新一代应急指挥调度通信系统研究

范 楷

（江南电子通信研究所，浙江 嘉兴 314033）

0 引言

当发生严重地震、洪水、台风、人为破坏时，公众通信系统由于电力中断，基站倒塌，光缆断裂等原因，导致公众网通信中断，且大部分公众网通信设施处于灾害中心，难以及时恢复，灾情信息无法上传、救灾指令无法下达，而延误应对救灾、救险的宝贵时间，造成财产或公共安全的重大损失。1995年1月，日本的7.3级的“阪神大地震”，2005年8月底席卷美国南部三个州的“卡特里娜”飓风，2008年5月发生在中国四川的8.0级“汶川大地震”[1]，公众网络全面瘫痪，缺乏必要的应急通信手段，而使灾区成为信息孤岛。因此，当发生严重灾害时，救灾指挥通信不能依赖于公众通信网。

如何在公众网通信中断的情况下，在最短时间内重新建立可靠有效的通信体系，持续保障基本通信链路的畅通，高效准确的上传和下达信息；如何通过动态或静态图像的方式获取灾区现场信息，同时与气象、资源等部门最大程度的共享和交流信息；如何在已有应急预案的前提下，参考获取的实时信息，根据分析和决策系统，迅速做出应急措施。这些问题是否能解决，是否能很好的解决，对政府机构应对重大灾害、灾难和各类紧急事件时，减少人民生命财产损失，稳定局面将起到关键性作用。

新一代应急系统的研发应基于通信可靠、快速有效、指挥分级、信息共享、辅助决策的原则，融合卫星通信技术、第三代数字通信（3G）宽带通信技术[2]、超短波宽带调制、传输及组网技术、视频采集和处理技术、现场监测、数据采集和分析技术、辅助决策系统[3]、地理信息系统、公众通信网智能网关等，通过命令部署、现场指挥、实时沟通、目标跟踪、决策分析等手段，为政府机构实施抢险救灾提供最可靠、有效的保障。

1 国内外研究现状

国内的应急通信系统发展较晚，目前主要有以下几大类：

窄带数据、传真、话音业务为主的中距离传输应急系统，主要是作为地区内数据采集点到地区中心站之间的应急通信，比如卫生系统，110警务系统等。

图像采集，监视为主，服务保障为主的应急通信系统，主要作为大型活动的定点监测和数据传输备份。比如大型活动安保或现场监视系统。

远距离通信和话音传输为主的卫星应急通信系统，主要作为小分队抢险救灾使用。比如“汶川大地震”中某野战部队配发的海事卫星便携终端。

话音和数据业务为主，数字集群通信为核心的调度指挥系统，主要作为应急情况下，各部门之间调度协调。比如中小行动单位抢险救灾时各部门之间协同。

美国政府目前正在使用和装备的应急指挥通信车，配备了区域宽带通信系统，车载办公系统，双备份卫星系统，以及与消防、警察等系统互联互通的无线子系统[4]。

2 新一代应急指挥调度通信系统的特点

面对多样的救灾环境，复杂的突发情况，应急调度指挥通信系统将承担区域指挥中心，区域通信中心，分布式信息节点的任务。新一代应急指挥调度通信系统应具有如下特点：

具有完整的，分层次的，高效的指挥体系。

作为地区级抢险救灾指挥中心，需要随时保持和上级政府的联系，将了解到的情况迅速向上级政府报告并抄送相关部门及当地驻军机关，并及时接收上级的指令和部署；同时需要指挥、协调本区域内的人员，组织抢救伤员，抢修设施，探明情况，疏散群众；而且还要及时和相关部门沟通，以获取本地区内的各类气象、物资、地质、水文等信息，并与相邻地区保持协同、协作。

面对如此繁杂、多样的情况和事务，必须要有一个分层次的指挥体系，大家各司其职，保证工作顺利有效的进行，而应急指挥调度通信系统的设计也要为这个体系量身定做。

该系统所采用的层次化应急指挥体系如图1所示。

具有平台开放，支持多种接入方式的特征，具有实时图像、现场数据的采集、处理和传输能力。

①多种接入方式，从目前美国、日本等应急体系完善的国家已有的经验看，新一代的应急指挥通信平台应该是一个无线通信为主的，结合多种通信手段的支持宽带业务的、开放式的平台，仅仅依靠一两种通信方式，只能传输窄带话音、数据的平台将无法应对和处理各类情况；

②平台开放，目前国内已有的应急指挥系统正是由于缺乏多种通信手段的备份，而且多使用相对封闭的技术体制，使得其各自为战，实用效果差强人意，使用、维护、升级难度大，互联互通困难；

③实时图像处理和传输，图像实时图像的采集和传输能够使指挥中心及时准确地了解处于灾害或突发事件现场的实际情况，并有效沟通和联络指挥中心和现场人员。

④现场数据采集和处理，由于情况的复杂性，往往需要收集一些现场数据，比如水质状况、水位、有毒气体种类及浓度、岩石样本资料等，因此增加一些必要的现场监测手段和分析工具将对指挥中心决策起到重要作用。

图1 层次化应急指挥体系

应急调度指挥通信系统如图2所示。

图2 应急调度指挥通信系统

（1）具有拥有信息共享，信息分析，辅助决策能力

应急指挥调度系统作为抢险救灾或应对突发事件时的指挥中心，必须要有大量相关的信息、数据、资料作为决策和判断的依据，而要完全依靠指挥中心来采集、处理这些，显然是不经济，也是不现实的，必须要实现多系统、多平台联动，要保证指挥调度中心能充分共享各部门信息，与各部门之间沟通顺畅。

