劉喜文，李玉杰，周世瑋

（1.中國石油天然氣管道通信電力工程總公司，河北 廊坊 065000；2. 中國電子系統(tǒng)工程總公司，北京 100039）

1 引言

由于能源企業(yè)的施工現(xiàn)場多處于野外，自然環(huán)境條件惡劣，現(xiàn)場施工復(fù)雜，安全風(fēng)險因素大，作業(yè)現(xiàn)場往往缺乏通信基礎(chǔ)設(shè)施，通常沒有固定視頻監(jiān)控系統(tǒng)，很難及時了解事發(fā)現(xiàn)場的實際情況。即便有視頻監(jiān)控和通信系統(tǒng)，一旦發(fā)生事故，也極可能遭受損壞，難發(fā)揮及時觀察事發(fā)現(xiàn)場情況的作用。移動應(yīng)急通信系統(tǒng)是突發(fā)事件現(xiàn)場處置時的主要指揮工具，須滿足移動指揮決策、現(xiàn)場應(yīng)急處置和現(xiàn)場信息采集等應(yīng)急需要?！捌綍r”服務(wù)于日常生產(chǎn)經(jīng)營和應(yīng)急管理需要；“戰(zhàn)時”根據(jù)總部、企業(yè)的指揮調(diào)度，開赴事發(fā)現(xiàn)場，采集現(xiàn)場多媒體信息，傳送現(xiàn)場音視頻、數(shù)據(jù)資料，提供決策支持和依據(jù)。

在技術(shù)實現(xiàn)上，遵照經(jīng)濟、實用的建設(shè)原則，力求功能突出，特別是多種通信手段必須互為補充（其中，衛(wèi)星通信手段必須配置），確保平臺能夠應(yīng)對最惡劣自然條件，能夠處置最嚴重的突發(fā)事件。根據(jù)實際需求，我們設(shè)計了應(yīng)急通信車和BGAN單兵通信系統(tǒng)兩種接入措施。

2 應(yīng)急系統(tǒng)架構(gòu)和接入措施

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

該套系統(tǒng)有現(xiàn)場的應(yīng)急通信車、BGAN系統(tǒng)、無線傳輸設(shè)備，本地的有線通信系統(tǒng)將從現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)信息通過通信衛(wèi)星、第四代海事衛(wèi)星和光/電纜等傳輸介質(zhì)傳送到集團的應(yīng)急平臺（見圖1）。

圖1 應(yīng)急系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

在企業(yè)配備移動應(yīng)急通信系統(tǒng)，一方面采集現(xiàn)場多媒體信息，并將現(xiàn)場各種音視頻、數(shù)據(jù)資料傳送至后方，為領(lǐng)導(dǎo)及專家進行決策提供支持和依據(jù)；另一方面，為領(lǐng)導(dǎo)對應(yīng)急現(xiàn)場的指揮提供通信手段，可使集團公司領(lǐng)導(dǎo)及時掌握現(xiàn)場情況，與事發(fā)現(xiàn)場的應(yīng)急指揮人員通過音視頻等多種手段進行會商、應(yīng)急指揮，提高處置突發(fā)事件的效率。

移動應(yīng)急通信系統(tǒng)具有電話功能，具有固定電話、無線對講、現(xiàn)場擴音等手段，集團總部應(yīng)急平臺和企業(yè)指揮機構(gòu)可與現(xiàn)場進行語音通信，并能在現(xiàn)場進行語音指揮；具有現(xiàn)場聲音和圖像的采集、音視頻信號的接入和傳輸功能,現(xiàn)場人員可在事發(fā)現(xiàn)場附近進行攝像，利用無線圖像傳輸設(shè)備，將視頻信號通過無線方式傳至1～3公里內(nèi)的現(xiàn)場指揮部,也可利用車載升降云臺進行視頻采集。配置多種通信終端，接受后方應(yīng)急中心指揮調(diào)度；具有視頻會議功能，可接入集團公司應(yīng)急平臺視頻會議系統(tǒng)，進行異地會商。

