丁宏斌 姚建義 張戈屏*

應(yīng)急移動(dòng)通信指揮平臺(tái)是建立在機(jī)動(dòng)性、通過性及可靠性高的越野性能的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)衛(wèi)生應(yīng)急狀態(tài)下的指揮、通信、數(shù)據(jù)采集、傳輸以及現(xiàn)場辦公等指揮保障功能。選用四輪驅(qū)動(dòng)車輛等加裝定制方艙改裝，并搭載海事衛(wèi)星、3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和短波無線電傳輸?shù)仍O(shè)備，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場應(yīng)急處置視頻會(huì)商等功能[1]。

1 應(yīng)急移動(dòng)通信指揮平臺(tái)組成

將完成系統(tǒng)功能的所有設(shè)備通過合理配置和布局，裝在機(jī)動(dòng)車內(nèi)，同時(shí)在電磁兼容設(shè)計(jì)、人機(jī)工程設(shè)計(jì)、互聯(lián)接口設(shè)計(jì)以及可靠性、可維修性、安全性、機(jī)動(dòng)性和標(biāo)準(zhǔn)化等方面充分論證和優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保滿足系統(tǒng)提出的指標(biāo)要求，使系統(tǒng)工作可靠，同時(shí)達(dá)到裝備外形美觀大方，結(jié)構(gòu)形式一致，機(jī)電聯(lián)結(jié)完整，操控、維修靈活方便，車輛展開、撤收方便等。應(yīng)急移動(dòng)通信指揮平臺(tái)由裝載結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、音視頻系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)及電源保障系統(tǒng)等組成[2]。

2 應(yīng)急移動(dòng)通信指揮平臺(tái)裝載結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

應(yīng)急移動(dòng)通信指揮平臺(tái)為機(jī)動(dòng)式系統(tǒng)，必須滿足突發(fā)現(xiàn)場應(yīng)急工作要求，設(shè)備集成后整車能滿足公路、鐵路、海運(yùn)及空運(yùn)等運(yùn)輸要求，為現(xiàn)場指揮提供辦公場所和可靠的應(yīng)急通信保障[3]。

載車進(jìn)行改裝時(shí)，應(yīng)遵循：①改裝部分結(jié)構(gòu)及車架連接的合理性；②質(zhì)心位置應(yīng)盡可能低，但必須留有車輪彈跳高度所需的空間；③改裝后軸載質(zhì)量分配的合理性、左右承載的均勻性；④載荷分布左右基本均勻，最大偏差≤3%；⑤改裝后車輛外形尺寸不得超過限值，車輛后懸不得超過標(biāo)準(zhǔn)限值；⑥改裝后不降低車輛的行駛性能；⑦改裝后的車輛應(yīng)保證維修、保養(yǎng)方便性等原則。

圖1 通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接框圖

3 應(yīng)急移動(dòng)通信指揮平臺(tái)通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)是應(yīng)急移動(dòng)通信指揮平臺(tái)的重要組成部分，主要是為實(shí)現(xiàn)應(yīng)急移動(dòng)通信指揮平臺(tái)與衛(wèi)生應(yīng)急指揮中心建立雙向的圖像、數(shù)據(jù)及話音等雙向傳輸[4]。其主要通信手段有海事衛(wèi)星寬帶全球局域網(wǎng)(broadband global area network，BGAN)通信、3G通信及海事衛(wèi)星電話等多種手段。通信系統(tǒng)還包括現(xiàn)場專用通信，主要有車載臺(tái)和手持機(jī)[5](如圖1所示)。

3.1 海事衛(wèi)星BGAN通信系統(tǒng)

