公安專用應急無線視音頻傳輸指揮網的建設

戎 玲，陳代強，蘭世勇

（1.國家安全防范報警系統產品質量監督檢驗中心，上海 200031；2.福建省公安廳科技通信處，福建 福州 350003；3.福清市公安局網安大隊，福建 福清 350300）

0 引言

應急無線視音頻傳輸系統是近年來迅速發展起來的高新技術產品，目前已經被廣泛應用于應急指揮、公共安全、搶險救災事故救援等重大事件的現場活動中，成為一種十分有效的通信指揮保障手段。無線圖像傳輸系統以其反應快速、靈活機動、高效的優勢，實現了對現場的遠程監控和指揮，有效提高了公安機關快速反應、指揮調度、協同作戰的能力，為公安信息化建設提供了有力的技術支撐。

從其技術組成來說，應急無線視音頻傳輸指揮系統是一種綜合衛星通信、公安專網通信、無線視音頻傳輸、計算機網絡以及多媒體技術等多種高科技手段而建立的移動應急指揮通信系統。應急無線視音頻傳輸指揮系統的前端設備，應具有在突發事件現場或某些特定區域快速搭建的特性，從而實現將現場采集的視音頻信號通過無線信道傳輸的功能。系統的安裝使用應方便快捷，從信號采集點到信號接收點的整個傳輸通道應采用獨立的專有信道進行傳輸，以保證在應急情況下系統的使用不受制約。該系統大多以省、直轄市為單位集成建設，其典型組成一般如圖1所示。

為了有效地應對各類突發事件，第一時間為各級黨委和政府提供實時的現場圖像和聲音資料，以便進行快速、高效地應急決策，該系統的建設目標是實現公安部提出的任何地點、任何時間及任何方式都能夠“看得到、聽得見”的“3A”要求。近年來，為實現上述目標和要求，全國各地的公安機關在應急視音頻傳輸系統上都做了一些有益的嘗試，本文結合福建省正在進行的全省應急無線視音頻指揮網系統建設工作，總結和歸納了一些實戰經驗，希望能為各地在系統的選型和建設方面提供有益的建議。

1 在系統建設類型方面的考慮

在建設類型選擇上，應堅持以公安專用無線視音頻傳輸系統建設為主，其他手段為輔的原則，并應遵從結合多媒體、多網融合，實現與其他數據系統無縫對接等原則。其中包含專用網絡、公用網絡及網絡間的互聯互通、網絡間鏈路擁有軟備份或硬件備份等，做到當某一部分網絡遭到破壞時，其備用網絡能夠自動地實現接續。就整體網絡來說要求各種多媒體設備能夠透明地傳輸各種信息。

有線的視音頻傳輸系統建設，局限于網絡布線難、施工周期長等因素；衛星通信則有頻率資源緊張、頻占費用高、使用申請困難、終端設備昂貴等缺點；基于公網的通信方式，受限于其蜂窩式基站及整體網絡的穩定性、可靠性不足的缺點，如在汶川大地震中，所有的公網通信全部中斷。因此，必須建設以公安專用無線視音頻傳輸系統為主，以衛星通信和公網通信為輔助手段，從而建設應急視音頻傳輸系統[3]。福建省公安廳的這個項目，正是以公安專用無線視音頻傳輸系統建設為主，為全省各市縣配備公安專用無線視音頻傳輸設備，省廳和部分區市配備衛星通信，部分區縣配備基于3G公網的圖像傳輸設備，形成了主輔結合、優勢互補的建設格局。

2 系統設備的選擇應符合相關行業標準要求

系統設備選擇的核心是公安專用無線視音頻傳輸系統設備的選擇。福建省公安廳的應急無線視音頻傳輸指揮系統建設，從方案論證初期開始，就充分征求了公安部科技信息化局的意見和建議，依據公安部強制性行業標準《公安專用無線視音頻傳輸系統設備技術規范》（報批稿）進行方案的設計、論證、采購和建設。

在設備的選型過程中，福建省公安廳參照國家安全防范報警產品質量監督檢驗中心（上海）出具的產品檢驗報告，并邀請了數家參加競標的生產廠商進行現場產品功能演示。對實際傳輸的圖像進行存儲回放分析，并接入DLP大屏，進行單屏和多屏放大觀看不同設備的演示效果。實際演示結果表明，檢測報告中的一些重要指標直接反映了最終傳輸視音頻信號的質量水平。該系統采用2 MHz射頻信道帶寬，多級圖像傳輸方式。為了保證縣、市、省多級圖像傳輸質量清晰，在設備選型時應注意如下幾項重要參數和功能要求：