具有現(xiàn)場有線或無線局域網(wǎng)接入功能。訪問企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、Internet，收發(fā)傳真、電子郵件，傳送現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息，訪問集團公司應(yīng)急管理系統(tǒng)。另外，應(yīng)急現(xiàn)場的環(huán)境通常比較惡劣，因此要求系統(tǒng)具有較好的可靠性，適應(yīng)高低溫、降雨、粉塵、震動等影響，在現(xiàn)場的設(shè)備還應(yīng)具備防爆性能。

在技術(shù)實現(xiàn)上，遵照經(jīng)濟、實用的建設(shè)原則，力求功能突出，特別是多種通信手段必須互為補充，考慮到突發(fā)事件如地震水災(zāi)等發(fā)生時，當(dāng)?shù)赝ㄐ呕A(chǔ)設(shè)施可能損壞，必須配置衛(wèi)星通信手段，確保平臺能夠應(yīng)對最惡劣自然條件，能夠處置最嚴重的突發(fā)事件。

2.2 移動應(yīng)急接入措施

（1）應(yīng)急通信車。應(yīng)急通信車以越野車和中型客車作為裝載平臺，集成各種通信設(shè)備，具備多種通信手段，具備全天候工作能力，可在現(xiàn)場快速開展各項業(yè)務(wù)，同時具備應(yīng)急信息接入功能，從而實現(xiàn)“召之即來，來之能戰(zhàn)，戰(zhàn)之能勝”的移動應(yīng)急目標。它適用于交通相對便利，車輛可以直接到達事發(fā)現(xiàn)場，且對帶寬要求高的場合。

（2）BGAN單兵通信系統(tǒng)。BGAN單兵通信系統(tǒng)可以到突發(fā)事件現(xiàn)場移動采集信息，與應(yīng)急通信車結(jié)合，臨時構(gòu)成現(xiàn)場應(yīng)急指揮中心。BGAN單兵通信系統(tǒng)體積小、重量輕、可單兵背負、不受雨雪等天氣影響，但帶寬較小，最大492k，最高支持256k保障帶寬業(yè)務(wù)。適用于需長距離背負，業(yè)務(wù)傳輸量小的場合。

表1 移動應(yīng)急通信系統(tǒng)實施措施比選表

3 應(yīng)急保障系統(tǒng)的整體設(shè)計

3.1 應(yīng)急通信車設(shè)計

應(yīng)急通信車以越野車和中型客車作為裝載平臺，集成各種通信設(shè)備，具備全天候工作能力，確保平臺滿足快速啟動的移動應(yīng)急需求，其組成見圖2。

圖2 應(yīng)急通信車組成圖

設(shè)備配置：衛(wèi)星通信系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、語音接入、講系統(tǒng)、擴音廣播、視頻會議系統(tǒng)、輔助設(shè)備及車載配電系統(tǒng)和應(yīng)急通信車企業(yè)接入系統(tǒng)組成。衛(wèi)星通信系統(tǒng)選用“靜中通”設(shè)備。滿足移動情況下圖像高質(zhì)量實時傳送需求。衛(wèi)星傳輸鏈路按照2Mb/s速率設(shè)計（64kb/s～2Mb/s可調(diào)），實現(xiàn)“靜中通”通信車與指揮中心的語音、圖像、數(shù)據(jù)的雙向傳輸。

3.2 視頻系統(tǒng)

為了全方位的反應(yīng)搶險救災(zāi)現(xiàn)場及工程施工現(xiàn)場，需配備高質(zhì)量的攝像機系統(tǒng)，多角度，多方位的反應(yīng)現(xiàn)場實情。配置視頻會議終端，可以實現(xiàn)集團與現(xiàn)場的視頻會商。視頻系統(tǒng)為應(yīng)急通信車視頻業(yè)務(wù)功能的實現(xiàn)提供硬件支持，用于實現(xiàn)會議電視、圖像采集與切換、無線圖傳系統(tǒng)圖像的采集及接收等，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 視頻系統(tǒng)連接圖

