地震現場應急便攜式單兵通訊系統的建設與應用

康現棟，鄭立夫，譚慶全

（北京市地震局，北京 100080）

0 引言

當地震發生后，現場的第一手資料至關重要，后方指揮中心可以根據現場資料及時做出決策，指揮地震現場救援及災害評估調查等工作快速開展。而現場資料的回傳需要地震現場網絡信號的支持，因此快速高效地建立地震現場網絡環境尤為重要。現場工作隊趕到現場不但面臨復雜的工作環境，同時還將面臨復雜的通訊環境，災區能夠提供什么樣的網絡環境是很難預料的[1]。通過地震現場應急經驗總結和歷史地震應急結果統計分析，不同震級的地震分別會造成災區通訊擁擠、堵塞、部分中斷甚至完全癱瘓[2]。

北京歷史上曾發生過多次破壞性地震，未來地震對北京可持續發展的威脅不容忽視。北京承擔著首都的核心功能，對于可能發生的中小地震或破壞性地震如何采取有效的通訊連接應對措施，為決策者提供有效直觀的信息，提高應急處置能力，保障首都的地震安全十分重要[3]。

在災害性地震發生后地震部門要在地震現場建立應急指揮部指揮現場應急工作，而現場應急指揮系統主要擔負著現場地震災害調查與損失評估、流動檢測、現場會商、地震科學考察等一系列工作，所有的結果和數據都需要通過文本、圖片、語音和視頻方式傳回后方指揮中心，等待后方的分析、決策和統一調配。因此現場應急指揮部必須與后方指揮中心搭建一套信息通道，以保障所有工作的正常進行[6]。而正常的信息通道需要現場能夠提供良好的信息通訊網絡和通暢的視頻會議系統，另外現場通訊的搭建還必須滿足迅速快捷，可靠高效的要求[1]。因此，現場通訊人員快速選擇通訊方式并高效利用視頻會議系統建立通訊連接至關重要。

目前國內外對地震現場應急通訊系統集成研究比較成熟，開發研究了應急通訊集裝箱、應急通訊車及多人聯動衛星通訊系統等大型應急通訊系統，以保證地震現場應急工作的通信需求。其中應急通訊車或集裝箱最大優勢是將網絡系統、現場辦公系統、音視頻處理系統、衛星通信、供配電系統和無線語音系統等都集成于車內或箱內，地震應急時可以直接開到地震現場，提供一個良好的臨時現場指揮部，與后方指揮中心建立一個完整的通訊鏈路，實現信息互通[4-5]。但由于通訊車或集裝箱體積和重量比較大、建設費用昂貴、操作維護占用人員多等特點，導致其應用限制較大。多人聯動衛星通訊系統目前集成衛星通信、視頻會議系統、辦公系統、打印機、攝像語音等設備，結合多人聯動機制，實現地震現場與后方指揮中心的互聯互通，而該系統設備分類較多，系統搭建組裝時間較長，且需多人聯動操作等特點，降低了現場應急的快速性。以上三種通訊系統多適用地震頻發及移動信號無法全覆蓋的地區，而針對北京及其他地震較少但移動通信全覆蓋的大城市，有必要根據區域特點建立快捷便攜的單兵通訊系統來滿足地震應急工作需求。

目前針對地震現場應急的便攜式單兵通訊系統研究較少，其研究主要集中在便攜式衛星通信系統的集成上，如BXZ-0608 便攜式應急通信系統及MCB 便攜式應急調度系統等，而忽略了視頻會議系統及智能終端的有效集成。本文通過便攜式衛星系統、視頻會議系統及智能終端的有效集成，建設北京市地震局應急指揮中心便攜式單兵通訊系統，并結合北京實際區域特點，探討該通訊系統的應用效果。

1 現場通訊系統建設概況

北京市地震局應急指揮中心現場通訊系統經過近20 年發展建設，主要圍繞以3G/4G 或衛星的通訊方式，配合會議系統平臺與后方指揮中心建立通訊連通的發展模式，建設一套多人聯動操作的現場通訊系統（傳統通訊系統）。總結發展歷程，主要有兩個階段的系統建設。

