卫星通信在公共安全应急系统中的应用

文 汪春霆 研究员 中国电子科技集团公司54所 副总工程师

1 概述

公共安全应急保障工作是国家安全和社会稳定的基石，是经济和社会发展的重要条件，是人民安居乐业的基本保证，是全面构建社会主义和谐社会必须解决的重大战略问题。

目前，我国正面临经济和社会发展的重要机遇期，同时也是实施我国现代化建设第三步战略部署的关键时期，保持长期和谐稳定的社会环境与安定团结的局面是我国面临的重要任务之一。

自然灾害、事故灾难、公共卫生、社会安全事件一并列为突发公共事件。我国每年因突发公共事件造成的人员伤亡逾百万，综合经济损失高达数千亿元。2003年，我国因生产事故损失2500亿元、各种自然灾害损失1500亿元、交通事故损失2000亿元、卫生和传染病突发事件损失500亿元，共计达6500亿元，约相当于当年我国GDP的6%。由安全问题造成大量的人身伤亡和巨大的财产经济损失，对公众的心理会造成较大的影响，而且会影响社会安定和经济发展。

今后的五到十年，是我国社会经济发展的关键时期，也是各种矛盾的凸显期。各种自然的、社会的和技术的安全风险将交织并存，公共安全面临着更加严峻的形势与挑战。突发公共事件给人民生命和财产带来重大损失，制约国民经济全面协调可持续发展。毋庸置疑，强大的突发公共事件应急处置能力是减小损失、创造良好社会环境的关键。

2 国内公共安全应急系统发展现状

我国对于公共安全及应急联动综合信息系统的关注由来已久。1999年朱镕基总理就提出：在中国的城市也要建立类似美国911应急系统的城市应急联动系统。

2002年1月，广西南宁市建成了我国第一个应急联动中心，该项目总投资1.6亿元，覆盖南宁市辖区10029平方公里的公安110、消防119、急救120、交警122、防洪、护林防火、防震、人民防空、公共事业、市长公开电话等领域的社会应急联动指挥、调度系统。建设内容包括接警中心、处警中心、指挥中心、无线通信平台、无线基站、微波传输系统、现场快速部署应急车载通信系统、市长公开电话网络及其它配套设施。

2003年“非典”之后，北京、广州、深圳、杭州、扬州、成都、重庆等地分别开始建设联动系统。2004年，城市应急联动综合信息系统成为各省市的工作重点，在短短两三个月内，众多城市都开始上马应急联动，公安110报警电话扩容成为全市各类应急电话的联动中心。

2005年国家颁布的《国家突发公共事件总体应急预案》是全国应急预案体系的总纲，进一步强化了建设城市应急综合信息系统的迫切性要求。从此，我国的城市应急平台的建设进入实质阶段。

目前乃至今后一个时期，我国正在和即将建设以国务院应急平台为核心的，覆盖全国31个省、直辖市、自治区、5个单列市和新疆生产建设兵团以及国家各个职能部委的国家应急平台体系，从而形成对全国范围内重大突发公共事件的预防预警、快速响应、全方位监测监控、准确预测、快速预警和高效处置的运行机制与能力。

3 国外公共安全应急系统发展现状

世界主要国家普遍支持公共安全与应急平台体系建设。国际公共安全电子产业走在前列是美、英、法、日等国，其中又以美国雄居霸主地位，占全球产业总数的一半左右。目前，美国这一产业已构建起一个非常完善的推进型的产业链条和产业结构，形成若干个大型跨国企业，集工程安装、网络监控和运营服务为一体。

下面简单介绍美国、欧盟和日本相关应急系统的建设情况。

3.1 美国

3.1.1 国家安全应急准备（NSEP）计划

美国政府早在20世纪90年代初就推行主要是应付自然灾害的“国家安全应急准备”（NSEP）计划（通信网）。

该计划主要有四大组成部分:

