卫生应急移动通信指挥平台的研究*

丁宏斌 姚建义 张戈屏*

应急移动通信指挥平台是建立在机动性、通过性及可靠性高的越野性能的基础上，能够实现卫生应急状态下的指挥、通信、数据采集、传输以及现场办公等指挥保障功能。选用四轮驱动车辆等加装定制方舱改装，并搭载海事卫星、3G移动网络和短波无线电传输等设备，实现现场应急处置视频会商等功能[1]。

1 应急移动通信指挥平台组成

将完成系统功能的所有设备通过合理配置和布局，装在机动车内，同时在电磁兼容设计、人机工程设计、互联接口设计以及可靠性、可维修性、安全性、机动性和标准化等方面充分论证和优化设计，确保满足系统提出的指标要求，使系统工作可靠，同时达到装备外形美观大方，结构形式一致，机电联结完整，操控、维修灵活方便，车辆展开、撤收方便等。应急移动通信指挥平台由装载结构系统、通信系统、音视频系统、集中控制系统及电源保障系统等组成[2]。

2 应急移动通信指挥平台装载结构系统

应急移动通信指挥平台为机动式系统，必须满足突发现场应急工作要求，设备集成后整车能满足公路、铁路、海运及空运等运输要求，为现场指挥提供办公场所和可靠的应急通信保障[3]。

载车进行改装时，应遵循：①改装部分结构及车架连接的合理性；②质心位置应尽可能低，但必须留有车轮弹跳高度所需的空间；③改装后轴载质量分配的合理性、左右承载的均匀性；④载荷分布左右基本均匀，最大偏差≤3%；⑤改装后车辆外形尺寸不得超过限值，车辆后悬不得超过标准限值；⑥改装后不降低车辆的行驶性能；⑦改装后的车辆应保证维修、保养方便性等原则。

图1 通信网络系统连接框图

3 应急移动通信指挥平台通信系统

通信系统是应急移动通信指挥平台的重要组成部分，主要是为实现应急移动通信指挥平台与卫生应急指挥中心建立双向的图像、数据及话音等双向传输[4]。其主要通信手段有海事卫星宽带全球局域网(broadband global area network，BGAN)通信、3G通信及海事卫星电话等多种手段。通信系统还包括现场专用通信，主要有车载台和手持机[5](如图1所示)。

3.1 海事卫星BGAN通信系统

海事卫星通信系统是目前运行良好的全球移动卫星通信网络，能够提供全天候、无盲区的海、陆、空全方位的电话、传真及数据通信服务；充分利用该移动卫星通信的无盲区、全天候可以覆盖全国所有的城市、农村和山区[6]。Inmarsat-BGAN卫星通信终端能够提供语音、传真、32、64、128、256 Kbps的QoS可保证带宽高速IP数据功能，以及最高492 Kbps共享数据功能，是目前世界上最先进的移动卫星多媒体通信设备。配备相应的图像和数据处理终端设备即构成了完整的多媒体通信系统，使用该系统可以完成跨越时间和空间限制的移动卫星多媒体通信[7]。新一代Inmarsat-BGAN海事卫星通信终端目前广泛使用的车载型、便携型Thrane&Thrane E500、E700、E527、E727从传输度、业务种类、产品质量及工作指标上判断均为目前BGAN设备中杰出的一套。

3.2 BGAN系统应用流程原理

目前，发展中的BGAN是国际移动卫星组织(Inmarsat)提供的新一代全球性移动卫星通信系统[8]。吸取并兼容了3G的先进通信技术优势，在卫星通信中结合了便携移动、宽带及网络通信的需求。新的BGAN业务是运行在Inmarsat第四代卫星系统上的可提供最高达492 Kbps带宽的通信服务。此业务可以提供低速4 Kbps语音，64 Kbps ISDN，高达256 Kbps的流媒体，最高达492 Kbps的共享IP业务，还有短信、语音邮件等多种业务。新BGAN业务的终端具有终端体积小、携带方便及操作简单等多方面的优点。北京海事卫星地面站提供专线与用户连接的接口，通过网通或者电信的租用光线专线，可以保证海事卫星数据传输到用户指挥中心的可靠性和保密性。另外，提供终端设备的公网或者海事卫星专用网络的IP地址，使海事卫星应急保障系统成为一个整体，无论是从终端发起的呼叫或数据传输，还是从指挥中心发起的视频呼叫或数据传输，都能够稳定可靠，并随时组成VPN网络，增强了保密性(如图2所示)。

