公共安全應急通信系統探析

●劉玉藏

(石家莊市消防支隊，河北 石家莊 050000)

公共安全應急通信系統探析

●劉玉藏

(石家莊市消防支隊，河北 石家莊 050000)

通過分析公共安全應急通信系統的構成、現狀及需求，結合目前國內外應急通信技術現狀，從公共安全應急平臺與無線應急通信手段兩個方面探討了公共安全應急通信系統的發展趨勢，通過對相關標準的分析，提出公共安全應急通信的四大技術熱點。

公共安全；應急通信；需求；技術熱點

“面向突發事件的應急機制已經受到國際社會的普遍重視。應急通信是應急機制的重要組成部分，不僅是當前通信領域關注的問題，而且越來越受到政府部門的高度重視。”[1]公共安全應急通信，是政府、公安部門、部隊和承擔公共安全應急通信保障的通信部門用于滿足應對各類突發事件中指揮、信息傳遞、通信需求的重要保障手段，是應急通信中最重要的部分，是平安智慧城市的基礎設施，是應對各種突發事件的生命線[2]。通過研究應急通信的前生今世，筆者發現應急通信技術的發展和應用與突發事件、國家民生的緊急狀態具有緊密關系。可以說，應急通信尤其是公共安全應急通信是服務于突發事件的指揮調度、信息的處置，而突發事件指揮調度和信息的處置是促進應急通信技術發展的最重要的動力。例如：美國“9·11”災難的發生促使各國政府高度重視應急機制的建設，吸取了應急通信設施不足和機制不健全的教訓后，在隨后發生的美國颶風災難時，應急通信無論服務于公共救援還是民眾的通信需求都顯然進行了一場“有把握之戰”。目前國內公共安全應急通信的建設和利用上已獲得長足的發展，衛星、微波、短波、計算機通信、移動通信等系統和設施均在此領域使用，但面對實戰需求還不能做到精準。研究應急通信發展趨勢和技術熱點，尤其是能夠應用于公共安全領域的是需要長期研究和總結的，也是對于國內公共安全應急通信下一步建設方向和機制的建設具有重大意義。

1 公共安全應急通信系統的構成

按照技術領域劃分，目前應用在公共安全領域的應急通信系統主要有應急平臺(計算機通信)、衛星通信系統、短波系統、超短波系統、3G/4G通信系統、GPS+GIS系統、遙感監測系統等。例如作為國家應對突發事件的主要力量之一——公安消防部隊應急通信設施如表1所示。一個完善的應急通信系統以應急平臺為核心，利用不同的接口協議將衛星通信系統、短波系統、超短波系統、3G/4G通信系統、GPS+GIS系統、遙感監測系統等融合為一個功能完善、合理冗余、平戰結合的體系。

2 公共安全應急通信系統的現狀與需求

2.1.1 應急平臺建設

“應急平臺是以公共安全科技為核心，以信息技術為支撐，軟硬件相結合的突發公共事件應急保障技術系統，是實施應急預案的工具；具備日常管理、風險分析、監測監控、預測預警、動態決策、綜合協調、應急聯動與總結評估等功能。”[3]應急平臺建設在我國主要經歷了三個階段：接處警平臺階段、網絡化階段、集成綜合化階段。正在使用的主要有三種模式：以城市為單位集成系統模式、以行業為體系上下貫通模式、混合集成模式。

表1 公安消防部隊應急通信設施

目前國內應急平臺功能齊備，但是在實戰中遠遠沒有達到預期效果。存在的主要問題是：(1)各類系統重開發、輕應用。多個應急平臺在建設初期領導極其重視，大干快上。所上的系統、設備不成熟、穩定性差，甚至還只能算“概念”產品。在推進應用階段，因為“畏難、怕麻煩”等原因對系統不應用，甚至成為擺設。(2)操作復雜是難以達到預期效果的直接原因，“紙上談兵”的應用是根本原因。(3)缺少國家標準、集成“貌合神離”，造成預期設計功能難以達到效果，設備與系統互相掣肘，難以發揮效能。