（1）商用网络抗毁性（CNS）计划：重建陆地公用交换网PSN受破坏部分的计划，用以增强NSEP用户到PSN的陆地出入口；

（2）商用卫星通信互连（CSI）计划：利用商用C波段卫星的互连，在重要交换节点之间提供替补路由来构建远程公用网；

（3）政府应急电信服务（GETS）计划：在灾害或核攻击发生时，利用商用PSN的资产，为联邦各部委和部门之间提供话音和低速数据的连接服务；

（4）通信优先服务（TSP）计划：为应急通信建立有关优先权的控制、管理和操作框架，保证重要用户优先使用系统、优先恢复系统等特权。

NSEP计划是要在通信系统中嵌入应急容灾功能。这在全国的“未来电信系统”（FTS2000）、国防部的传输网“国防信息系统网”（DISN）、全国的“个人通信系统”（PCS）、全国卫星通信（SATCOM）、陆地移动卫星服务（LMSS）、南卡多莱纳州的应急系统中都得到了体现。

3.1.2 美国联邦应急管理信息系统（FEMIS）

美国联邦应急管理局通过实施“e-FEMA”战略，建立了应急信息系统层次结构模型，不仅使各类应急信息系统的信息资源能得到及时更新，还能促进不同系统之间的信息资源共享，为应急决策过程提供技术支持。

3.1.3 美国紧急报警系统与全灾难报警

3.1.3.1 紧急报警系统

美国的紧急报警系统（Emergency Alert System，简称EAS）建立于1994年11月。这个紧急报警系统与数千个广播电（视）台、有线电视系统以及卫星公司相连，可以在全国紧急状况下向公众传送信息。

3.1.3.2 琥珀警报系统

琥珀警报系统是利用电子邮件和因特网报警的系统，琥珀警报的信息先传到Web站点，然后重新构造成适应不同传媒的信息，包括手机、文件、电子邮件、路标、电视新闻网和紧急事项交流中心。

3.1.3.3 全灾难报警

EAS技术被国家海洋和大气局气象电台（NWR）整合进NWR全灾难网络中。作为广为使用的公共警报系统，NWR播报国家气象服务预报和自然、人为所引起的全灾难报警。NWR采用了与EAS相兼容的信号，这使媒体所用的EAS设备能自动接收和识别NWR的信息。

3.2 欧盟e-Risk系统

欧盟e-Risk系统是一个基于卫星通信的网络基础架构，为其成员国实现跨国、跨专业、跨警种、高效及时地处理突发公共事件和自然灾害提供支持服务， 该系统于2000年建成。

在重大事故发生后，救援人员常碰到通信系统被破坏、信道严重堵塞等情况，导致救援人员无法与指挥中心和专家小组及时联系。基于这种情况，e-Risk利用卫星通信和多种通信手段来支持突发公共事件的管理。考虑到救灾和处理突发紧急事件必须分秒必争，救援单位可以利用卫星定位技术，结合地面指挥调度系统和地理信息系统 , 对事故现场进行精确定位，在最短的时间内到达事发现场，开展救援和处置工作。而利用多种通信手段则表现在应急管理通信系统集成了有线语音系统、无线语音系统、宽带卫星系统、数据网络系统、视频系统等多个系统，配合应急管理和处置调度软件，使指挥中心、相关联动单位、专家小组和现场救援人员快速取得联系，并在短时间里解决问题。

3.3 日本

日本为了应对各种可能的突发公共事件，不仅建立起了完善的应急信息化基础设施，而且在长期的应急实践中，积累起了丰富的利用现代信息技术实现高效应急管理的经验。

3.3.1 日本的专用防灾通讯网络建设

日本政府从应急信息化基础设施抓起，建立起覆盖全国、功能完善、技术先进的防灾通信网络，包括：

·以政府各职能部门为主，由固定通讯线路（包括影像传输线路）、卫星通讯线路和移动通讯线路组成的中央防灾无线网。

·以全国消防机构为主的消防防灾无线网。

·以自治体防灾机构和当地居民为主的都道县府、市町村的防灾行政无线网。

3.3.2 日本防灾专用无线通信网

由于自然地理原因，加上无线通信技术的广泛普及，日本的防灾通信网络基本依托无线通信技术。专门用于灾害对策的无线通信网络包括中央防灾无线网、消防防灾无线网、都道府县防灾行政无线网及市町村防灾行政无线网等。

