内蒙古水利应急移动指挥平台建设与应用

陈二军

（内蒙古自治区防汛抗旱调度（信息）中心，内蒙古 呼和浩特 010020）

内蒙古水利应急移动指挥平台建设与应用

陈二军

（内蒙古自治区防汛抗旱调度（信息）中心，内蒙古 呼和浩特 010020）

为弥补公网覆盖范围和应急抢险能力的不足，内蒙古水利厅依托水利部新一代水利卫星通信系统建设完成内蒙古水利应急移动指挥平台。介绍建设内蒙古水利应急移动指挥平台的必要性，阐述指挥平台的组网结构，通过实际应用提出优化建议，以提高水利业务部门获取洪涝灾害、水污染事件等突发性事件现场信息的能力。

水利卫星；卫星通信；应急抢险；指挥平台；移动站

卫星通信具有覆盖范围广、组网机动灵活、抗灾害能力强等优点，是解决应急抢险机动通信的重要手段。水利行业发生的洪涝灾害、突发水污染、水库安全等事件具有涉及面广和影响大等特点[1]，出险地区参加抢险的人多、任务紧急、指挥调度繁忙，对通信的需求量大，要求有高可靠性的通信保障。内蒙古地区公网信号覆盖较弱，需要多种机动灵活的通信手段来满足应急抢险的需要[2]。为有效提高应急抢险通信保障能力，实现全区范围内应急抢险调度决策使用，内蒙古水利厅在水利部新一代水利卫星通信系统基础上，建设完成内蒙古水利应急移动指挥平台（以下简称应急指挥平台）。

1 应急指挥平台建设的必要性

内蒙古自治区境内大江大河沿岸及水利相关工程设施分布处于人口居住稀少地区，部分地区没有铺设电力线缆，更谈不上移动通信基站的建设；由于沿途距离远、风沙严重，采用扩频微波等方式作为信息传输通道，需要建设许多中继站和天线铁塔，而且中继站的电源功率要求比较高，建设成本大；采用光纤作为信息传输通道，工程铺设造价高；采用短波或超短波作为信息传输通道，由于传输带宽比较窄，不能传输视频和图像，且只能点对点组网。而卫星通信不受地形影响，不需建中继站，具有信道稳定，通信质量高，便于安装和运行维护，功能扩展性好，抗灾毁能力强等特点，采用卫星通信传输水文、水情信息，实现应急指挥调度等业务是十分合适的。

内蒙古大中型河流和重点防洪区处于偏远地区，地理位置分散，灾害突发性强，3G 信号无法覆盖重点防汛抗旱及其他水利业务相关地区，特别是在洪涝灾害发生时，常规的通信手段被毁坏，又难以恢复，造成通信中断。结合内蒙古水利应急抢险现状，利用卫星应急通信手段，建设内蒙古水利应急移动指挥平台，保障防汛抢险调度等各项业务对通信的需求是十分必要的。这样可充分利用现有资源与水利卫星通信系统资源共享，发挥卫星通信系统应急指挥调度和抢险机动能力。

2 应急指挥平台的结构和应用

2.1 组网结构

内蒙古水利应急指挥平台在水利部新一代宽带卫星通信主站平台和卫星资源的基础上搭建[3]，主要由应急指挥移动站、水利厅应急指挥固定站和包头黄河防凌前线指挥部应急指挥固定站 3 大部分组成，构成内蒙古防汛抗旱应急移动指挥系统，实现3个卫星站之间的视频、语音、数据的传输。

应急指挥平台的网络结构为星状网和网状网结合的应用结构，如图1 所示。在非应急时期，中心站为系统主站，与内蒙古应急指挥移动站和固定站构成星状网应用结构，移动站和固定站、各站只与中心站之间进行各类业务的信息数据交换；当发生局部灾害而进入应急工作状态时，应急指挥移动站或便携站进入应急现场后，在应急地架设前线指挥部，移动站与固定站之间为网状网的工作模式[4]。如果要进行现场视频实时广播，应急指挥移动站与主站、固定站之间工作在星状网的模式下。