2.1.2 衛星通信系統、短波通信系統

四川汶川地震后，衛星通信系統建設和短波通信系統建設在公共安全應急救援領域獲得快速發展。目前僅公安消防部隊具有的衛星和短波設備達300余套。這些系統和設備在大連油庫爆炸、秦皇島山火救援和各類演習中上傳語音、圖像視頻、數據發揮了巨大的作用。目前存在的不足是：(1)還不能做到與應急平臺之間的無縫對接，其采集的信息還不能直接進入應急平臺數據庫，作為研判事故資料有效儲存和利用。(2)衛星通信系統和短波通信建設還處于“全而不精”的階段。(3)短波通信系統的抗干擾能力還比較差，未能做到快速組網。

2.1.3 超短波系統、3G/4G通信系統

傳統媒體的盈利主要在于收視率和廣告宣傳，新媒體融合形勢下，要善于整合不同的營銷渠道，包括廣告的宣傳模式、相關產品的推介等，都要采用全新的模式。目前，微信的廣告宣傳采用植入軟廣告的方式，宣傳內容設置專門的文章，有很強的代入情境。借助網紅的個人影響力，對媒體的宣傳形成名流效應。對于營銷策略的整合，還在于與多家媒體的通力合作，雙方信息的共享，降低信息獲得的成本，促進新媒體的迅速發展。借助互聯網技術，不斷更新媒體傳播方式，促進傳媒業的變革。

超短波系統一直是國內應對突發事件指揮調度的主要通信手段。目前主要面臨數字化、平臺接入的問題。而3G/4G通信系統是新興的通信手段。國內多家公司開展了有益的嘗試。但在應急救援應用還存在以下問題：(1)設備未做到“三防”。防火、防水和防爆是公共安全應急救援設備的基本要求，無法做到這些，是設備難以大面積推廣的原因之一。(2)極端情況下通信不能保證。目前的3G/4G通信系統會受到通信運營商基站信號、現場話務流等影響。(3)設備和系統故障率高，操作相對復雜[4]。

2.1.4 輔助設施

應急平臺的其他輔助通信設施，如GPS，主要是與應急平臺的互聯互通、操作的便捷性、實用性做的還不夠好。

2.2 實戰對公共安全應急通信系統建設和應用提出的需求

公共安全應急通信在性能上要求：一是通信的穩定可靠性。首先，要保證在任何環境下都能保證信息交換，其次是要保證在極端情況下至少一種信息的順利交換，一般最低保證語音的交流傳輸。二是高抗干擾能力。例如，幾類主要通信系統失去基站支撐、話務高峰、強磁干擾等。三是終端設備智能、數字化和便攜的需求。四是大數據傳輸能力。五是強大的保障能力。例如強大的續航能力，多種快速獲得電能的方式保障。六是多網融合、自動快速組網能力。公共安全應急通信應用環境惡劣，不可控情況多，這種情況下要么做到專網專用，要么要求設備和系統具有高性能的互通融合能力。

3 公共安全應急通信系統的發展趨勢

應急平臺與多種應急通信手段構成了公共安全應急通信網的三部分：警情獲取部分、公共安全應急通信調度指揮部分和信息處理部分。圖1是應急平臺的一個典型模型(圖片來源于http://www.gsafety.com/plus/view.php?aid=209)。