图2 BGAN站通信原理图

3.3 海事卫星终端

探险者727具有行业内无可匹敌的环境适应性、可靠性和耐用性设计。探险者727是专门针对移动高速宽带需求的主要市场而设计开发，其中包括有卫星宽带需求的国防部门、政府和商业组织，具有显著性能增强的第二代产品探险者727可以保障移动中高速宽带通信。

(1)主要功能：①语音传送与数据传输可同时进行；②最高464 Kbps的高速数据传输；③全球无缝覆盖；④支持三种不同速率(32、64、128 Kbps)的视频/音频流传输；⑤标准的LAN、USB、电话、传真接口；⑥系统安装及使用简单方便；⑦设备轻巧，防尘、防潮设计；⑧设备可靠、耐用。

(2)主要参数：①终端，同步语音数据最高速率：464 Kbps(下行)/448 Kbps(上行)Streaming IP为32、64、128 Kbps；②尺寸，19'/1U机架安装；③接口，电话/传真接口(2个)：LAN口及各种I/O功能和 USB口；④环境条件，操作温度为－25～55 ℃，存放温度为－40～80 ℃；⑤车载移动，转向速度为60o/s，转向加速度为50o/s2，感应加速度为0.8 g，覆盖范围为5～85o，支持WEB浏览器；⑥天线，极化为RHCP，尺寸为Ø50 cm，最大高度为15 cm，户外防水罩，接口类型为TNC母头，频率为Inmarsat(发送为1626.5～1660.5 MHz，接收为1525～1559 MHz，GPS为1575 MHz)，EIRP：最大17.5 dBW(标称)；⑦安装，固定或吸盘安装。

(3)环境条件：操作温度为－25～55 ℃，存放温度为－40～80 ℃，相对温度和湿度分别为40 ℃和100%冷凝；降雨量最大为50 mm/h；相对风速为200 km/h(可操作)；结冰≤25 mm(可操作)。

3.4 3G应急图像传输终端

采用先进的H.264++视频压缩算法、超低码流视频处理技术，整合了3G数据通讯功能。该终端可将摄像机采集到的图像进行编码、压缩，在有3G网络时，通过双卡3G智能无线通讯模块，把实时动态图像传输到距离用户最近的3G无线网络；将实时动态图像传输到互联网，用户可方便地通过网络访问中心管理服务器，在监控指挥中心看到实时图像。在总体上实现了视频数据的编解码、加解密、交互、发送、接收及远程控制等功能(如图3所示)。

图3 3G通信原理图

4 应急移动通信指挥平台音视频系统

音视频系统主要分为视频会议办公系统、信息采集系统以及显示控制系统，主要由42吋液晶电视、17吋辅助液晶显示器、音视频矩阵、VGA矩阵、图像编解码器车顶云台摄像头、车内摄像头、调音台、无线MIC以及电话耦合器等设备组成(如图4所示)。

图4 音视频系统连接框图

4.1 视频会议

视频显示系统由一台42吋大屏、两台17吋液晶显示器组成。视频会议接入系统通过海事卫星IP信道接入远程视频会议系统，指挥车内配置视频会议终端和监控摄像头；会议分系统利用中兴视频会议终端和视频会议MCU，通过卫星链路和其他链路实现各分区和总部的远程视频会议系统，总部作为主会场，同时控制和接入各分区参加视频会议，各分区远程接入上级指挥中心的视频会议系统，进行实时双向电视会议(如图5所示)[9]。

图5 视频会议网络拓扑图

4.2 信息采集

在移动应急通信指挥平台车顶部配置摄像机，对周边环境进行实时的图像采集[10]。移动应急通信指挥平台内部配置车内摄像机，用于远程视频会议图像采集。车顶摄像机安装在室外全方位云台上，车内配置集中控制系统，操作人员可在车内自由操纵摄像机的方向、角度以及焦距。

4.3 辅助保障

辅助保障以语言扩声为主，在保证良好的语言清晰度的前提下，兼顾音乐扩声[11]。舱内扩声系统能够播放任何本地或远程的音频信号，满足召开现场会议、远程会议和其他音频信号回放的需要。

