新一代應急指揮調度通信系統研究

范 楷

（江南電子通信研究所，浙江 嘉興 314033）

0 引言

當發生嚴重地震、洪水、臺風、人為破壞時，公眾通信系統由于電力中斷，基站倒塌，光纜斷裂等原因，導致公眾網通信中斷，且大部分公眾網通信設施處于災害中心，難以及時恢復，災情信息無法上傳、救災指令無法下達，而延誤應對救災、救險的寶貴時間，造成財產或公共安全的重大損失。1995年1月，日本的7.3級的“阪神大地震”，2005年8月底席卷美國南部三個州的“卡特里娜”颶風，2008年5月發生在中國四川的8.0級“汶川大地震”[1]，公眾網絡全面癱瘓，缺乏必要的應急通信手段，而使災區成為信息孤島。因此，當發生嚴重災害時，救災指揮通信不能依賴于公眾通信網。

如何在公眾網通信中斷的情況下，在最短時間內重新建立可靠有效的通信體系，持續保障基本通信鏈路的暢通，高效準確的上傳和下達信息；如何通過動態或靜態圖像的方式獲取災區現場信息，同時與氣象、資源等部門最大程度的共享和交流信息；如何在已有應急預案的前提下，參考獲取的實時信息，根據分析和決策系統，迅速做出應急措施。這些問題是否能解決，是否能很好的解決，對政府機構應對重大災害、災難和各類緊急事件時，減少人民生命財產損失，穩定局面將起到關鍵性作用。

新一代應急系統的研發應基于通信可靠、快速有效、指揮分級、信息共享、輔助決策的原則，融合衛星通信技術、第三代數字通信（3G）寬帶通信技術[2]、超短波寬帶調制、傳輸及組網技術、視頻采集和處理技術、現場監測、數據采集和分析技術、輔助決策系統[3]、地理信息系統、公眾通信網智能網關等，通過命令部署、現場指揮、實時溝通、目標跟蹤、決策分析等手段，為政府機構實施搶險救災提供最可靠、有效的保障。

1 國內外研究現狀

國內的應急通信系統發展較晚，目前主要有以下幾大類：

窄帶數據、傳真、話音業務為主的中距離傳輸應急系統，主要是作為地區內數據采集點到地區中心站之間的應急通信，比如衛生系統，110警務系統等。

圖像采集，監視為主，服務保障為主的應急通信系統，主要作為大型活動的定點監測和數據傳輸備份。比如大型活動安保或現場監視系統。

遠距離通信和話音傳輸為主的衛星應急通信系統，主要作為小分隊搶險救災使用。比如“汶川大地震”中某野戰部隊配發的海事衛星便攜終端。

話音和數據業務為主，數字集群通信為核心的調度指揮系統，主要作為應急情況下，各部門之間調度協調。比如中小行動單位搶險救災時各部門之間協同。

美國政府目前正在使用和裝備的應急指揮通信車，配備了區域寬帶通信系統，車載辦公系統，雙備份衛星系統，以及與消防、警察等系統互聯互通的無線子系統[4]。

2 新一代應急指揮調度通信系統的特點

面對多樣的救災環境，復雜的突發情況，應急調度指揮通信系統將承擔區域指揮中心，區域通信中心，分布式信息節點的任務。新一代應急指揮調度通信系統應具有如下特點：

具有完整的，分層次的，高效的指揮體系。

作為地區級搶險救災指揮中心，需要隨時保持和上級政府的聯系，將了解到的情況迅速向上級政府報告并抄送相關部門及當地駐軍機關，并及時接收上級的指令和部署；同時需要指揮、協調本區域內的人員，組織搶救傷員，搶修設施，探明情況，疏散群眾；而且還要及時和相關部門溝通，以獲取本地區內的各類氣象、物資、地質、水文等信息，并與相鄰地區保持協同、協作。