图1 内蒙古水利应急移动指挥平台网络结构示意图

图2 应急指挥移动站系统示意图

2.1.1 应急指挥移动站

应急指挥移动站采用 1.2 m 自动天线（50 W 功率 BUC），主要由以下 3 部分组成，共同完成现场应急通信、指挥调度的任务：

1）卫星通信系统。实现现场信息的上传和上级指挥调度指令的下达，保证各种业务的通信畅通。

2）现场应用信息平台。是现场应急指挥的基础，主要功能是将各方面的信息及时、直观地汇总到指挥车中，在应急指挥车中实时监控事发现场的相关工程参数和视频图像等，指导指挥和调度工作，使得指挥调度的指令更加科学、完整、准确。

3）应急现场通信指挥车。应急现场指挥车以机动车为载体，通过车载设备使用各种有线或无线方式获取声音、图像、数据，为车内或远程的领导和专家提供现场综合信息；利用卫星等通信手段与信息中心建立联系，实现话音、视频通信功能；实现信息中心数据共享和通信；可接入互联网，联接内部电话专网、公用电话网[5]。

应急指挥移动站系统示意图如图2 所示。

2.1.2 应急指挥固定站

图3 应急指挥固定站系统示意图

应急指挥固定站采用 4.5 m 赋型环焦 Ku 波段卫星通信天线（16 W 功率 BUC），由卫星通信系统、电视会商接入、视频服务、电话专网接入和地面数据网接入组成，如图3 所示。卫星通信系统主要由卫星天线、上下变频器、固态高功放、低噪声放大器和卫星路由器等组成，完成 IP 路由、卫星信号传输和本地接入功能，为自治区地面专网到应急移动车站、水利卫星主站之间提供 1 条专用 IP 通道；按电视会商、视频通信、电话和数据等不同业务，分配不同的 IP 地址，进行不同的路由接入；与现有水利地面专网相结合，连接到全国水利地面专网，完成各种不同业务的通信。

2.2 保障应用

2012年汛期，内蒙古巴彦淖尔市大部分地区普降大到暴雨，局部大暴雨，暴雨引发了山洪，冲毁道路，倒塌民房，形成严重洪涝灾害。内蒙古水利厅及时派出检查组赴水灾现场检查工作，车载移动站在 3个县、旗的多个水毁点，水利设施建设现场及水库等地，将现场实时音视频信息传送到水利厅会商室，使灾情一线与水利厅现场会商，第一时间掌握灾情信息，及时做出防洪抗灾部署，并经过专网向国家防总汇报工作。此次检查工作涉及到的点多、面广、地域跨度大、机动强度高、水利施工现场道路条件差，车载移动站根据需要，随时随地建立卫星链路，提供通信保障。

2012年汛期，黄河内蒙古包头段某地出现险情，该地公网信号覆盖较差，无法建立手机通讯。防汛部门携带车载移动站赴出险地段执行抢险保障任务。在保障期间，车载移动站在多处险情段就地搭建卫星链路，当地水利部门和现场抢险指挥人员通过车载移动站第一时间向水利厅汇报抢险进展，水利厅领导通过现场实时画面进行决策指挥，下达工作任务，保障了抢险任务顺利完成。

3 内蒙古水利卫星通信系统优化建议

3.1 抗干扰能力和恶劣天气条件下稳定运行有待提高

内蒙古水利卫星通信系统在实际使用中存在抗干扰能力差、恶劣天气条件下运行不稳定等缺点，需分析具体原因，找到提高稳定性的方法：

1）2012年黄河内蒙古段防凌期间，由于防凌现场有水利、军区、武警等不同单位共同参加，水利厅卫星通信车受到其他单位通信车的信号干扰，无法完成卫星定位。

发生此类情况，可通过频谱仪和寻星仪等设备通过多点测试的办法，人工手动定位并录入卫星坐标，完成卫星定位。

2）2012年汛期，水利卫星通信车在执行任务时由于当时大风和大雨等天气的影响，明显出现雨衰现象，导致信号传输不定时，出现衰减和中断现象。

雨衰是影响 Ku 波段卫星通信系统传输质量及性能的主要因素之一，应根据本地区的实际降雨衰减，制定 Ku 波段的抗雨衰策略。新建卫星通讯系统时应根据本地区的雨衰情况，适当增大卫星天线的半径和安装低噪声高增益的优质高频头提高卫星天线增益；对于已建卫星通讯系统，在雨衰情况发生时可适度降低编码速率换取编码增益的提高，降低数据传输速率来增加信道的容量，并及时联系水利部卫星总站通过卫星管理系统调整输出功率，使卫星信号保持适当的工作电平[6]。