1.1 第一代通訊系統建設

2000—2010 年，通訊系統以海事衛星通訊為主，構建現場網絡，將地震現場資料以文本、圖片、語音的方式傳輸給指揮中心。由于老一代海事衛星的帶寬限制，無法做到現場視頻影像的實時傳輸共享。其主要流程圖如圖1 所示。

圖1 第一代通訊系統流程圖Fig.1 The flow diagram of the first communication system

1.2 第二代通訊系統建設

2010—2018 年，為解決現場視頻影像無法實時傳輸共享的問題，對第一代通訊系統進行升級，購置新型海事衛星EXPLORER 700 終端，并配備高性能“松下Toughbook”三防筆記本安裝新型視頻會議系統，實現了現場視頻的實時共享傳輸。除海事衛星外，還配備3G/4G 的通訊方式，建立多種方式的現場通訊網絡，其組網拓撲圖如圖2 所示。基于此通訊系統可以將現場資料通過文本、語音和視頻等方式傳輸給后方指揮中心，同樣指揮中心也可以實時指揮調度、發布決策命令等，基本實現地震現場與后方指揮中心的互聯互通。

圖2 第二代通訊系統組網拓撲圖Fig.2 The network topology of the second communication system

2 便攜式單兵通訊系統建設

2.1 系統簡介

地震發生后為保證地震現場能快速地與后方指揮中心建立通訊連接，需現場通訊人員在第一時間出發趕赴現場，而由于通訊設備繁多及人員住址比較分散，導致通訊組出發時間的延誤，進而延緩后方指揮中心拿到地震現場的第一手資料的時間。基于此，北京市地震局應急指揮中心將傳統現場地震系統進行升級，建立便攜式單兵通訊系統，極大的方便了現場通訊的出隊和與后方指揮中心建立連接的效率。

便攜式單兵通訊系統精簡了傳統通訊系統的現場辦公系統及影像設備，增設單人可便攜操作的手機終端，極大地減少系統搭建的時間，其組網拓撲圖如圖3 所示。現場通訊可選擇4G和衛星的通訊方式，根據地震現場實際情況，選擇合適通訊方式，建立有效網絡環境。通過VPN 在公用網絡上建立專用網絡實現虛擬互聯，選擇V2 Conference 視頻會議系統（簡稱“V2 視頻會議系統”）與后方指揮中心建立通訊連接，實現與指揮中心的語音、視頻實時聯絡，文件傳輸共享等功能，將地震現場收集到的災害信息回傳給后方指揮中心，為后方指揮中心現場指揮、決策部署提供技術支持和保障。同時現場工作隊也可通過通訊系統音視頻的互聯互通直接聽從后方指揮中心的統一調配和指揮，提高地震現場工作的時效性。

圖3 便攜式單兵通訊系統組網拓撲圖Fig.3 The network topology of the portable individual communication system

2.2 系統優勢與不足

相較于傳統通訊系統，便攜式單兵通訊系統具有以下優點：

（1）箱體集成設計、輕便移動性好，便于快速出隊安裝，建立現場通訊連接；

（2）單兵操作、快速出隊、通訊高效，便于節省人力、物力，投入地震現場其他工作中；

（3）結合北京實際區域網絡特點，選擇4G信號為主，海事衛星信號為輔的通訊方式，極大地精簡了通訊設備，提高通訊效率；

（4）提供文本、語音和視頻等多種業務通訊服務，實現實時視頻影像、語音通話和數據文件的信息傳輸共享功能；

（5）通訊質量高，語音質量、視頻影像清晰，可靠性好；

（6）費用低廉，性價比較高。

當然，便攜式單兵通訊系統在應用上也存在一定的局限性，如遇到地震現場的電力供應、惡劣現場環境及特殊天氣時，單兵通訊系統很難保證與后方指揮中心的通訊鏈路暢通，需要針對特定場景配備相應輔助設施完善單兵通訊系統。