面對如此繁雜、多樣的情況和事務，必須要有一個分層次的指揮體系，大家各司其職，保證工作順利有效的進行，而應急指揮調度通信系統的設計也要為這個體系量身定做。

該系統所采用的層次化應急指揮體系如圖1所示。

具有平臺開放，支持多種接入方式的特征，具有實時圖像、現場數據的采集、處理和傳輸能力。

①多種接入方式，從目前美國、日本等應急體系完善的國家已有的經驗看，新一代的應急指揮通信平臺應該是一個無線通信為主的，結合多種通信手段的支持寬帶業務的、開放式的平臺，僅僅依靠一兩種通信方式，只能傳輸窄帶話音、數據的平臺將無法應對和處理各類情況；

②平臺開放，目前國內已有的應急指揮系統正是由于缺乏多種通信手段的備份，而且多使用相對封閉的技術體制，使得其各自為戰，實用效果差強人意，使用、維護、升級難度大，互聯互通困難；

③實時圖像處理和傳輸，圖像實時圖像的采集和傳輸能夠使指揮中心及時準確地了解處于災害或突發事件現場的實際情況，并有效溝通和聯絡指揮中心和現場人員。

④現場數據采集和處理，由于情況的復雜性，往往需要收集一些現場數據，比如水質狀況、水位、有毒氣體種類及濃度、巖石樣本資料等，因此增加一些必要的現場監測手段和分析工具將對指揮中心決策起到重要作用。

圖1 層次化應急指揮體系

應急調度指揮通信系統如圖2所示。

圖2 應急調度指揮通信系統

（1）具有擁有信息共享，信息分析，輔助決策能力

應急指揮調度系統作為搶險救災或應對突發事件時的指揮中心，必須要有大量相關的信息、數據、資料作為決策和判斷的依據，而要完全依靠指揮中心來采集、處理這些，顯然是不經濟，也是不現實的，必須要實現多系統、多平臺聯動，要保證指揮調度中心能充分共享各部門信息，與各部門之間溝通順暢。

大量的信息、數據匯總后，自動對這些信息分類、過濾、處理、顯示、儲存、回放，同時結合預案，自動提示操作或工作流程，生成可供指揮中心決策使用的方案或指令，輔助指揮中心高效、快速、科學的做出決策。

所以新一代指揮調度通信系統必須是一個具有數據共享能力，信息分析能力和輔助決策能力的綜合平臺。

（2）具有子網協調調度功能

災害或突發事件現場必然是情況復雜，千變萬化的，需要合理調度現場人員、物資，協調各個救災隊伍工作，安排群眾有序疏散，組織重要部門快速撤離，保障特殊物品及時處理等等，下達緊急指令必須優先使用資源，幾個小隊協同時需要保持互相聯絡，重要信息需要向全體廣播，特殊情況處理需要幾個部門與指揮中心召開現場會議，關鍵節點信息要求實時監控不中斷，某只救援小隊的行動需要越過地區級，由再上一級指揮中心直接指揮……

這些功能的實現要求系統下屬各子網內用戶通信支持優先級設置，支持指定通信用戶組，支持可編程、預編程會議，支持熱線功能，支持消息廣播、組播，支持越級指揮功能。新一代指揮調度通信系統必須是一個協調調度能力的統一平臺。

（3）能快速架設，保障可靠，具有抗毀能力

由于災害或突發事件的特殊性，這是一場與時間的賽跑，在行進過程中，由于路況復雜性，可能還需要穿越水域，山地，陡坡等等，只有最快的到達現場，最快的架設，最快的開始通信，才能最大限度的發揮系統的功能和效用。同時其系統本身也應具有設備堅固耐用，可靠性高的特點，同時具備自動定位，自動較時，遇險自動發送求救信號的能力。