舱外扩声系统能够播放任何本地或远程的音频信号，满足现场广播、人员输导及宣传广播的需要。

所有的音频信号都可以通过车载调音台进行切换、放大、混合及输出等处理。车载式硬盘录像机可以同时对四路音频信号进行录制，并可实时回放。车内音箱和车顶扬声器采用两个独立编组输出，可播放不同的声音组合，互不影响。可与视频会议系统进行无缝连接，远端声音可以在车内音箱和车顶扬声器中播放，同时本地的声音可以通过会议桌上的通用麦克风传给远端。同时，具有话筒啸叫抑制的功能。反馈抑制模块可以自动识别啸叫频点，自动进行抑制，解决了在传统扩声系统中只有专业人员才能操作的难题。

5 应急移动通信指挥平台集中控制系统

集中控制系统对音视频系统进行集中控制，通过集中控制系统，可完成：①控制视频显示设备；②实时控制信号的切换和显示，主要包括网络视频、视频会议图像、工作站主机、服务器主机以及语音指挥调度系统等信号切换；③实时控制音频信号的切换，主要包括：会议系统、卫星电视等(如图6所示)。

图6 集中控制系统连接框图

集中控制系统主要完成各种车载系统设备的控制功能，保证系统各部分协调、正常及高效运转[12]。系统配置CREATOR PGM IIB集中控制设备，通过编程实现对车内各种设备的集中监控。配置集中控制器触摸屏，PGMⅡ设备主机则安装在后舱的标准机柜上，中控系统可以实现车辆行驶中对机柜上的设备进行集中操控，包括车顶摄像、矩阵切换及音视频传输等，而操作人员则无需将身体扭转后方对机柜上的设备进行逐个操作。此外，中控触摸显示器还支持50 m可视距离内的无线操作控制，操作人员手持控制器可在离车一定范围内实现对车载设备的控制。

PGMⅡ中控系统配置了主频达210 MHz的32位内嵌式处理器，内置了8 M内存和8 M存储FLASH，能高速运算复杂的逻辑指令；提供了开放式的可编程控制平台、人性化的中文操作界面和交互式的控制结构；采用了国际流行的全贴片式SMT工艺和可编程逻辑阵列电路，能保证更快的运行速度和更稳定的操作系统。强大的内置可编程接口使PGMⅡ可以控制几乎所有的外接设备(包括第三方设备)，适用于大型会议厅和拼接系统等和各种大型系统工程。用户建立自有的红外代码数据库，也可以从CREATOR网站上下载最新的红外代码库，可实现一键发双代码等红外逻辑控制。PGMⅡ支持3路CR-NET控制总线，可扩充达256个网络设备(如触摸屏、调光器、电源控制器及音量控制器等)。

6 应急移动通信指挥平台电源保障系统

电源保障系统由外接电缆、配电单元、电源接口窗及系统接地网组成(如图7所示)[13]。

图7 电源保障系统连接框图

6.1 外接电缆与配电单元

(1)配置一根50 m长外接电缆，连接市电电网。

(2)电源动力系统采用集中控制分配方式，输出到各个用电设备，并进行实时监控[14]。配电控制单元具备以下功能：①分设备控制功能；②漏电保护功能；③过流保护功能。

6.2 电源接口窗与系统接地网

(1)电源接口窗上设置安装电源输入接口、输出接口、避雷保护元件和接地端子，并具备以下功能：①市电接入功能；②线路避雷保护功能；③接地功能。

(2)方舱接地柱通过扁铜带连接到接地桩上，打入地下的接地桩采用镀铜圆钢制作，保持其接地电阻＜4 Ω；采用非封闭型半环接地母线。根据需要可设置信号地、机壳地(或安全地)多条接地母线，再与厢体接地柱连接；系统配置接地棒组成接地网，接地桩长度为1.5 m，接地棒选择具有如下特点：①铜包钢材料，导电性能好，不易弯曲、不生锈，重量轻、直径小，便于安装固定；②棒体上两个接地点，容易与其他接地棒或车体互连，构成一个完整的接地体(如图8所示)。

图8 接地桩组网形式示意图

7 结语

应急移动通信指挥平台是固定指挥中心的延伸和扩充，是移动的指挥中心，也是应急指挥保障体系的重要部分。鉴于我国对于应急移动指挥通信平台建设标准制定的滞后，加上各地已建、在建或拟建的现实，迫切需要规划和协调，以求其经济效益避免资源的浪费。同时，建好硬件平台后如何结合应用服务软件、最大限度地利用和发挥应急移动通信指挥平台的效能是须重点思考的问题。这对提高卫生事件现场的信息获取能力、处理卫生事件的反应能力以及指挥中心的组织协调与决策指挥能力具有重要意义[15]。

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