3）水利卫星通信车在市区定期巡检过程中，由于市区信号干扰严重，出现卫星无法定位的现象，经过多点测试和使用频谱仪监测，发现在工作频段附近有较强电平的不明信号源，由于无法对该信号源进行进一步的分析和处理，最终通过修正寻星机制完成市区内卫星自动定位。

3.2 卫星应用范围需要扩大

由于内蒙古自治区地形呈狭长形，东西直线距离 2 400 km，南北跨度 1 700 km，内蒙古水利卫星通信系统以应急调度指挥抢险为主，1 辆卫星通信车很难满足全区范围内的快速调度，由于卫星通信车建设费用较高，下一步可通过配置卫星便捷小站的方式扩大卫星应用范围，作为卫星通信车的补充，以加快应急响应和现场调度指挥速度[7]。

3.3 跨行业调度范围需逐步扩大

内蒙古自治区水利厅通过对网络资源进行整合，实现了水利卫星通信系统网络资源与水利专网、视频会议系统、水利调度中心的整合，并与自治区政府应急平台实现资源共享，便于发生应急事件时自治区政府同水利厅统一协调调度指挥。下一步将逐步实现水利应急平台与气象、国土、消防等部门的应急联动调度指挥。

4 结语

内蒙古水利移动应急指挥平台的建立对水利业务部门提高突发性事件现场的信息获取能力，处理突发事件的快速反应、组织协调、决策指挥等实际工作具有重要意义，是重要的非工程措施。今后将根据本地区地形地貌和气候条件，通过实际应用进一步优化组网结构，为内蒙古自治区水利应急通信系统的可持续发展提供重要技术保障。

[1] 任齐，王爱湘，陈二军，等. 内蒙古防汛抗旱应急移动指挥系统初步设计报告[M]. 北京：水利部水利信息中心，2012: 20-100.

[2] 丁军，高广利，张为. 水利卫星通信系统存在问题与需求分析[J]. 卫星与网络，2010 (增刊 1): 36.

[3] 水利部水文局. 水利卫星通信网技术资料下载[EB/OL]. [2013-10-08]. http://www.hydroinfo.gov.cn/sltx/gzdt/201011/ t20101129_246188. html.

[4] 张建刚，高广利. 新一代水利卫星通信应用系统建设[J].水利信息化，2012 (1): 47-51.

[5] 吴星，李延峰. 新一代水利卫星通信系统在河南省移动应急指挥平台中的应用[J]. 河南水利与南水北调，2012 (14): 59-62.

[6] 鲁晓睿. Ku 波段卫星通信雨衰预测[J]. 信息通信，2013 (7): 17-18.

[7] 黄睿. 卫星通信技术的应用体会及未来趋势展望[J]. 科技创新与应用，2013 (20): 87.

Construction and Application of Emergency Mobile Command Platform of Water Resources in Inner Mongolia

CHEN Erjun
(Dispatching and Information Center of Flood Control and Drought Relief of Inner Mongolia, Hohhot 010020, China)

To compensate for the lack of the coverage of public network and the capacity of emergency rescue, water resources department of Inner Mongolia has completed the emergency mobile command platform of water resources relying on the new generation system of satellite communication of the Ministry of Water Resources. The paper introduces the necessity of constructing the emergency mobile command platform of water resources in Inner Mongolia, and describes the network structure of command platform. It raises the suggestion on optimization through practical application to improve the abilities of getting the locale information of emergency incident as the floods and water pollution for water resources department.

water conservancy satellite; satellite communication; emergency rescue; mobile station

TN927

A

1674-9405(2014)01-0069-04

2013-10-11

陈二军（1982－），男，内蒙古呼和浩特人，工程师，主要从事水利信息化工作。