海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)是目前運(yùn)行良好的全球移動(dòng)衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，能夠提供全天候、無盲區(qū)的海、陸、空全方位的電話、傳真及數(shù)據(jù)通信服務(wù)；充分利用該移動(dòng)衛(wèi)星通信的無盲區(qū)、全天候可以覆蓋全國所有的城市、農(nóng)村和山區(qū)[6]。Inmarsat-BGAN衛(wèi)星通信終端能夠提供語音、傳真、32、64、128、256 Kbps的QoS可保證帶寬高速IP數(shù)據(jù)功能，以及最高492 Kbps共享數(shù)據(jù)功能，是目前世界上最先進(jìn)的移動(dòng)衛(wèi)星多媒體通信設(shè)備。配備相應(yīng)的圖像和數(shù)據(jù)處理終端設(shè)備即構(gòu)成了完整的多媒體通信系統(tǒng)，使用該系統(tǒng)可以完成跨越時(shí)間和空間限制的移動(dòng)衛(wèi)星多媒體通信[7]。新一代Inmarsat-BGAN海事衛(wèi)星通信終端目前廣泛使用的車載型、便攜型Thrane&Thrane E500、E700、E527、E727從傳輸度、業(yè)務(wù)種類、產(chǎn)品質(zhì)量及工作指標(biāo)上判斷均為目前BGAN設(shè)備中杰出的一套。

3.2 BGAN系統(tǒng)應(yīng)用流程原理

目前，發(fā)展中的BGAN是國際移動(dòng)衛(wèi)星組織(Inmarsat)提供的新一代全球性移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)[8]。吸取并兼容了3G的先進(jìn)通信技術(shù)優(yōu)勢，在衛(wèi)星通信中結(jié)合了便攜移動(dòng)、寬帶及網(wǎng)絡(luò)通信的需求。新的BGAN業(yè)務(wù)是運(yùn)行在Inmarsat第四代衛(wèi)星系統(tǒng)上的可提供最高達(dá)492 Kbps帶寬的通信服務(wù)。此業(yè)務(wù)可以提供低速4 Kbps語音，64 Kbps ISDN，高達(dá)256 Kbps的流媒體，最高達(dá)492 Kbps的共享IP業(yè)務(wù)，還有短信、語音郵件等多種業(yè)務(wù)。新BGAN業(yè)務(wù)的終端具有終端體積小、攜帶方便及操作簡單等多方面的優(yōu)點(diǎn)。北京海事衛(wèi)星地面站提供專線與用戶連接的接口，通過網(wǎng)通或者電信的租用光線專線，可以保證海事衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脩糁笓]中心的可靠性和保密性。另外，提供終端設(shè)備的公網(wǎng)或者海事衛(wèi)星專用網(wǎng)絡(luò)的IP地址，使海事衛(wèi)星應(yīng)急保障系統(tǒng)成為一個(gè)整體，無論是從終端發(fā)起的呼叫或數(shù)據(jù)傳輸，還是從指揮中心發(fā)起的視頻呼叫或數(shù)據(jù)傳輸，都能夠穩(wěn)定可靠，并隨時(shí)組成VPN網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)了保密性(如圖2所示)。

圖2 BGAN站通信原理圖

3.3 海事衛(wèi)星終端

探險(xiǎn)者727具有行業(yè)內(nèi)無可匹敵的環(huán)境適應(yīng)性、可靠性和耐用性設(shè)計(jì)。探險(xiǎn)者727是專門針對(duì)移動(dòng)高速寬帶需求的主要市場而設(shè)計(jì)開發(fā)，其中包括有衛(wèi)星寬帶需求的國防部門、政府和商業(yè)組織，具有顯著性能增強(qiáng)的第二代產(chǎn)品探險(xiǎn)者727可以保障移動(dòng)中高速寬帶通信。

(1)主要功能：①語音傳送與數(shù)據(jù)傳輸可同時(shí)進(jìn)行；②最高464 Kbps的高速數(shù)據(jù)傳輸；③全球無縫覆蓋；④支持三種不同速率(32、64、128 Kbps)的視頻/音頻流傳輸；⑤標(biāo)準(zhǔn)的LAN、USB、電話、傳真接口；⑥系統(tǒng)安裝及使用簡單方便；⑦設(shè)備輕巧，防塵、防潮設(shè)計(jì)；⑧設(shè)備可靠、耐用。