2.3 系統應用模式

地震應急或演練都需要現場通訊人員攜帶通訊設備快速到達地震現場，而因震級、現場網絡環境等不同，開展現場通訊需求而選擇配備的通訊設備也各不相同，因此有效利用地震現場通訊系統的應用場景，選擇最合適的通訊設備，將大大提高地震應急現場通訊的效率。本文結合北京實際區域特點，選擇不同的網絡環境和連通設備，梳理針對便攜式單兵通訊系統的幾種應用模式，如表1 所示。

表1 單兵通訊系統應用模式

3 便攜式單兵通訊系統實際應用案例

3.1 地震應急

當地震發生在北京及周邊地區，并達到應急響應級別時，現場通訊組迅速出隊趕赴地震現場，根據單兵通訊系統對應的應用模式，選擇合適的通訊設備和通訊方式，與后方指揮中心建立通訊連接，配合指揮中心完成地震應急工作。

2019 年4 月7 日與4 月14 日，北京市海淀區和懷柔區分別發生2.9 級和3.0 級地震，北京市地震局立即開展應急工作，現場通訊組第一時間趕赴地震現場（震中位置），由于地震現場4G 信號較好，選擇手機通訊終端V2 視頻會議系統的通訊方式，將現場工作組與當地政府部門領導討論地震災害評估調查方案的實時畫面傳輸給后方指揮中心，聽取指揮長指揮調度，取得圓滿成功。如圖4 所示現場與指揮中心視頻連接畫面。

圖4 地震現場與指揮中心視頻連接畫面Fig.4 The video screen between earthquake site and command center

3.2 地震模擬演練

北京市地震局應急指揮中心每月進行一次月度地震應急全流程演練，現場通訊組選擇4G和海事衛星的通訊方式，分別與后方指揮中心建立視頻連通，服從指揮中心調度。除此之外，還參與局內地震應急演練、華北區域季度演練、全國地震應急演練等不同形式的地震應急演練，保證了地震現場與后方指揮中心的通訊音視頻互聯互通。如圖5 所示2019 年某月地震應急演練現場通訊連接畫面。

圖5 月度地震應急演練通訊視頻連接畫面Fig.5 The video screen for monthly earthquake emergency drill

4 討論

結合北京實際區域特點建設的便攜式單兵通訊系統，在北京實際地震應急和演練中起到重要作用，大大提高了地震現場的通訊效率，相比傳統通訊系統具有很明顯的優勢。但也存在一定的不足，主要表現在以下兩個方面：

（1）北京地區未來具有發生大震的可能性，而單兵通訊系統在較大地震、現場環境復雜、電力供應不足及惡劣天氣等方面存在短板，通訊時間、速度及質量方面有所延誤，必要時需要配備相應配套設備輔助通訊。

（2）目前單兵通訊系統配備BGAN700 海事衛星終端，其操作經過架設、對星、連接等繁瑣步驟，不易操作；而海事衛星達到的最高網速為256K，當天氣惡劣和特殊需求時無法滿足與后方指揮中心文本資料、音視頻的互聯互通，必要時需升級海事衛星終端。

5 結語

地震發生后現場通訊人員攜帶通訊裝備第一時間趕赴現場，繁重的通訊裝備和復雜的環境都將影響通訊網絡建立，適當精簡設備有利于快速高效地搭建現場通訊。隨著網絡技術發展，越來越多的通訊方式和網絡技術也能較好的保證地震現場與后方指揮中心的通訊連通。北京市地震局應急指揮中心根據北京實際區域網絡情況，選擇以4G 網絡為主，海事衛星網絡為輔的通訊方式，精簡設備與人員，建設便攜式單兵通訊系統，能較好的發揮北京區域網絡特點，高效地搭建現場通訊網絡，與后方指揮中心及時視頻連通，實現文件傳輸、語音、視頻實時共享。現場臨時指揮部通過單兵通訊系統實現與后方指揮中心互聯互通，及時回傳地震現場資料，并服從后方指揮中心的統一調配和指揮。便攜式單兵通訊系統有效提高地震現場應急工作效率，也為后方指揮中心現場指揮、決策部署提供技術支持和保障，在震后應急與模擬演練中都發揮了重要作用。