煤礦安全生產(chǎn)應(yīng)急救援衛(wèi)星通信系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

文/屈立新

近年來，衛(wèi)星通信系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)安全事故應(yīng)急救援工作中得到了廣泛應(yīng)用，為救援指揮提供了有力保障。但是，在應(yīng)用過程中，也暴露出了一些亟需解決的問題。為充分發(fā)揮衛(wèi)星通信系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)安全事故應(yīng)急救援工作中的作用，提高應(yīng)急救援信息化水平，對(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)改造十分必要。

一、煤礦安全生產(chǎn)應(yīng)急救援衛(wèi)星通信系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀和存在的突出問題

1.現(xiàn)狀

2011年，國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局 （國家煤礦安全監(jiān)察局）衛(wèi)星地面站建設(shè)完成，同時(shí)依托煤炭企業(yè)和部門建設(shè)了21支國家（區(qū)域）礦山應(yīng)急救援隊(duì)。另外，依托煤炭企業(yè)和部門還建設(shè)了部分中央企業(yè)救援隊(duì)。這些救援隊(duì)伍配備的移動(dòng)衛(wèi)星指揮車達(dá)幾十輛，均使用統(tǒng)一租用的中信衛(wèi)星 “亞7”衛(wèi)星8兆帶寬衛(wèi)星信道。

2.存在的主要問題

（1）沒有衛(wèi)星信道管理系統(tǒng)。無法實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星信道的動(dòng)態(tài)管理、有效分配，無法對(duì)各地隨意占用衛(wèi)星信道的行為進(jìn)行控制，造成應(yīng)急救援需要時(shí)信道被占用，嚴(yán)重影響應(yīng)急救援工作。此外，信道的不規(guī)范使用會(huì)對(duì)其他衛(wèi)星用戶造成干擾，但沒有有效的技術(shù)手段查找干擾源。

（2）衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)單一。除了視頻電視電話會(huì)議外，未充分開發(fā)利用諸如文件傳輸、對(duì)講機(jī)調(diào)度、視頻廣播等衛(wèi)星通信功能。

（3）與部分中央企業(yè)救援隊(duì)伍，以及各省區(qū)自建的救援隊(duì)伍無法互聯(lián)互通。由于部分中央企業(yè)救援隊(duì)以及各省區(qū)自建的救援隊(duì)伍在建設(shè)時(shí)，配置的衛(wèi)星裝備在通信體制、設(shè)備型號(hào)與國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局所確定的不一致，造成無法互聯(lián)互通。

（4）衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)滯后。應(yīng)急衛(wèi)星通信設(shè)備覆蓋面小，大部分省均未配備移動(dòng)衛(wèi)星指揮車。鑒于衛(wèi)星指揮車價(jià)格昂貴，有必要配備一定數(shù)量的更加靈活的便攜衛(wèi)星通信平臺(tái)，以縮短應(yīng)急救援通信保障的響應(yīng)時(shí)間。

（5）租用的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器資源不足。目前，在亞洲7號(hào)衛(wèi)星上租用了8MHz帶寬衛(wèi)星信道。常規(guī)情況下，只能支持同時(shí)2路（2Mbps的速率）通信，遠(yuǎn)不能滿足全國安全生產(chǎn)應(yīng)急救援通信指揮的需要。

（6）衛(wèi)星相關(guān)設(shè)備IP地址設(shè)置混亂，沒有按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，制約了衛(wèi)星設(shè)備的大規(guī)模配備。

二、煤礦安全生產(chǎn)應(yīng)急救援衛(wèi)星通信系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)改造目標(biāo)

對(duì)國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局（國家煤礦安全監(jiān)察局）現(xiàn)有衛(wèi)星地面通信系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)改造后，將實(shí)現(xiàn)應(yīng)急平臺(tái)衛(wèi)星信道的自動(dòng)化管理，衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的通信時(shí)間、頻率和帶寬統(tǒng)一監(jiān)控、管理和分配，徹底消除信道管理混亂帶來的問題；帶寬擴(kuò)至20M，支持不少于同時(shí)8路以上衛(wèi)星站接入，500臺(tái)衛(wèi)星站在線，以滿足通信帶寬需求；實(shí)現(xiàn)以國家安全生產(chǎn)應(yīng)急平臺(tái)為中心，除了與各國家級(jí)礦山應(yīng)急救援基地互聯(lián)互通外，還可與各省（自治區(qū)、直轄市）安監(jiān)機(jī)構(gòu)、煤監(jiān)機(jī)構(gòu)，有關(guān)央企總部、國家級(jí)危險(xiǎn)化學(xué)品應(yīng)急救援基地等事故災(zāi)難應(yīng)急救援相關(guān)各方，音視頻上下貫通、左右銜接、互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)信息共享、數(shù)據(jù)交換。具體見圖1所示。

圖1應(yīng)急救援衛(wèi)星通信系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)改造目標(biāo)示意圖