(2)主要參數(shù)：①終端，同步語音數(shù)據(jù)最高速率：464 Kbps(下行)/448 Kbps(上行)Streaming IP為32、64、128 Kbps；②尺寸，19'/1U機(jī)架安裝；③接口，電話/傳真接口(2個(gè))：LAN口及各種I/O功能和 USB口；④環(huán)境條件，操作溫度為－25～55 ℃，存放溫度為－40～80 ℃；⑤車載移動(dòng)，轉(zhuǎn)向速度為60o/s，轉(zhuǎn)向加速度為50o/s2，感應(yīng)加速度為0.8 g，覆蓋范圍為5～85o，支持WEB瀏覽器；⑥天線，極化為RHCP，尺寸為?50 cm，最大高度為15 cm，戶外防水罩，接口類型為TNC母頭，頻率為Inmarsat(發(fā)送為1626.5～1660.5 MHz，接收為1525～1559 MHz，GPS為1575 MHz)，EIRP：最大17.5 dBW(標(biāo)稱)；⑦安裝，固定或吸盤安裝。

(3)環(huán)境條件：操作溫度為－25～55 ℃，存放溫度為－40～80 ℃，相對(duì)溫度和濕度分別為40 ℃和100%冷凝；降雨量最大為50 mm/h；相對(duì)風(fēng)速為200 km/h(可操作)；結(jié)冰≤25 mm(可操作)。

3.4 3G應(yīng)急圖像傳輸終端

采用先進(jìn)的H.264++視頻壓縮算法、超低碼流視頻處理技術(shù)，整合了3G數(shù)據(jù)通訊功能。該終端可將攝像機(jī)采集到的圖像進(jìn)行編碼、壓縮，在有3G網(wǎng)絡(luò)時(shí)，通過雙卡3G智能無線通訊模塊，把實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖像傳輸?shù)骄嚯x用戶最近的3G無線網(wǎng)絡(luò)；將實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖像傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)，用戶可方便地通過網(wǎng)絡(luò)訪問中心管理服務(wù)器，在監(jiān)控指揮中心看到實(shí)時(shí)圖像。在總體上實(shí)現(xiàn)了視頻數(shù)據(jù)的編解碼、加解密、交互、發(fā)送、接收及遠(yuǎn)程控制等功能(如圖3所示)。

圖3 3G通信原理圖

4 應(yīng)急移動(dòng)通信指揮平臺(tái)音視頻系統(tǒng)

音視頻系統(tǒng)主要分為視頻會(huì)議辦公系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)以及顯示控制系統(tǒng)，主要由42吋液晶電視、17吋輔助液晶顯示器、音視頻矩陣、VGA矩陣、圖像編解碼器車頂云臺(tái)攝像頭、車內(nèi)攝像頭、調(diào)音臺(tái)、無線MIC以及電話耦合器等設(shè)備組成(如圖4所示)。

圖4 音視頻系統(tǒng)連接框圖

4.1 視頻會(huì)議

視頻顯示系統(tǒng)由一臺(tái)42吋大屏、兩臺(tái)17吋液晶顯示器組成。視頻會(huì)議接入系統(tǒng)通過海事衛(wèi)星IP信道接入遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)，指揮車內(nèi)配置視頻會(huì)議終端和監(jiān)控?cái)z像頭；會(huì)議分系統(tǒng)利用中興視頻會(huì)議終端和視頻會(huì)議MCU，通過衛(wèi)星鏈路和其他鏈路實(shí)現(xiàn)各分區(qū)和總部的遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)，總部作為主會(huì)場，同時(shí)控制和接入各分區(qū)參加視頻會(huì)議，各分區(qū)遠(yuǎn)程接入上級(jí)指揮中心的視頻會(huì)議系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)雙向電視會(huì)議(如圖5所示)[9]。

圖5 視頻會(huì)議網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

4.2 信息采集

在移動(dòng)應(yīng)急通信指揮平臺(tái)車頂部配置攝像機(jī)，對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)的圖像采集[10]。移動(dòng)應(yīng)急通信指揮平臺(tái)內(nèi)部配置車內(nèi)攝像機(jī)，用于遠(yuǎn)程視頻會(huì)議圖像采集。車頂攝像機(jī)安裝在室外全方位云臺(tái)上，車內(nèi)配置集中控制系統(tǒng)，操作人員可在車內(nèi)自由操縱攝像機(jī)的方向、角度以及焦距。