3.1 公共安全應急平臺發展趨勢

目前國內參與應急救援的重要行業、部門均搭建了公共安全應急平臺。應急平臺建設呈現以下趨勢：(1)標準化、統一的趨勢正在深化。2008年，全國消防系統開始對消防信息化建設標準化，其中一項很重要的成果就是將全國的119滅火救援指揮系統統一平臺、標準化接口。在統一的平臺和標準接口的基礎上，各地可以根據需要進行深度開發和應用。這就將消防系統應急指揮平臺上下貫通，為數據共享和統計提供了便利。2009年，PGIS平臺的使用和2013警務信息共享平臺的建設推進了公安各個警種之間信息和資源的共享。(2)模塊化和結構化是平臺集成的基礎。模塊化和結構化是適應應急平臺建設越來越復雜、功能越來越多、對平臺的運行速度、數據提取速度、穩定性要求越來越高的需求。同時也適應目前應急平臺開發建設時間長的現狀。可以做到成熟一個模塊上一個模塊，成熟一個應用投入運行一個應用。(3)智能化和網絡化的趨勢。智能化的應急平臺是建設者和使用者一直的目標，目前應急預案調用、天氣、警情統計、出動車輛的自動監控都能做到智能化。網絡化是智能的基礎，目前應急平臺的網絡化已經可以無障礙的覆蓋到應急救援現場。(4)物聯網技術和云計算技術正在成為熱點。基于ICT(Information and Communications Technology)技術的物聯網已經在應急救援物資調用、現場資源統計和管理等方面起到作用。而云計算技術是提高應急平臺運行速度、提高資源利用率的有效辦法。(5)GPS技術的發展促進地理信息系統的深度應用。目前在應急平臺上監控目標的地理信息的精確度獲得大幅提高，同時地理信息的表現手法也更加豐富。例如：在部分城市的PGIS系統對監控目標可以提取地圖坐標和地理位置的描述，也可以提取目標地理位置語音描述和立體的地理信息顯示，還可以顯示三維信息。

圖1 公共安全應急平臺模型

3.2 無線應急通信手段發展趨勢

衛星、短波、超短波、3G/4G等無線應急通信手段結合遙感、監測、圖傳和智能分析等技術構成了現場的調度指揮和信息、資源共享系統[5]。超短波是傳統的應急通信手段，目前在應急救援現場也具有不可替代的作用。衛星、短波和3G/4G通信技術正在被大量的用于公共安全應急領域，其技術和應用趨勢也在發生著顯著的變化。圖2是公共安全應急指揮調度系統模型(該圖參照LTE演示者提供的演示系統繪制而成)。

圖2 公共安全應急通信調度指揮系統模型

3.2.1 衛星通信系統、短波通信系統應用趨勢

衛星通信系統和超短波通信系統是應對地震等極端情況的有效應急通信手段。目前衛星通信Ka頻段高通量(HTS)正在成為應急通信建設和應用的主要方向。在實際使用中衛星通信設備也正在向數字化、小型化發展。短波通信研究專家李龍江認為：短波通信正在向自適應數字通信、高速調制解調、有效抗干擾和智能組網的方向發展。

3.2.2 超短波系統、3G/4G通信系統應用趨勢

目前應用于國內公共安全應急救援的超短波系統主要有：350兆TETRA和PDT系統、iDEN、GT800和GoTa數字集群系統。350兆模擬系統和其他超短波模擬系統處于維持運行、逐步取代的現狀。超短波設備常規通信系統的數字化進程要快于集群系統[6]。從長遠發展來看，以PTT/PoC/PTM/PTS為軸心的具集群功能的3G/4G通信技術是應急救援現場主流通信調度發展方向。這是因為：(1)3G/4G通信系統具有更豐富的資源可供利用。3G/4G為公眾服務網絡，其開發的設備類型豐富，與應急平臺、遙感設備、監控設備等具有更好的兼容性。(2)3G/4G通信網絡可以提供更完備的功能。3G/4G通信網絡可以便利的提供語音、視頻、圖像、數據的傳輸。(3)3G/4G網絡可以采用租用，不需投入大量的資金架設基站。

3.2.3 GPS+GIS系統、遙感監測系統等輔助設施應用趨勢

GPS提供地圖虛擬實景、語音提示和基于網絡的各種服務為GIS系統提供更豐富的應用提供可能。高效的格柵-矢量轉化算法為GIS系統提供了更好的空間數據管理方法。GIS系統微機化應用、智能化發展和與遙感監測系統的結合使系統現場效能更強。遙感系統與視頻監控系統的智能分析是該系統應用的新趨勢。

