衛星通信綜合平臺解決方案

航天物聯網技術有限公司

張澍裕 趙學東 董 皓 艾 東

我國是災害多發頻發的國家，根據聯合國公布的數字，全球近年來發生的54起嚴重災害事故中，有8起發生在我國，約占全球的15%。根據國內各職能部門數據統計，僅2017年我國就發生各類生產安全事故5.3萬起、死亡人數達3.8萬人，發生有影響的各類地震810次，森林火災3000余起，草原火災50余起，受害草原面積3萬公頃。此外，各類洪澇、雪災、泥石流等自然災害共造成全國1.4億人次受災，881人死亡，98人失蹤。這些災害造成的損失巨大，對我國的應急管理水平提出了嚴峻的考驗。

2018年，國家應急管理部組建，標志著我國形成了統一指揮、專常兼備、反應靈敏、上下聯動、平戰結合的中國特色應急管理體制，同時也意味著我國的應急管理工作進入新階段。為提高我國防范特大安全風險、防災減災救災的能力，應急管理部對安監、消防、民政、國土、水利等應急領域相關部門的職責進行了整合，加強了各部門之間的集體協作。這些部門擁有各自獨立的管理體系及應急設備資源，為使這些設備資源形成“1+1＞2”的效果，迫切需要建設一個可以融合所有設備資源的綜合管理平臺。

航天物聯網技術有限公司（以下簡稱“物聯網公司”）成立于2017年10月，其前身是中國航天電子技術研究院下屬物聯網技術應用研究院，主要致力于民用智慧化應用和軍隊信息化提升，為客戶提供面向通信系統研制、網絡融合開發、智能總體集成、物聯網應用的全面解決方案。物聯網公司對其應急管理部進行重新整合，融合了原部門多種體制和品牌的通信設備，整合衛星頻率資源，建成功能齊備、統管統控的衛星通信綜合平臺。

一、系統篇

物聯網公司應急管理部現存的主要系統是使用衛星通信地球站（VSAT）搭建的衛星應急通信系統和天通衛星應急通信系統，兩大系統相互獨立，物聯網公司通過對雙方系統進行融合改造，搭建了統一的衛星通信綜合平臺，將2個網絡進行融合，使得雙方的網絡設備互聯互通。

VSAT衛星應急通信系統設置了具有自主知識產權的網控中心，利用TDM/ALOHA網管設備，構建了統一的星狀網管網絡。該系統是對原有系統的升級改造，實現了國產新增設備與原有Comtech設備的融合互通、建新利舊。

應急管理部建設了統一接入服務系統，通過信關站，構建了天通衛星應急通信系統，并連接工業和信息化部應急通信保障中心的各類業務和服務。

衛星通信綜合平臺將分離的VSAT衛星應急通信系統、天通衛星應急通信系統、對講系統和視頻會議系統融合為一體，實現業務綜合和管理綜合，完成應急通信資源的統一管理和統一調度。綜合平臺業務呈現示意圖如圖1所示。

圖1 綜合平臺業務呈現示意圖

VSAT衛星應急通信系統包括中心站、備份中心站及各類遠端站。在應急管理部配置一級網管，作為全網控制中心；改造安全生產應急救援指揮中心衛星站，配置二級網管；改造中國地震應急搜救中心等單位的各類遠端站，配置三級網管；分級控制調制解調器等設備，實現全網統一管理。

VSAT網管系統支持分級管理架構，具有全網狀態管理、衛星資源管理、IP數據接入、衛星通信站網上注冊備案、設備遠程監控、鏈路管理、功率自動控制、拓撲管理、設備運行狀態分析、組網管理、載波監視功能、遠端站點名、衛星資源預約申請等功能，高效管理視頻會議系統、對講系統、現場通信系統等業務傳輸工作。

天通系統包括統一接入服務系統及多種移動終端，支持語音、短信、視頻、IP數據功能，支持天通應急通信專用號段和移動4G網絡；其部署在應急管理部中心站的統一接入服務系統，通過20M專線與天通信關站直連，向衛星通信綜合平臺提供服務訪問接口，實現天通終端管理服務、天通位置信息服務、天通短信功能、天通救援信息服務、天通統一權限管理服務和服務綜合管理等功能。應急管理部的統一接入服務系統通過8Mbit/s專線連接工信部應急通信保障中心，接入其各類業務和服務。

衛星通信綜合平臺包括平臺軟件、衛星語音交換主機、衛星媒體處理中心、衛星視頻融合中心。該平臺采用“集中部署、分級使用”的網絡架構設計，實現對VSAT衛星應急通信系統、天通衛星應急通信系統、對講系統和視頻會議系統的管理綜合業務的融合，具有衛星通信裝備管理、統一位置信息、應急信息發布、現場信息采集、在線會商、衛星通信調度、系統管理等功能，同時為應急管理部的其他業務應用提供數據及開發接口。

二、技術篇

衛星通信綜合平臺融合VSAT衛星應急通信網管系統功能、天通衛星應急通信系統功能、對講系統和視頻會議系統功能，實現統一權限管理和控制。衛星通信綜合平臺整體采用B/S架構，分為數據采集層、數據持久層、核心服務層、應用系統層，并對外提供訪問接口，使用安全管理服務保證該平臺的數據安全。衛星通信綜合平臺的總體架構圖如圖2所示。