4.3 輔助保障

輔助保障以語言擴(kuò)聲為主，在保證良好的語言清晰度的前提下，兼顧音樂擴(kuò)聲[11]。艙內(nèi)擴(kuò)聲系統(tǒng)能夠播放任何本地或遠(yuǎn)程的音頻信號(hào)，滿足召開現(xiàn)場會(huì)議、遠(yuǎn)程會(huì)議和其他音頻信號(hào)回放的需要。

艙外擴(kuò)聲系統(tǒng)能夠播放任何本地或遠(yuǎn)程的音頻信號(hào)，滿足現(xiàn)場廣播、人員輸導(dǎo)及宣傳廣播的需要。

所有的音頻信號(hào)都可以通過車載調(diào)音臺(tái)進(jìn)行切換、放大、混合及輸出等處理。車載式硬盤錄像機(jī)可以同時(shí)對(duì)四路音頻信號(hào)進(jìn)行錄制，并可實(shí)時(shí)回放。車內(nèi)音箱和車頂揚(yáng)聲器采用兩個(gè)獨(dú)立編組輸出，可播放不同的聲音組合，互不影響?？膳c視頻會(huì)議系統(tǒng)進(jìn)行無縫連接，遠(yuǎn)端聲音可以在車內(nèi)音箱和車頂揚(yáng)聲器中播放，同時(shí)本地的聲音可以通過會(huì)議桌上的通用麥克風(fēng)傳給遠(yuǎn)端。同時(shí)，具有話筒嘯叫抑制的功能。反饋抑制模塊可以自動(dòng)識(shí)別嘯叫頻點(diǎn)，自動(dòng)進(jìn)行抑制，解決了在傳統(tǒng)擴(kuò)聲系統(tǒng)中只有專業(yè)人員才能操作的難題。

5 應(yīng)急移動(dòng)通信指揮平臺(tái)集中控制系統(tǒng)

集中控制系統(tǒng)對(duì)音視頻系統(tǒng)進(jìn)行集中控制，通過集中控制系統(tǒng)，可完成：①控制視頻顯示設(shè)備；②實(shí)時(shí)控制信號(hào)的切換和顯示，主要包括網(wǎng)絡(luò)視頻、視頻會(huì)議圖像、工作站主機(jī)、服務(wù)器主機(jī)以及語音指揮調(diào)度系統(tǒng)等信號(hào)切換；③實(shí)時(shí)控制音頻信號(hào)的切換，主要包括：會(huì)議系統(tǒng)、衛(wèi)星電視等(如圖6所示)。

圖6 集中控制系統(tǒng)連接框圖

集中控制系統(tǒng)主要完成各種車載系統(tǒng)設(shè)備的控制功能，保證系統(tǒng)各部分協(xié)調(diào)、正常及高效運(yùn)轉(zhuǎn)[12]。系統(tǒng)配置CREATOR PGM IIB集中控制設(shè)備，通過編程實(shí)現(xiàn)對(duì)車內(nèi)各種設(shè)備的集中監(jiān)控。配置集中控制器觸摸屏，PGMⅡ設(shè)備主機(jī)則安裝在后艙的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜上，中控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)車輛行駛中對(duì)機(jī)柜上的設(shè)備進(jìn)行集中操控，包括車頂攝像、矩陣切換及音視頻傳輸?shù)?，而操作人員則無需將身體扭轉(zhuǎn)后方對(duì)機(jī)柜上的設(shè)備進(jìn)行逐個(gè)操作。此外，中控觸摸顯示器還支持50 m可視距離內(nèi)的無線操作控制，操作人員手持控制器可在離車一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)車載設(shè)備的控制。