根據(jù)技術(shù)規(guī)范和實際使用需求，需配備兩臺攝像機，車頂攝像和便攜式三防攝像機。

（1）車頂攝像機。裝在升降桿上，用于搶險救災(zāi)現(xiàn)場及工程施工現(xiàn)場多方位、多角度的圖像采集，采用室外一體化夜視變速云臺攝像機，360°無限位連續(xù)旋轉(zhuǎn)；全天候環(huán)境設(shè)計，IP66防護等級。

（2）防爆攝像機。采用安防爆技術(shù)，安全可靠，通過防爆認證，符合石油天然氣、化學(xué)工業(yè)等危險場合使用。傳感器像素：不少于500萬像素；靜態(tài)有效像素：不少于1 020萬像素；

3.3 語音接入系統(tǒng)設(shè)計

具備雙向話音通信功能，可實現(xiàn)應(yīng)急通信車與企業(yè)接入系統(tǒng)雙向通話。車載電話、傳真機、無線對講系統(tǒng)、現(xiàn)場廣播的語音信號經(jīng)VoIP語音網(wǎng)關(guān)進行編碼后輸出IP流，通過衛(wèi)星通信系統(tǒng)傳輸?shù)街髡?，通過企業(yè)內(nèi)外進入應(yīng)急通信保障中心，轉(zhuǎn)換電話語音送入電話網(wǎng)（見圖4）。

圖4 語音接入示意圖

3.4 現(xiàn)場擴音廣播系統(tǒng)

在應(yīng)急通信車中需配備擴音廣播系統(tǒng)，進行現(xiàn)場指揮。應(yīng)急通信車配備有線麥克風(fēng)、無線麥克風(fēng)、AV功放、高音喇叭等設(shè)備，可用于現(xiàn)場的指揮調(diào)度；聲音通過編碼器編碼后，通過衛(wèi)星通信系統(tǒng)傳輸?shù)綉?yīng)急通信車后由解碼器進行解碼，解碼后的話音信號接入AV功放，由高音喇叭進行廣播。

3.5 無線對講系統(tǒng)

在應(yīng)急搶險現(xiàn)場及工程施工現(xiàn)場，可以通過無線對講系統(tǒng)進行現(xiàn)場通話和指揮，應(yīng)急通信保障中心也可以通過衛(wèi)星通信系統(tǒng)將聲音傳到應(yīng)急通信車后，利用通過無線對講系統(tǒng)進行現(xiàn)場通話。無線對講系統(tǒng)包括中轉(zhuǎn)臺、接駁器和無線對講機，它主要功能是實現(xiàn)對講機與對講機、對講機與車載電話、對講機與公網(wǎng)電話之間的相互呼叫通話。

3.6 BGAN單兵通信系統(tǒng)

BGAN單兵通信系統(tǒng)是應(yīng)急通信車的功能補充，也可單獨使用。系統(tǒng)實現(xiàn)圖像傳輸、數(shù)據(jù)通信、語音通信及GPS定位等功能，可以臨時構(gòu)成現(xiàn)場應(yīng)急指揮中心。系統(tǒng)采用第四代海事衛(wèi)星，用于事發(fā)現(xiàn)場與指揮中心之間建立一個高效通信鏈路，將應(yīng)急救援現(xiàn)場的語音、視頻、數(shù)據(jù)實時傳回指揮中心，指揮中心根據(jù)現(xiàn)場狀況，組織多方進行電話、電視會商，實時發(fā)出相應(yīng)指令，確保應(yīng)急過程的信息交流全面、及時、穩(wěn)定、高效、安全，滿足現(xiàn)場應(yīng)急救援、指揮等通信服務(wù)需求。

BGAN單兵通信系統(tǒng)設(shè)備力求小型化、輕重量，設(shè)備需集成性高，可由單兵背負，實現(xiàn)基本通信等功能。由BGAN終端作為接入與傳輸手段，接入便攜電腦、電話、GPS、攝像機等終端設(shè)備。實現(xiàn)圖像傳輸、數(shù)據(jù)通信、語音通信及GPS定位等功能。便攜電腦配備無線網(wǎng)卡和視頻采集卡，可進行視頻采集，在公眾移動通信網(wǎng)覆蓋條件下，低速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳送，通過公用通信網(wǎng)接入集團公司應(yīng)急平臺。

