4G專網(wǎng)應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)在地震極重災(zāi)區(qū)的建設(shè)研究

姜琪

摘要：傳統(tǒng)的地震集中災(zāi)區(qū)應(yīng)急通信方式主要有背負(fù)式應(yīng)急通訊設(shè)備、海事衛(wèi)星電話、應(yīng)急通訊車等，都或多或少存在某些方面的缺陷，比如背負(fù)式應(yīng)急通訊設(shè)備功率小，信號覆蓋面積小；海事衛(wèi)星電話頻段有限，不能保證大范圍用戶的使用；而應(yīng)急通訊車容易收到環(huán)境的限制，無法深入一線，并且都只能做到“聽得見”，但無法使現(xiàn)場的救災(zāi)指揮人員和現(xiàn)場處置人員實時看到受災(zāi)現(xiàn)場的狀況。筆者立足于地震現(xiàn)場工作，提出通過在地震極重災(zāi)區(qū)搭建4G專網(wǎng)應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)緩解通訊臨時終端的問題，為震后地震應(yīng)急工作的快速、高效開展提供了一條思路。

關(guān)鍵詞：4G專網(wǎng)；應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)；地震極重災(zāi)區(qū)

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）29-0058-02

1 背景

按照災(zāi)害區(qū)域內(nèi)地震災(zāi)害的輕重程度，地震災(zāi)害等級由重至輕一般劃分為4級，即極重災(zāi)區(qū)、嚴(yán)重災(zāi)區(qū)、較重災(zāi)區(qū)和一般災(zāi)區(qū)，其中極重災(zāi)區(qū)的主要特征有：

地震斷裂錯動到地表，山區(qū)大量山崩滑坡，河谷平原區(qū)液化和震陷嚴(yán)重；人員傷亡慘重，大多數(shù)居民失去住所；遭受巨大的經(jīng)濟(jì)損失；木構(gòu)架和土、石、磚墻建造的舊式房屋多數(shù)甚至全部嚴(yán)重破壞或毀壞、未經(jīng)抗震設(shè)計的單層或多層磚砌體房屋多數(shù)中等以上破壞、按照Ⅶ度抗震設(shè)計的單層或多層磚砌體房屋多數(shù)中等以上破壞。在這樣的破壞下，極重災(zāi)區(qū)內(nèi)通信基站基本上損毀殆盡，如果沒有外界介入架設(shè)臨時基站，通訊基本處在一個較長期的中斷狀態(tài)。

地震發(fā)生后，第一時間了解震區(qū)災(zāi)情是一切工作的重中之重，快速劃分出極重災(zāi)區(qū)的區(qū)域范圍的重要性更是不言而喻。“十五期間”“十二五期間”中國地震局先后組織了地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)、國家地震社會服務(wù)工程等項目實施，開發(fā)了基于地震應(yīng)急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的輔助決策軟件，能夠根據(jù)地震臺網(wǎng)中心獲取的震情基本信息以及通過平時調(diào)查研究所掌握的災(zāi)區(qū)建筑物、人口分布、經(jīng)濟(jì)總量等統(tǒng)計資料，估算建筑物的破壞情況、直接經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡情況等，這種方式也叫盲估，但是由于所確定的災(zāi)區(qū)范圍不準(zhǔn)確，相應(yīng)所統(tǒng)計的建筑物、人口數(shù)量也不準(zhǔn)確，此外對災(zāi)區(qū)背景情況（人口分布、建筑物分布情況、地質(zhì)情況）并沒有做到細(xì)分，因此通常還需要地震部門工作人員奔赴現(xiàn)場去進(jìn)行調(diào)查并修正，而在通訊暫時中斷的極重災(zāi)區(qū)，根本無法組織起高效的災(zāi)情評估工作，即使形成了調(diào)查意見，也無法及時報告至后方指揮部，因此，結(jié)合日益發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)通信行業(yè)新技術(shù)解決或緩解這些難題勢在必行。

2 建設(shè)目標(biāo)

地震工作人員在震區(qū)主要工作內(nèi)容為災(zāi)后統(tǒng)計、上報工作及為現(xiàn)場救援提供必要的支持。該文旨在探討建設(shè)一套寬帶應(yīng)急集群專網(wǎng)系統(tǒng)，提供現(xiàn)場人員調(diào)度、視頻實時回傳、現(xiàn)場數(shù)據(jù)回傳等功能，實現(xiàn)以下建設(shè)目標(biāo)：

1）提供基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)，保證地震災(zāi)情系統(tǒng)的正常運行，第一時間將現(xiàn)場情況傳回抗震救災(zāi)指揮部。

2）實現(xiàn)應(yīng)急現(xiàn)場指揮綜合調(diào)度，建成集LTE數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、LTE專業(yè)音視頻集群、多媒體調(diào)度、視頻監(jiān)控、GIS等功能于一體的綜合調(diào)度通信體系。

3）通過技術(shù)擴(kuò)展實現(xiàn)整套系統(tǒng)跨網(wǎng)絡(luò)、跨系統(tǒng)互聯(lián)互通，可通過多媒體調(diào)度指揮平臺實現(xiàn)與應(yīng)急現(xiàn)場各種語音、視頻系統(tǒng)互聯(lián)互通和集中調(diào)度；并實現(xiàn)跨衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，實現(xiàn)與其他應(yīng)急現(xiàn)場的遠(yuǎn)程通信和遠(yuǎn)程指揮。基于語音系統(tǒng)和視頻系統(tǒng)的聯(lián)動調(diào)度，最終形成基于通信系統(tǒng)的體系保障能力。

3 系統(tǒng)組網(wǎng)設(shè)計

該次系統(tǒng)設(shè)計通過4G專網(wǎng)便攜系統(tǒng)提供核心專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，借助3G/4G運營商網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)現(xiàn)場音視頻及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)回傳：