PGMⅡ中控系統(tǒng)配置了主頻達(dá)210 MHz的32位內(nèi)嵌式處理器，內(nèi)置了8 M內(nèi)存和8 M存儲(chǔ)FLASH，能高速運(yùn)算復(fù)雜的邏輯指令；提供了開放式的可編程控制平臺(tái)、人性化的中文操作界面和交互式的控制結(jié)構(gòu)；采用了國際流行的全貼片式SMT工藝和可編程邏輯陣列電路，能保證更快的運(yùn)行速度和更穩(wěn)定的操作系統(tǒng)。強(qiáng)大的內(nèi)置可編程接口使PGMⅡ可以控制幾乎所有的外接設(shè)備(包括第三方設(shè)備)，適用于大型會(huì)議廳和拼接系統(tǒng)等和各種大型系統(tǒng)工程。用戶建立自有的紅外代碼數(shù)據(jù)庫，也可以從CREATOR網(wǎng)站上下載最新的紅外代碼庫，可實(shí)現(xiàn)一鍵發(fā)雙代碼等紅外邏輯控制。PGMⅡ支持3路CR-NET控制總線，可擴(kuò)充達(dá)256個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如觸摸屏、調(diào)光器、電源控制器及音量控制器等)。

6 應(yīng)急移動(dòng)通信指揮平臺(tái)電源保障系統(tǒng)

電源保障系統(tǒng)由外接電纜、配電單元、電源接口窗及系統(tǒng)接地網(wǎng)組成(如圖7所示)[13]。

圖7 電源保障系統(tǒng)連接框圖

6.1 外接電纜與配電單元

(1)配置一根50 m長外接電纜，連接市電電網(wǎng)。

(2)電源動(dòng)力系統(tǒng)采用集中控制分配方式，輸出到各個(gè)用電設(shè)備，并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控[14]。配電控制單元具備以下功能：①分設(shè)備控制功能；②漏電保護(hù)功能；③過流保護(hù)功能。

6.2 電源接口窗與系統(tǒng)接地網(wǎng)

(1)電源接口窗上設(shè)置安裝電源輸入接口、輸出接口、避雷保護(hù)元件和接地端子，并具備以下功能：①市電接入功能；②線路避雷保護(hù)功能；③接地功能。

(2)方艙接地柱通過扁銅帶連接到接地樁上，打入地下的接地樁采用鍍銅圓鋼制作，保持其接地電阻＜4 Ω；采用非封閉型半環(huán)接地母線。根據(jù)需要可設(shè)置信號(hào)地、機(jī)殼地(或安全地)多條接地母線，再與廂體接地柱連接；系統(tǒng)配置接地棒組成接地網(wǎng)，接地樁長度為1.5 m，接地棒選擇具有如下特點(diǎn)：①銅包鋼材料，導(dǎo)電性能好，不易彎曲、不生銹，重量輕、直徑小，便于安裝固定；②棒體上兩個(gè)接地點(diǎn)，容易與其他接地棒或車體互連，構(gòu)成一個(gè)完整的接地體(如圖8所示)。

圖8 接地樁組網(wǎng)形式示意圖

7 結(jié)語

應(yīng)急移動(dòng)通信指揮平臺(tái)是固定指揮中心的延伸和擴(kuò)充，是移動(dòng)的指揮中心，也是應(yīng)急指揮保障體系的重要部分。鑒于我國對(duì)于應(yīng)急移動(dòng)指揮通信平臺(tái)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)制定的滯后，加上各地已建、在建或擬建的現(xiàn)實(shí)，迫切需要規(guī)劃和協(xié)調(diào)，以求其經(jīng)濟(jì)效益避免資源的浪費(fèi)。同時(shí)，建好硬件平臺(tái)后如何結(jié)合應(yīng)用服務(wù)軟件、最大限度地利用和發(fā)揮應(yīng)急移動(dòng)通信指揮平臺(tái)的效能是須重點(diǎn)思考的問題。這對(duì)提高衛(wèi)生事件現(xiàn)場的信息獲取能力、處理衛(wèi)生事件的反應(yīng)能力以及指揮中心的組織協(xié)調(diào)與決策指揮能力具有重要意義[15]。

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