使用BGAN關(guān)口站專線通道，現(xiàn)場信息通過衛(wèi)星落地后經(jīng)過專線（公網(wǎng)）接入應(yīng)急通信保障中心（見圖6）；緊急情況下，使用具有固定IP地址的BGAN單兵終端，可建立BGAN-BGAN通道，將事故現(xiàn)場信息不落地直接傳輸?shù)胶蠓街笓]中心。

圖6 BGAN-BGAN點對點通信方式

4 系統(tǒng)應(yīng)用實踐

4.1 功能架構(gòu)描述

移動應(yīng)急通信系統(tǒng)是應(yīng)急平臺的功能擴展和延伸，其功能架構(gòu)見圖1。將事件發(fā)生現(xiàn)場的情況迅速反饋到指揮中心和企業(yè)應(yīng)急機構(gòu)，并將現(xiàn)場各種音視頻、數(shù)據(jù)資料傳送至后方，可使集團公司和企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)及時掌握現(xiàn)場情況，與事發(fā)現(xiàn)場的應(yīng)急指揮人員通過音視頻等多種手段進行會商，為領(lǐng)導(dǎo)及專家進行決策提供支持和依據(jù)；另一方面，為領(lǐng)導(dǎo)對應(yīng)急現(xiàn)場的指揮提供通信手段，有效解決現(xiàn)場信息采集、傳輸?shù)摹白詈笠还铩逼款i問題，為領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)急決策、指揮調(diào)度和現(xiàn)場各專業(yè)組應(yīng)急通信提供支撐。

4.2 移動應(yīng)急通信系統(tǒng)總體功能

⊙ 具有現(xiàn)場聲音和圖像的采集、接入和傳送功能；

⊙ 具備定位功能，能在地理信息系統(tǒng)顯示位置信息；

⊙ 具備應(yīng)急通信與應(yīng)急指揮功能；

⊙ 支持包括衛(wèi)星通信在內(nèi)的多種通信方式，并具有針對實時圖像和話音傳輸?shù)腝oS功能；

⊙ 支持使用固定電話、無線電話完成現(xiàn)場指揮通信；

⊙ 能夠接受后方應(yīng)急接入，具有視頻會議功能，可接入集團視頻會議系統(tǒng)，進行異地會商。

4.3 覆蓋組織范圍和業(yè)務(wù)范圍

覆蓋能源企業(yè)及施工隊伍的野外作業(yè)場所，應(yīng)急管理業(yè)務(wù)部門及支撐機構(gòu)、應(yīng)急現(xiàn)場指揮調(diào)度機構(gòu)和應(yīng)急搶險人員。

移動應(yīng)急通信系統(tǒng)：“平時”主要服務(wù)于應(yīng)急演練、應(yīng)急監(jiān)測，以及生產(chǎn)經(jīng)營、安全監(jiān)察、生產(chǎn)管理等?！皯?zhàn)時”根據(jù)調(diào)度要求，開赴現(xiàn)場，建立現(xiàn)場通信和指揮通信；采集現(xiàn)場多媒體信息，并傳送到后方，為分析、決策提供支撐；利用各種通信終端和設(shè)備，下達處置指令，進行人員指揮和資源調(diào)度。

5 結(jié)束語

本系統(tǒng)根據(jù)能源企業(yè)的現(xiàn)場作業(yè)的風(fēng)險源的分析評估，設(shè)計應(yīng)用一套完整、穩(wěn)定的通信保障系統(tǒng)。綜合利用移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)（應(yīng)急通信車）、BGAN系統(tǒng)、現(xiàn)場視頻采集和無線電通信等多種通信手段，為現(xiàn)場的圖像、聲音和數(shù)據(jù)進行全面的信息采集，為企業(yè)總部和行業(yè)專家的指揮決策提供支持，為能源企業(yè)的提供寶貴的第一手數(shù)據(jù)資料，并且保障現(xiàn)場應(yīng)急事件處理中的通信傳輸通道。

[1]陳兆海．應(yīng)急通信系統(tǒng)．北京：電子工業(yè)出版社

[2]夏克文，甘仲民．衛(wèi)星通信．西安：西安電子科技大學(xué)出版社