三、煤礦安全生產(chǎn)應(yīng)急救援衛(wèi)星通信系統(tǒng)優(yōu)化改造內(nèi)容

1．衛(wèi)星站優(yōu)化改造

優(yōu)化改造后的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)可對(duì)本系統(tǒng)的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理，同時(shí)向下兼容手動(dòng)管理模式。

（1）衛(wèi)星通信系統(tǒng)綜合網(wǎng)管設(shè)計(jì)。在已建衛(wèi)星固定站的基礎(chǔ)上，加裝VMS網(wǎng)管系統(tǒng)、DVB調(diào)制系統(tǒng)等設(shè)備，使地面站升級(jí)為網(wǎng)管主站，使衛(wèi)星系統(tǒng)內(nèi)各遠(yuǎn)端站實(shí)現(xiàn)有序管理；另外，可配備頻譜儀以實(shí)時(shí)檢測衛(wèi)星頻譜占用情況；配備一主一備衛(wèi)星功放（BUC）及高頻頭（LNB），以提供更高系統(tǒng)可靠性。

（2）關(guān)口站設(shè)計(jì)。由于國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局衛(wèi)星主站和各個(gè)行業(yè)衛(wèi)星系統(tǒng)所用衛(wèi)星不同，使用的設(shè)備也不相同，無法做到直接互聯(lián)互通。通過在行業(yè)用戶衛(wèi)星通信中心配備符合標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)星小站，將行業(yè)用戶衛(wèi)星通信中心與國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局應(yīng)急救援衛(wèi)星通信平臺(tái)互聯(lián)互通。救援現(xiàn)場的信息通過新建小站轉(zhuǎn)發(fā)，經(jīng)衛(wèi)星兩跳，落地到國家安全監(jiān)管總局應(yīng)急救援衛(wèi)星通信平臺(tái)。見圖2所示。

圖2關(guān)口設(shè)計(jì)示意圖

（3）遠(yuǎn)端站升級(jí)改造。對(duì)目前已經(jīng)入網(wǎng)的上百個(gè)遠(yuǎn)端站進(jìn)行改造，以適應(yīng)主站管理的需要，每個(gè)遠(yuǎn)端站的調(diào)制解調(diào)器升級(jí)，規(guī)范設(shè)備IP地址，加裝DVB接收機(jī)及信道機(jī)。

2．視頻會(huì)議改造

現(xiàn)有D1視頻會(huì)議系統(tǒng)，升級(jí)為1080P高清視頻會(huì)議系統(tǒng)，國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局視頻會(huì)議終端配備為4K設(shè)備，以保證未來發(fā)展需要；另外，增設(shè)一臺(tái)硬件級(jí)視頻會(huì)議MCU，解決現(xiàn)有會(huì)議系統(tǒng)無法多點(diǎn)開會(huì)問題。受衛(wèi)星信道帶寬限制，20M信道帶寬可滿足同時(shí)8路視頻回傳、500路以上用戶在線觀看的需要。

3．對(duì)講機(jī)調(diào)度系統(tǒng)

在衛(wèi)星主站上加裝對(duì)講機(jī)調(diào)度系統(tǒng)，在衛(wèi)星車上新增一臺(tái)數(shù)字轉(zhuǎn)信臺(tái)和衛(wèi)星系統(tǒng)連接，另配置一定數(shù)量帶GPS定位的對(duì)講機(jī)，實(shí)現(xiàn)總局應(yīng)急指揮大廳對(duì)現(xiàn)場對(duì)講機(jī)的調(diào)度，并可顯示對(duì)講機(jī)的實(shí)時(shí)位置；不在指揮大廳的領(lǐng)導(dǎo)也可通過手機(jī)APP實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場對(duì)講機(jī)的指揮調(diào)度，并能觀看手機(jī)傳輸?shù)默F(xiàn)場圖像。

4．在線會(huì)商系統(tǒng)

在救援現(xiàn)場往往需要查詢相關(guān)資料，并和指揮中心的專家討論救援方案，在衛(wèi)星信道上加裝文件傳輸系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)在指揮中心的專家直接把救援方案傳輸?shù)浆F(xiàn)場，現(xiàn)場的照片、圖像等資料也可以傳輸給指揮中心的領(lǐng)導(dǎo)和專家，提高救援指揮的效率。

5．網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備

配合主站改造對(duì)現(xiàn)有衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)升級(jí)以滿足未來5～10年的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，并提高可靠性和安全性。根據(jù)業(yè)務(wù)需要增加：可堆疊48端口千兆網(wǎng)管交換機(jī)一臺(tái)、可堆疊48端口千兆三層交換機(jī)一臺(tái)。

為增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全性，滿足今后增加其他部門衛(wèi)星或地面鏈路接入需要，增加NGFW防火墻一臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)行為審計(jì)及流量回溯設(shè)備一臺(tái)。

6．電源及輔助配套設(shè)備

立足現(xiàn)有機(jī)房環(huán)境限制，遵循改造利舊不作浪費(fèi)的原則，對(duì)現(xiàn)有機(jī)柜進(jìn)行重新合理規(guī)劃，整合設(shè)備空間，可滿足升級(jí)改造需要。