1）系統視頻通道振幅/頻率特性。

系統視頻通道振幅/頻率特性包括發射機和接收機的幅頻特性指標。這項指標越高，傳輸的圖像就越清晰。在信道帶寬2 MHz模式，視頻通道振幅在0.5～5.5 MHz頻段內變化應在+0.5～-3 dB范圍內，圖像就可以輸達到D1格式，且傳輸流暢[4]。

2）視頻編解碼方式。

當用單臺的監視器來查看各種不同編碼格式傳輸回來的圖像時，由于畫面小，不易判斷圖像效果。當投放到大屏上，在圖像放大到12個屏時，有些編碼格式的圖像就會出現圖像邊緣模糊、整體昏暗的現象。而采用H.264編碼格式傳輸的圖像在12個屏甚至24塊屏時，圖像邊緣仍然清晰，亮度變化不大，因此省廳在充分對比之后，選擇了H.264編碼格式傳輸的圖傳設備。

值得注意的是，許多產品都標稱為采用H.264的編解碼技術，但是由于不同芯片的H.264的編解碼技術在具體算法上存在差異，可能導致產品的效果不同，因此必須要確保視頻指標符合行業標準要求，并應通過嚴格的測試。

3）幀率。

系統的幀率不應低于25 f/s(幀/秒)。當系統的幀率低于25 f/s時，接收圖像就會出現馬賽克和拖尾現象。而在突發事件中，不容許頻繁出現馬賽克和掉幀現象的發生。

4）中斷恢復時間。

系統的中斷恢復時間應不大于2 s。處置突發事件時，中斷時間過長可能會失去最好的處置時機。

5）輸入、輸出接口。

設備的輸入、輸出接口應實現多樣化。當前主流的顯示設備大多增加了HDMI、SDI、AV、RJ45等接口，所以系統也應有效地滿足當前的主流輸入、輸出設備和網絡傳輸的要求。

6）自檢功能。

為了利于現場使用過程中的故障排查，圖傳系統設備應具有自檢模式，對工作狀態進行自檢。自檢功能應包含以下內容：

（1）主電源狀態、電池或備用電源欠壓指示功能；

（2）接收信號電平顯示功能；

（3）發射機功率、溫度、視頻連接狀態及編碼方式功能；

（4）接收端傳輸速率指示功能；

（5）接收端誤碼率顯示功能；

（6）解調部分輸出碼流狀態指示；

（7）接收端掃描頻段內干擾功能，并能在規定帶寬內進行參數調整功能。

7）溫度環境的適應性。

系統設備中的車載設備、便攜設備的溫度適應性應至少滿足在+70～-25℃環境溫度下正常工作的溫度環境適應能力，這將直接關系到設備的成本。

3 在建設方案制定上應堅持統一規劃分布實施原則

福建省的應急指揮項目建設是以全省聯動、統一調度為目標，實現建設規范標準統一、使用統一調度、圖像資源多級共享的原則。在項目的設計規劃上，由省廳統一規劃、統一建設。第一期項目是為各縣（市）建設一個基站、一套車載發射接收系統、一套單兵接收系統組成無線圖傳采集傳輸系統，堅持統一規劃，可實現如下目標：

1）聯動指揮。

由于建設標準一致，全省各個地方一旦發生突發事件，縣、市、省三級的公安機關指揮中心可以同時調度同一現場的視音頻資料，實現了多級聯動指揮，避免了因層層匯報而延誤突發事件最佳的處置時機。

2）資源共享、全省范圍內可視化調度。

省廳可以根據突發事件的現場情況，指揮周邊的應急指揮車增援該地區。通過GPS系統和GIS警用地理信息系統，可以準確定位所有指揮車的位置，通過無線專用圖傳系統中的遠程網管系統，實時調度改變部分應急指揮車的設備發射和接收頻率，避免了多輛指揮車的同頻干擾，同時可以傳輸多路圖像到指揮中心，真正實現資源共享。

3）網絡化的遠程管理。

工程建設后，為使設備運行、使用、管理安全穩定，系統采用遠程網管對各基站設備進行遙測、故障判斷和分析，以便充分發揮設備的作用，實現網絡化遠程管理。

4）可擴展性。

實現后續擴容工程的延續性，為后期建設設定了統一框架。在實際使用中，每個縣市建設一個基站顯然不足以配蓋縣市全境，而在統一建設標準后，各縣市在后期的建設中可以根據本地的情況對系統進行擴容，增加基站和設備，從而增加信號覆蓋面，方便與全省的系統進行聯網。

4 在項目實施中堅持精益求精

在項目實施過程中，應注意如下幾個方面的問題：

1）注重系統基站位置的選擇，提高覆蓋范圍。

基站地點的選擇，直接決定了系統的覆蓋范圍。在項目實施過程中，省公安廳專門組織技術力量，對全省各縣市開展了電磁干擾頻譜環境測試。測試采用模擬測試和實發實收測試相結合方案來相互驗證。首先確定基站位置，計算出基站覆蓋范圍，通過測試車輛安裝GPS定位系統，選擇測試路線，在不同的點上計算出信號場強。然后選擇最佳的幾個點，通過架設基站，現場路線測試信號強度，為各縣市選擇最佳的基站位置，確保取得最佳的信號覆蓋效果。