3 新一代應急指揮調度通信系統組成及功能

系統組成由7大部分組成如圖3所示。

圖3 應急指揮調度通信系統組成示意

（1）指揮調度中心

①負責系統內通信資源動態管理、配置、維護，系統成員狀態監視、管理，通信管理；

②提供本區域內地圖，人員、物資、重要建筑分布，態勢，應急預案；

③錄音、視頻、圖像文件的存儲和調閱；

④提供智能分析和決策系統，對諸如氣象、資源分布等信息分析處理，生成可供指揮員參考的應急措施，并能將預先編制的應急措施以圖形或文字的形式展示給用戶。

（2）本地通信子網

①車載3G移動基站、若干部手持便攜3G終端和一臺公眾網信令網關組成；

②車載移動基站和手持便攜終端采用 3G技術，提供高品質、安全的話音、數據、短信息、圖像業務；

③子網內部實現點到點、點到多點、多點到多點通信。

（3）上級指揮子網

由兩部衛星電話及車載天線組成。

（4）平級通信子網

由超短波電臺及超短波地面接力站組成[5]。

①超短波電臺和超短波地面中繼站配合使用能適應各類復雜的地理環境，通信距離遠；

②超短波電臺要求具有高帶寬，抗干擾能力強。超短波地面中繼站要求重量輕，可背負，能快速展開；

③支持點到點或組網通信；

④支持數字加密技術。

（5）全球定位系統（GPS）

由車載GPS接收機和若干終端GPS接收模塊組成[6]。

（6）語音廣播系統

由一組大功率功放，喇叭陣及一臺全向云臺組成。廣播系統功率 500 W，能進行大范圍的壓制性廣播。適合搶險救援的語音廣播指揮工作。

（7）車載平臺及20 kW柴油發電機。

4 關鍵技術

信息資源整合。本系統中的指揮調度臺承擔系統核心工作，不僅需要完成各種通信網的接入，交換，信令轉發，還要有各類信息交互、共享、處理的能力，為用戶提供最直觀的顯示，并能將各類信息綜合后，通過復雜的算法分析，提出應急解決方案。因此指揮調度臺應該是一個具有學習能力的智能的綜合處理平臺。

為了提供決策的信息支撐，必須建立一個常態的、準確的信息采集機制。同時指揮調度臺要遵循“基礎平臺+用戶定制”的設計準則，使得能方便的為客戶完成定制。

系統良好的擴展性和升級性。為了便于產業化，降低運維成本，提高使用效率，無論是結構、工藝，還是軟硬件平臺，要盡量做到標準化、通用化、模塊化，所有設備的接口都要能橫向兼容，并留有足夠的擴展空間。

5 結語

建立合理的應急通信體系是關系國家安全、民計民生的大事。研究應急通信的特點、網絡體系，要充分利用各種通信手段來保證應急情況下的通信保障，不僅需要考慮通信網絡演進的趨勢性影響，還要利用各種新技術。整合各級政府資源，建立可靠的應急平臺指揮體系，建立完整的應急通信保障體系是當務之急。

全文從如何解決災后指揮、調度、通信的角度出發，對新一代應急指揮調度通信系統的設計思路進行闡述。系統完成后，不僅可以作為應對重大自然災害或災難時的應急通信手段，還可以作為大型活動通信保障設備，稍做適應性改造后還可以作為軍隊、武警、公安、消防、衛生、氣象、地質等系統的野外應急通信保障系統。

[1] 王剛.做好防震減災工作完善公共應急機制[J].決策與信息,2009(03):133-134.

[2] JEAN WALRAND,PRAVIN VARAIYA.高性能通信網絡[M].北京：機械工業出版社，2002.

[3] 汪季玉,王金桃.基于案例推理的應急決策支持系統研究[J].管理科學，2003，16(06)：46-48.

[4] 劉新建.國內外應急管理能力評價的理論與實踐綜述[J].燕山大學學報,2009,33(03):271-275.

[5] 莫思特.基于平流層通信的山區應急指揮通信[J].通信技術, 2010,43(04):37-39.

[6] 黃鷹,陳俊.突發事件應急系統智能移動終端功能設計[J].通信技術,2009,42(03):95-97.