4 公共安全應急通信標準化和技術熱點

從事應急通信相關標準研究的國際標準化組織主要有ITU-R,ITU-T,ETSI,IFTF以及美國、日本、中國、德國等國家的標準研究組織機構[7]。ITU-R(國際電信聯盟無線通信組)主要研究應急通信在預警和減災中的應用。目前現行有效的有4個標準，預發布標準1個。現行有效和預發布的標準是關于406.0-406.1MHz頻段和衛星相關研究的。ITU-T(國際電信聯盟遠程通信標準化組織)主要開展國際緊急呼叫和網絡支持應急通信能力增強方面的研究。目前現行有效的有21條，被替代的有1條。現行有效的主要是與國際應急首選方案相關。其中ITU-T Y.1271演進中電路及分組交換網絡支持應急通信的網絡要求與功能結構為2014年7月1日發布替代2004-10-01版本。

中國通信標準協會(CCSA)的“應急通信特設任務組(ST3)”對不同緊急情況下應急通信基本業務需求、區域空間應急通信系統研究、“高空基站系統設備技術要求”“天地一體應急移動通信體系研究”“抗災超級基站系統設備技術要求等項目開展研究。國內一些與公共安全相關的研究機構也對公共安全應急通信展開研究，由國家機構和研究機構發布國家標準和行業標準。例如：GB 50313-2013、GB 50401-2007、YDB 030-2009、YDB 087-2012、YDB 125-2013。

公共安全應急通信系統作為通信技術的一種應用，標準的制定、技術應用發展方向，應該以應對突發公共安全事件的需求為導向、為目的。通過對公共安全應急通信技術的持續關注，以下正在或者將成為技術熱點：(1)公共安全應急通信的標準將成為持續的熱點。隨著公共安全應急通信從傳統的語音通信向多媒體通信發展，從模擬通信向數字通信的轉化以來，大量的技術和設備在國內外涌現，并經過幾年的發展，形成真正適應需求的產業，目前急需各類技術、功能、端口等的標準化、規范化。(2)高兼容性的平臺將成為下一個熱點。高兼容、高性能的平臺是解決多個廠家設備共用、增加客戶自由度等問題的鑰匙。(3)與智能化相關的技術仍然是熱點。目前高清晰語音和視圖、高速率分組數據交換技術獲得快速發展，在此基礎上的設備小型化、端口優化等還有很大的空間。算法的優化將數據的壓縮比提高將為利用公網的用戶節省更多的費用和時間。(4)智能、標準的通信設備桌面應急報警終端是公共安全應急通信系統的一大突破口。

[1] 陳兆海.應急通信系統[M].北京:電子工業出版社,2012.

[2] 王成.公共安全應急通信技術綜述[J].科技信息,2009,(27).

[3] 范維澄，袁宏永.我國應急平臺建設現狀分析及對策[J].信息化建設,2006,(9).

[4] 常冬友,封穎.公共通信系統發展現狀與展望[J].信息化研究,2011,(6).

[5] 孫秀斌.幾種公共安全應急通信手段現狀分析及公共安全應急通信體系發展探討[J].科學大眾·科學教育,2012,(6).

[6] 朱春光.重大突發公共事件應急無線電通信管理研究[D].天津：天津大學,2012.

[7] 楊然,門汝靜.國外公共安全應急通信歷經考驗走向成熟[J].世界電信,2008,(6).

Analysis on Public Safety Emergency Communication System

LIU Yu-cang

(ShijiazhuangMunicipalFireBrigade,HebeiProvince050000,China)

This paper analyzes the public safety emergency communication structure, status and needs. According to present situation of current emergency technology at home and abroad, this paper studies the developing trend of the public safety emergency communication system by means of its public safety platform and its wireless emergency communication methods; and it puts forward four hot topics of technologies by analyzing certain related standard.

public security; emergency communication; requirement; hot topics of technology

2014-11-26

劉玉藏(1975— )，女，河北衡水人，高級工程師。

D631.6; TN92

A

1008-2077(2015)02-0021-04