·中央防灾无线网

中央防灾无线网是日本防灾通信网的骨干网，主要由固定通信线路(包含图像传输线路)、卫星通信线路、移动通信线路组成。

·消防防灾无线网

消防防灾无线网由地面系统与卫星系统所构成。

受植区的骨质和骨量是影响种植体稳定性的重要因素，并且影响整个骨结合的过程。通过术前的CT影像，可用骨密度(HU)值评估受植区骨组织的密度，为种植体植入提供可靠的手术方案[12] 。CBCT具有放射剂量低、扫描时间快等特点，近年来在临床上应用广泛。有研究显示，CBCT可用于术前HU值的评估，还能评价术后骨结合情况[13-15] 。

3.3.3 在民用通信网中嵌入应急防灾功能

在发生自然灾害后，通信设施容易受到破坏，无法保证救援部门与灾区直接联系。在地震频发的日本，保证地震后通信能力的及时恢复成为各部门和电信企业的重要工作内容。

目前的技术和调度手段可使日本电信企业的维修人员在地震发生后迅速赶到灾区抢修，恢复通信设施，保证受灾群众和援救人员及时联系。日本NTT公司还在地震、台风等较严重的自然灾害发生后，开设“灾害用留言电话”，某位受灾者可以拨打171留言，别人再拨打171时，只要输入那位受灾者的电话号码，就可以听到相应的留言。

在灾害应急机构的要求下，2007年4月后在日本出售的手机都安装了GPS接收器。这样，即使打电话的人不知道自己在哪里，救援人员也可以追踪到他的位置。

4. 卫星通信在应急系统中的应用

从应急信息传输服务的场景上，可以把信息传输分系统划分为三部分：

（1）应急现场内的通信；

（2）应急现场与安全区域间的通信；

（3）安全区域内的通信。

应急现场内通信的主要手段有：集群通信、短波、超短波通信、地面移动通信等，对于大范围重大灾难，卫星通信可成为应急现场内通信的主用手段。

应急现场与安全区域间的通信的主要手段有:卫星通信、地面有线通信等。

安全区域内的通信的主要手段有：地面有线通信、移动通信、卫星通信等常规通信方式。

可见，在应急通信的三个场景，卫星通信都可以发挥重要作用，其中：

移动卫星电话：包括Iridium、GlobalStar、Thuraya及海事等卫星终端，主要用于灾害发生的早期阶段。

宽带卫星系统：包括FDMA、TDMA、DVB-RCS系统；主要应用于灾害的中期及灾后恢复阶段。可解决各类中高速业务的传输，并满足各种装载平台（机载、船载、车载、单兵背负）的快速通和动中通通信应用。为灾害现场无线网络到安全区域互连互通提供远程通信传输信道。

音频卫星广播：利用卫星向公众发布灾害告警、现场情景通告等信息。

5. 发展建议

（1）站在国家战略的高度来规划、建设全国应急卫星通信系统，满足民用救灾的信息系统支持能力，建立一个统一、高效的应急卫星通信系统；

（2）深入开展应急卫星通信的应用需求论证和研究，加强技术体系建设和顶层设计；

（3）建立统一的应急卫星通信技术标准规范，统一相关技术体制及信息格式，实现资源共享及互连互通互操作；

（4）应急卫星通信网与其它通信网必须协调发展，并且能融为一体；

（5）开展基础通信设施应急支持能力研究,建立基于基础通信设施的日常应急体系，最大限度地利用现有的基础通信资源；

（6）加强突发事件现场通信网络的恢复能力建设（便携、车载、直升/无人机载、气球、飞艇载蜂窝等）；

（7）大力发展GEO卫星移动通信系统，直升机、无人机载卫星通信系统。

应急通信场景示意图