大量的信息、数据汇总后，自动对这些信息分类、过滤、处理、显示、储存、回放，同时结合预案，自动提示操作或工作流程，生成可供指挥中心决策使用的方案或指令，辅助指挥中心高效、快速、科学的做出决策。

所以新一代指挥调度通信系统必须是一个具有数据共享能力，信息分析能力和辅助决策能力的综合平台。

（2）具有子网协调调度功能

灾害或突发事件现场必然是情况复杂，千变万化的，需要合理调度现场人员、物资，协调各个救灾队伍工作，安排群众有序疏散，组织重要部门快速撤离，保障特殊物品及时处理等等，下达紧急指令必须优先使用资源，几个小队协同时需要保持互相联络，重要信息需要向全体广播，特殊情况处理需要几个部门与指挥中心召开现场会议，关键节点信息要求实时监控不中断，某只救援小队的行动需要越过地区级，由再上一级指挥中心直接指挥……

这些功能的实现要求系统下属各子网内用户通信支持优先级设置，支持指定通信用户组，支持可编程、预编程会议，支持热线功能，支持消息广播、组播，支持越级指挥功能。新一代指挥调度通信系统必须是一个协调调度能力的统一平台。

（3）能快速架设，保障可靠，具有抗毁能力

由于灾害或突发事件的特殊性，这是一场与时间的赛跑，在行进过程中，由于路况复杂性，可能还需要穿越水域，山地，陡坡等等，只有最快的到达现场，最快的架设，最快的开始通信，才能最大限度的发挥系统的功能和效用。同时其系统本身也应具有设备坚固耐用，可靠性高的特点，同时具备自动定位，自动较时，遇险自动发送求救信号的能力。

3 新一代应急指挥调度通信系统组成及功能

系统组成由7大部分组成如图3所示。

图3 应急指挥调度通信系统组成示意

（1）指挥调度中心

①负责系统内通信资源动态管理、配置、维护，系统成员状态监视、管理，通信管理；

②提供本区域内地图，人员、物资、重要建筑分布，态势，应急预案；

③录音、视频、图像文件的存储和调阅；

④提供智能分析和决策系统，对诸如气象、资源分布等信息分析处理，生成可供指挥员参考的应急措施，并能将预先编制的应急措施以图形或文字的形式展示给用户。

（2）本地通信子网

①车载3G移动基站、若干部手持便携3G终端和一台公众网信令网关组成；

②车载移动基站和手持便携终端采用 3G技术，提供高品质、安全的话音、数据、短信息、图像业务；

③子网内部实现点到点、点到多点、多点到多点通信。

（3）上级指挥子网

由两部卫星电话及车载天线组成。

（4）平级通信子网

由超短波电台及超短波地面接力站组成[5]。

①超短波电台和超短波地面中继站配合使用能适应各类复杂的地理环境，通信距离远；

②超短波电台要求具有高带宽，抗干扰能力强。超短波地面中继站要求重量轻，可背负，能快速展开；

③支持点到点或组网通信；

④支持数字加密技术。

（5）全球定位系统（GPS）

由车载GPS接收机和若干终端GPS接收模块组成[6]。

（6）语音广播系统

由一组大功率功放，喇叭阵及一台全向云台组成。广播系统功率 500 W，能进行大范围的压制性广播。适合抢险救援的语音广播指挥工作。

（7）车载平台及20 kW柴油发电机。

4 关键技术

信息资源整合。本系统中的指挥调度台承担系统核心工作，不仅需要完成各种通信网的接入，交换，信令转发，还要有各类信息交互、共享、处理的能力，为用户提供最直观的显示，并能将各类信息综合后，通过复杂的算法分析，提出应急解决方案。因此指挥调度台应该是一个具有学习能力的智能的综合处理平台。

为了提供决策的信息支撑，必须建立一个常态的、准确的信息采集机制。同时指挥调度台要遵循“基础平台+用户定制”的设计准则，使得能方便的为客户完成定制。

系统良好的扩展性和升级性。为了便于产业化，降低运维成本，提高使用效率，无论是结构、工艺，还是软硬件平台，要尽量做到标准化、通用化、模块化，所有设备的接口都要能横向兼容，并留有足够的扩展空间。

5 结语

建立合理的应急通信体系是关系国家安全、民计民生的大事。研究应急通信的特点、网络体系，要充分利用各种通信手段来保证应急情况下的通信保障，不仅需要考虑通信网络演进的趋势性影响，还要利用各种新技术。整合各级政府资源，建立可靠的应急平台指挥体系，建立完整的应急通信保障体系是当务之急。

全文从如何解决灾后指挥、调度、通信的角度出发，对新一代应急指挥调度通信系统的设计思路进行阐述。系统完成后，不仅可以作为应对重大自然灾害或灾难时的应急通信手段，还可以作为大型活动通信保障设备，稍做适应性改造后还可以作为军队、武警、公安、消防、卫生、气象、地质等系统的野外应急通信保障系统。

[1] 王刚.做好防震减灾工作完善公共应急机制[J].决策与信息,2009(03):133-134.

[2] JEAN WALRAND,PRAVIN VARAIYA.高性能通信网络[M].北京：机械工业出版社，2002.

[3] 汪季玉,王金桃.基于案例推理的应急决策支持系统研究[J].管理科学，2003，16(06)：46-48.

[4] 刘新建.国内外应急管理能力评价的理论与实践综述[J].燕山大学学报,2009,33(03):271-275.

[5] 莫思特.基于平流层通信的山区应急指挥通信[J].通信技术, 2010,43(04):37-39.

[6] 黄鹰,陈俊.突发事件应急系统智能移动终端功能设计[J].通信技术,2009,42(03):95-97.