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        能源企業(yè)移動應(yīng)急保障系統(tǒng)野外施工應(yīng)急的解決方案

        2014-09-04 07:51:58劉喜文李玉杰周世瑋
        數(shù)字通信世界 2014年1期
        關(guān)鍵詞:衛(wèi)星通信語音無線

        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

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