3.1 地震災(zāi)害現(xiàn)場

4G專網(wǎng)集群終端和專網(wǎng)單兵設(shè)備直接通過專網(wǎng)無線信號接入4G專網(wǎng)便攜系統(tǒng)，4G專網(wǎng)便攜系統(tǒng)通過衛(wèi)星通信或運營商3G/4G網(wǎng)絡(luò)與省地震局指揮部之間建立VPN連接，實現(xiàn)音視頻集群調(diào)度、現(xiàn)場音視頻回傳至指揮部。普通智能手機通過MIFI設(shè)備的WIFI網(wǎng)絡(luò)接入4G專網(wǎng)便攜系統(tǒng)，通過衛(wèi)星通信或運營商3G/4G網(wǎng)絡(luò)直接將現(xiàn)場數(shù)據(jù)上傳至國家地震局地震災(zāi)情系統(tǒng)。視頻會議終端和筆記本電腦（安裝V2軟視頻會議終端）通過3G/4G WIFI設(shè)備可以實現(xiàn)與指揮部之間視頻會議功能。

3.2 省地震局指揮部

抗震救災(zāi)指揮部通過衛(wèi)星通信或運營商專線建立與地震災(zāi)害現(xiàn)場之間的網(wǎng)絡(luò)連接。指揮部部署4G專網(wǎng)集群系統(tǒng)調(diào)度坐席調(diào)度機，實現(xiàn)查看現(xiàn)場4G專網(wǎng)集群終端、專網(wǎng)單兵回傳的音視頻，同時與現(xiàn)場4G專網(wǎng)集群終端建立語音群組對講，查看現(xiàn)場終端的定位位置，進(jìn)行指揮調(diào)度。調(diào)度機集成至指揮部中心矩陣系統(tǒng)，將調(diào)度界面和現(xiàn)場音視頻投放到大屏幕顯示系統(tǒng)。

3.3 地震災(zāi)情系統(tǒng)數(shù)據(jù)上報

地震災(zāi)情系統(tǒng)服務(wù)器部署于省地震局機房，智能手持終端通過安裝APP并聯(lián)入互聯(lián)網(wǎng)，可與系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳。災(zāi)害現(xiàn)場普通智能手機均安裝有地震災(zāi)情系統(tǒng)APP客戶端，所采集災(zāi)情信息通過4G專網(wǎng)、衛(wèi)星通信或3/4G無線網(wǎng)絡(luò)、運營商寬帶網(wǎng)絡(luò)上傳至災(zāi)情系統(tǒng)服務(wù)器。

4 系統(tǒng)功能及工作模式

4.1 集群對講

實現(xiàn)語音集群對講，可建立一對一通話及群呼通話，方便進(jìn)行區(qū)域指揮調(diào)度；

實現(xiàn)視頻集群通信下行信道共享，兩個或多個4G專網(wǎng)集群終端間可以進(jìn)行半雙工視頻通信，現(xiàn)場調(diào)度臺可以對手持終端所傳信息轉(zhuǎn)分發(fā)至現(xiàn)場專網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)其他終端。

4.2 地圖定位

現(xiàn)場調(diào)度臺對當(dāng)前區(qū)域所有終端進(jìn)行跟蹤，并在地圖上直觀顯示，可以選擇一定區(qū)域內(nèi)所有設(shè)備進(jìn)行主動呼叫。

4.3 基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)支撐

系統(tǒng)基于互聯(lián)網(wǎng)、微波通信網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)等進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計和功能實現(xiàn)，支持通過掛接不同的傳輸設(shè)備以應(yīng)對復(fù)雜地震現(xiàn)場實際工作的需要，實現(xiàn)現(xiàn)場智能手機、專網(wǎng)集群終端均可實現(xiàn)將災(zāi)情數(shù)據(jù)直接回傳至后方指揮部業(yè)務(wù)平臺。

5 結(jié)束語

近年來，移動通訊服務(wù)快速發(fā)展，通訊基站的數(shù)量越來越多，逐漸形成一個通訊基站網(wǎng)。地震發(fā)生時，強烈的震動可能會對基站的光纖、設(shè)備、機房等設(shè)施造成一定的損壞，從而影響基站的正常運行，導(dǎo)致基站退服，進(jìn)而引起通訊中斷，而且通訊基站退服形成的區(qū)域，與地震烈度圈有很好的一致性。

通過對數(shù)次實際地震的觀察研究，發(fā)現(xiàn)在汶川、魯?shù)椤⒄目h岷縣等地震中，越是靠近震中區(qū)域，通訊基站的破壞就越嚴(yán)重，震前震后入網(wǎng)手機數(shù)量的變化就越大，因此在地震極重災(zāi)區(qū)引入4G專網(wǎng)應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)利于盡快獲取準(zhǔn)確震災(zāi)信息，給政府進(jìn)行抗震救災(zāi)決策提供科學(xué)依據(jù)，以贏得時間迅速穩(wěn)定社會秩序，有效減輕地震影響造成的損失，按規(guī)定的時間和要求完成地震災(zāi)害損失初評估、總評估任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張晁軍. 地震衛(wèi)星通信現(xiàn)狀與解決方案探討[J]. 國際地震動態(tài)， 2018（3）.

[2] 劉希文. 地震信息通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在地震監(jiān)測預(yù)報中的應(yīng)用[J]. 信息與電腦， 2018（7）.

[3] 婁世平. 地震應(yīng)急通信“最后一公里”問題的解決方案設(shè)計[J]. 中國應(yīng)急救援， 2017（2）.

[4] 康江. 河北地震現(xiàn)場應(yīng)急通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 防災(zāi)減災(zāi)學(xué)報， 2017（4）.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】