圖2 衛星通信綜合平臺總體架構圖

核心服務層作為衛星通信綜合平臺的關鍵組成部分，采用微服務架構風格設計，結合業務維度和技術維度對衛星通信綜合平臺的功能進行服務拆分，使整個平臺成為一個松耦合服務的架構，進而實現平臺功能升級的快速研發和部署維護。核心服務層主要包括WEB服務、服務治理、鑒權服務、GIS服務、網關、接口服務、日志服務、報表服務、音頻服務、視頻服務、文件服務、統一消息服務。

（1）衛星通信綜合WEB服務采用SpringBoot服務端技術和React前端技術實現前后端分離設計，降低前后端的耦合度，提高系統的穩定性和可維護性。通過SpringBoot技術減少代碼工作量，實現服務端功能快速迭代開發。

（2）衛星通信綜合平臺通過Eureka組件和SpringSecurity組件實現服務治理與鑒權服務，提高系統的安全性。

（3）衛星通信綜合平臺通過自搭建的自定義離線地圖，實現平臺的GIS服務，支持實時指揮調度、裝備定位、協同標繪等重要功能。

（4）衛星通信綜合平臺通過搭建視頻流服務器，實現了音、視頻服務在線會商，現場信息實時采集，指揮站與救災前線實時雙向對話。

用戶使用的應用系統層包括衛星通信裝備管理、統一位置信息管理、應急信息發布、現場信息采集、在線會商、衛星資源動態管控、綜合態勢分析、系統管理、衛星通信調度九大應用，應用系統層由利用核心服務層所提供的基礎服務功能組合而成。

除此之外，衛星通信綜合平臺使用OAUTH2標準進行平臺訪問安全認證與授權功能，并且對外使用RESTfulAPI和Websocket方式提供數據訪問和能力輸出，便于向上層平臺同步系統數據，向第三方系統提供對接能力。

三、應用篇

衛星通信綜合平臺使得衛星網絡接入應急管理部指揮信息網，為大型災害事故的應急救援提供了有力保障。與地面網通信相比，衛星通信網絡的長處在于可以抵抗更加嚴重的災害。當地面基站、光纖網絡遭到災害的破壞時，地面通信網絡可能會陷入癱瘓，但是衛星網絡仍然可以正常運行。

該平臺具有以下優勢：一是連接應急救援隊固定站，使事故發生時總指揮可以與事故當地直接溝通，信息不再需要經過層層上報，信息損耗減少，決策層可以根據一線消息做出正確決定；二是連接了車載站，使得決策層的信息獲取途徑得到了極大擴展，不再局限于事故當地救援隊的會議室中；三是連接了固定電話，為視頻會商提供了第二重保障；四是連接了救援手臺，進一步擴大了信息半徑，使得信息可以從車輛到不了的危險地帶直接傳回指揮中心。

當某地出現災情時，當地應急管理部可以在衛星通信綜合平臺中上報災情事件并注明受災范圍。上報信息會實時顯示在該平臺的GIS界面上并不斷閃爍，提醒指揮人員進行處理。通過點擊災情圖標，如圖3所示，指揮中心可以查看災情地點及受災范圍內全部可用的救援站，然后根據情況選取需要的救援站進行視頻或者語音會議，即可直觀看到災害影響范圍及周邊的應急地球站。這種可視化的方式為指揮人員開展救援決策提供了便利。

圖3 上報的緊急事件

使用此平臺，指揮部可以直接使相關站點建立鏈接，并以自身為中繼點，通過衛星通信服務使這些地區的天通設備與衛通設備直接聯系。已經鏈接的站點之間用藍色線條顯示，如圖4所示。GIS地圖兩端以可視化的形式展示站點信息、衛星頻譜、頻譜狀態、數據總覽、入網狀態和實時信息。

指揮部也可以主動建立視頻會商。指揮人員可以指定多個不同類型的站點進入會議，參與救援會商。目前衛星通信綜合平臺已經通過初驗，交付用戶投入試運行。2019年冬天，全國發生多次災害事件，包括礦井滲水、爆炸及火災等，物聯網公司研發的衛星通信綜合平臺提供的在線會商能力在這種情況下經受住了考驗，在各次救援工作中其提供的視頻質量穩定，聲音清晰，表現良好，得到用戶的一致好評。圖5即為某次事故發生后應急管理部指揮中心的各位領導通過衛星網絡同前方車載站緊急連線，部署救災工作。

通過此平臺，應急管理部建立了地面網絡與衛星網絡互為主備的搶險救災指揮系統，豐富 了面對災情時的指揮手段，強化了第一時間獲取事故呈現第一手信息的能力，提升了面對災情的抗風險能力。

圖4 圍繞災區建立鏈接協同工作的3個站點

圖5 某次救援活動實測圖

四、結束語

衛星通信綜合平臺具有快速反應、統一應急、聯合行動、遠程可視化等優勢，可提高政府及各行業部門對公共服務和公共安全領域緊急、突發事件的快速響應和抗風險能力，尤其是在抗震救災、安全生產、應急救援、指揮調度等場合下，可在跨地區、跨部門、跨警種的統一指揮、協同行動方面發揮重要作用。目前，該平臺還存在可靠性和環境適應性需要進一步與用戶需求深度融合，需要進行大量試驗驗證等問題，未來可嘗試應用于公安、邊防、軍用等領域。