2）建立產品質量管理體系。

由于全省性的項目，設備眾多，并且同類設備可能涉及到使用不同的頻率問題。為做好日常維護和保障，應對系統中每一件產品進行嚴格測試，建立產品檔案，以便在故障時可以追溯源頭，便于維護和維修。

3）其他應注意一些細節問題：

（1）信號干擾問題。

主要是高空的干擾。高空干擾包括外界高功率的無線信號對無線視音頻傳輸系統的干擾和系統自身收發天線之間距離不恰當產生的干擾。并非是接收天線裝得越高，信號就越好，有時接收天線裝得太高，受干擾反而越歷害，只有在安裝天線的鐵塔上選擇合適的位置和高度，才能最低地降低干擾，而這些需要利用頻譜檢測設備在現場進行認真的測試。高空的干擾包括由于電視臺的發射功率大，濾波帶位抑制設備產品質量等原因產生的倍頻干擾，因此同塔天線架設應盡量避開電視臺的發射天線位置，以免接收信號被阻塞、干擾。地面的一些電子設備如家庭的無線報警器，由于產品質量不合格，產生頻率同頻、倍頻干擾，也會造成區該域內系統無法正常使用。

（2）防水問題。

在天線、饋線安裝中，應盡量做好連接器的防水工作，正確規劃天饋線走向，將饋線應盡量以短、直為原則固定好。安裝結束后應用天線駐波儀，測試各天饋線駐波、電纜損耗、電纜長度及其他指標，做好記錄并存儲，創建技術檔案，以便為日后對照、維護提供依據。

（3）系統設備間的連接問題。

在實踐過程中發現，市場上所有可供購置的吸盤天線的吸盤焊點均采用單股銅芯和-3電纜線徑。由于屏蔽系數低、芯線小、單股易斷，不適合車載使用。此外，由于應急指揮車經常高速運行，使用一段時間后會導致焊點虛脫，在多次任務故障之后，導致開路，駐波增大，應采用-5多層屏蔽電纜。應急指揮車的吸盤天線裝車后，要用天線駐波儀器測試，并將測試數據記錄備案。

目前市場上銷售的云臺攝像機與云臺的聯接線質量都不符合高速運行的應急指揮車的要求。一是視頻線和電源線，線芯太小、屏蔽弱、抗干擾能力弱，造成射頻信號和汽車供電電壓電流變化，干擾攝像機傳輸的信號。二是屏蔽線質量不好。由于云臺的經常轉動，屏蔽線的外皮經常磨破，導致線芯裸露，極易受干擾。因此必須注意更換視頻多層屏蔽柔軟電纜，供電電纜應注意采用多股粗線。

（4）鏈路備份問題。

基站與指揮中心除了租用運營商的光纖鏈路之外，還應配置無線備份的鏈路，福建的這一項目為各基站與指揮中心增加了8個E1的微波鏈路，與有線鏈路互為備份，提高了系統的可靠性。

5 在項目應用中堅持以人為本

在所有的信息化建設項目中，都是以應用為目的，而人是應用好壞的決定性因素。在該項目的建設過程中，福建省公安廳真正做到以人為本。一是積極地協調各地公安機關，為中標公司的工程實施人員創造最好的施工條件，解決一些實際困難，使工程人員全身心投入項目建設中。二是要求各縣市公安機關成立項目領導小組，支持項目建設，各縣市公安機關今后具體操作通信指揮車的人員第一時間介入項目建設，以便了解今后應用可能遇到的一些起具體問題，并盡快熟悉設備操作，當項目建設完成移交時，就可以熟練地進行應用，投入實戰。

6 結論

綜上所述，公安專用應急無線視音頻傳輸指揮網的建設工作目前正逐步在全國試點推進，還未形成真正的規模應用，在項目規劃階段應做好充分調研，尤其應注重系統建設類型的選擇論證、建設方案的規范統一、系統設備選型等幾大方面。希望本文能為各地的應急通信保障系統建設工作提供有益的參考。

[1] 張雪麗，董曉魯.應急通信新技術與系統應用[M].北京：機械工業出版社，2010.

[2]孫玉.應急通信技術總體框架討論[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[3]GA/T 669.10—2009，城市監控報警聯網系統技術標準第10部分：無線視音頻監控系統技術要求[S].北京：中國標準出版社，2009.

[4]Digital Video Broadcasting（DVB）.EN 300 744 V1.4.1（2001-01），Framing structure，channel coding and modulation for digital terrestri?al television[S].2001.