wèi)星通信車受到其他單位通信車的信號干擾，無法完成衛(wèi)星定位。

發(fā)生此類情況，可通過頻譜儀和尋星儀等設(shè)備通過多點測試的辦法，人工手動定位并錄入衛(wèi)星坐標，完成衛(wèi)星定位。

2）2012年汛期，水利衛(wèi)星通信車在執(zhí)行任務(wù)時由于當(dāng)時大風(fēng)和大雨等天氣的影響，明顯出現(xiàn)雨衰現(xiàn)象，導(dǎo)致信號傳輸不定時，出現(xiàn)衰減和中斷現(xiàn)象。

雨衰是影響 Ku 波段衛(wèi)星通信系統(tǒng)傳輸質(zhì)量及性能的主要因素之一，應(yīng)根據(jù)本地區(qū)的實際降雨衰減，制定 Ku 波段的抗雨衰策略。新建衛(wèi)星通訊系統(tǒng)時應(yīng)根據(jù)本地區(qū)的雨衰情況，適當(dāng)增大衛(wèi)星天線的半徑和安裝低噪聲高增益的優(yōu)質(zhì)高頻頭提高衛(wèi)星天線增益；對于已建衛(wèi)星通訊系統(tǒng)，在雨衰情況發(fā)生時可適度降低編碼速率換取編碼增益的提高，降低數(shù)據(jù)傳輸速率來增加信道的容量，并及時聯(lián)系水利部衛(wèi)星總站通過衛(wèi)星管理系統(tǒng)調(diào)整輸出功率，使衛(wèi)星信號保持適當(dāng)?shù)墓ぷ麟娖絒6]。

3）水利衛(wèi)星通信車在市區(qū)定期巡檢過程中，由于市區(qū)信號干擾嚴重，出現(xiàn)衛(wèi)星無法定位的現(xiàn)象，經(jīng)過多點測試和使用頻譜儀監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)在工作頻段附近有較強電平的不明信號源，由于無法對該信號源進行進一步的分析和處理，最終通過修正尋星機制完成市區(qū)內(nèi)衛(wèi)星自動定位。

3.2 衛(wèi)星應(yīng)用范圍需要擴大

由于內(nèi)蒙古自治區(qū)地形呈狹長形，東西直線距離 2 400 km，南北跨度 1 700 km，內(nèi)蒙古水利衛(wèi)星通信系統(tǒng)以應(yīng)急調(diào)度指揮搶險為主，1 輛衛(wèi)星通信車很難滿足全區(qū)范圍內(nèi)的快速調(diào)度，由于衛(wèi)星通信車建設(shè)費用較高，下一步可通過配置衛(wèi)星便捷小站的方式擴大衛(wèi)星應(yīng)用范圍，作為衛(wèi)星通信車的補充，以加快應(yīng)急響應(yīng)和現(xiàn)場調(diào)度指揮速度[7]。

3.3 跨行業(yè)調(diào)度范圍需逐步擴大

內(nèi)蒙古自治區(qū)水利廳通過對網(wǎng)絡(luò)資源進行整合，實現(xiàn)了水利衛(wèi)星通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)資源與水利專網(wǎng)、視頻會議系統(tǒng)、水利調(diào)度中心的整合，并與自治區(qū)政府應(yīng)急平臺實現(xiàn)資源共享，便于發(fā)生應(yīng)急事件時自治區(qū)政府同水利廳統(tǒng)一協(xié)調(diào)調(diào)度指揮。下一步將逐步實現(xiàn)水利應(yīng)急平臺與氣象、國土、消防等部門的應(yīng)急聯(lián)動調(diào)度指揮。

4 結(jié)語

內(nèi)蒙古水利移動應(yīng)急指揮平臺的建立對水利業(yè)務(wù)部門提高突發(fā)性事件現(xiàn)場的信息獲取能力，處理突發(fā)事件的快速反應(yīng)、組織協(xié)調(diào)、決策指揮等實際工作具有重要意義，是重要的非工程措施。今后將根據(jù)本地區(qū)地形地貌和氣候條件，通過實際應(yīng)用進一步優(yōu)化組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，為內(nèi)蒙古自治區(qū)水利應(yīng)急通信系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供重要技術(shù)保障。

[1] 任齊，王愛湘，陳二軍，等. 內(nèi)蒙古防汛抗旱應(yīng)急移動指揮系統(tǒng)初步設(shè)計報告[M]. 北京：水利部水利信息中心，2012: 20-100.

[2] 丁軍，高廣利，張為. 水利衛(wèi)星通信系統(tǒng)存在問題與需求分析[J]. 衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò)，2010 (增刊 1): 36.

[3] 水利部水文局. 水利衛(wèi)星通信網(wǎng)技術(shù)資料下載[EB/OL]. [2013-10-08]. http://www.hydroinfo.gov.cn/sltx/gzdt/201011/ t20101129_246188. html.

[4] 張建剛，高廣利. 新一代水利衛(wèi)星通信應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)[J].水利信息化，2012 (1): 47-51.

[5] 吳星，李延峰. 新一代水利衛(wèi)星通信系統(tǒng)在河南省移動應(yīng)急指揮平臺中的應(yīng)用[J]. 河南水利與南水北調(diào)，2012 (14): 59-62.

[6] 魯曉睿. Ku 波段衛(wèi)星通信雨衰預(yù)測[J]. 信息通信，2013 (7): 17-18.

[7] 黃睿. 衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用體會及未來趨勢展望[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013 (20): 87.

Construction and Application of Emergency Mobile Command Platform of Water Resources in Inner Mongolia

CHEN Erjun
(Dispatching and Information Center of Flood Control and Drought Relief of Inner Mongolia, Hohhot 010020, China)

To compensate for the lack of the coverage of public network and the capacity of emergency rescue, water resources department of Inner Mongolia has completed the emergency mobile command platform of water resources relying on the new generation system of satellite communication of the Ministry of Water Resources. The paper introduces the necessity of constructing the emergency mobile command platform of water resources in Inner Mongolia, and describes the network structure of command platform. It raises the suggestion on optimization through practical application to improve the abilities of getting the locale information of emergency incident as the floods and water pollution for water resources department.

water conservancy satellite; satellite communication; emergency rescue; mobile station

TN927

A

1674-9405(2014)01-0069-04

2013-10-11

陳二軍（1982－），男，內(nèi)蒙古呼和浩特人，工程師，主要從事水利信息化工作。