市级应急通信规划设计

摘要：随着我国国力的不断增强，以及以信息技术为主导的应急通信装备的快速发展，区域应急通信建设规划成为社会的研究热点。本文立足地级市区域，面向应急事件，提出了一种市级应急通信规划设计理念。对市级区域所面临的应急事件类型进行了阐述，给出了应急通信的总体架构设计，并对规划的目标、功能、业务进行了详细阐述，最后给出了组织、训练规划理念，为理论指导实践提供了操作接口。本文理论能够为应急通信规划设计提供参考方案，具有一定的社会价值。

关键词：市级；应急通信；规划设计；组织训练

1引言

应急通信在社会生活中具有重要作用，古代王朝为了抵御外敌入侵，修建烽火台，实现了对敌人动态情报的快速传递。随着人类科技革命的爆发，远距离通信技术不断革新[1]。1895年，意大利的马可尼在距离自己家1.7公里外的山丘上成功的实现了和家里的通报实验，从此开创了无线通信的先河。上个世纪，在应急通信领域VSAT卫星通信、微波图传、海事卫星通信、长途电话、大哥大手机等装备及技术不断出现，极大的丰富了应急通信的可用手段。本世纪，随着网络技术、微处理技术、人工智能的快速发展与优化，智能化终端、高频带应急通信装备不断出现。如我国在2017年4月12日成功发射了高通量十三号卫星，这颗卫星的通信容量比之前我国研制的所有通信卫星加起来还要多。过去我国一个卫星大约有2Gbps的通量，而十三号卫星采用Ka频段多波束宽带通信系统，总容量达到20Gbps，传送能力有了数量级的提升，为基于卫星的动中通通信提供了革命性支持。还如短波电台通信被业界看作最不稳定的应急通信手段，特别是一个中心台基于一个信道与多个不同距离的地方台进行通信时，很难与每个地方台都实现较好的通信质量。但融入人工智能算法的自主选频电台，实现了基于宽频带的点对点自主信道扫描与分析功能，有效的解决了传统短波通信组网中的难点问题，在应急通信领域具有较大实践意义。

我国应急事件多发，如新疆三股势力常年进行分裂破坏活动，动辄进行暴力恐怖袭击；还如洪水、地震、火灾、交通事故等应急事件频发，如2016年河北及南方洪涝灾害；2016年江西丰城电厂施工平桥倒塌；2017年5月11日，塔什库尔干县发生5.5级地震，8人死亡，5300余间房屋倒塌等。在上述灾害中，我国相关应急通信部门应用应急通信系统，实现了常规及非常规通信功能。

从目前的实际情况来看，我国应急通信规划以省级建设为主，在国家层面进行统筹。随着我国国力的不断增强，以及以信息技术为主导的应急通信装备的快速发展，区域应急通信建设规划成为社会的研究热点。如何增强区域应急通信力量，提高我国应急通信的细粒度元素战斗力，优化局部应急通信活力因子是研究的重点问题。本文立足地级市區域，面向应急事件，提出了一种市级应急通信规划设计理念。对市级区域所面临的应急事件类型进行了阐述，给出了应急通信的总体架构设计，并对规划的目标、功能、业务进行了详细阐述，最后给出了系统整体的组织、训练规划，为理论指导实践提供了操作接口。本文理论能够为应急通信规划设计提供参考方案，具有一定的社会价值。详细内容如下所述。

2市级应急通信规划的目标

市级应急通信规划是以市本级、市里各区县为应急通信规划主题。当应急事件发生时，可以利用本市建立起来的应急通信体系完成应急通信保障任务。下面对市级应急通信规划所要实现的功能目标进行阐述。

第一：具有完成应急通信任务的硬件装备及业务软件功能。如常规通信、非常规通信、视频会议等。

第二：具有完成应急通信任务的组织体系。如领导结构、人力资源结构、财政经费保障等。

第三：具有完成应急通信任务的指挥决策体系。如应急通信预案、应急通信指挥调度策略库、应急通信指挥决策智力支持系统、日常训练方案等。

3市级应急通信装备规划

3.1应急通信手段规划

按照第2节给出的软硬件通信装备的规划需求，下面给出主要的应急通信手段的规划阐述。

（1）Vsat卫星通信系统建设。Vsat是（Very Small Aperture Terminal）的缩写，是指的天线直径小于2.4m的甚小口径卫星通信系统[2]。其特点是通信距离不敏感，通信无死角，装备小型化。市级Vsat卫星通信系统规划理念是：构建一个市本级Vsat卫星中心站，和若干个区县Vsat卫星子站。并在各区县站中，选择个别站用作备用中心站。中心站的作用是对市级各Vsat子站进行组网和通信管理。如制定通信频率、设置通信带宽等。

（2）短波电台。短波电台是具有一定历史，较为传统的应急通信手段。其与当前基站无线通信、光纤有线网络通信相比，通信质量与带宽容量都处于劣势。但其通信资源基于天波和地波，没有费用。设备费用较为廉价，通信限制门槛较低，是应急通信不可或缺的通信手段。在市级应急通信规划中，市本级及各区县应配备相同型号的，具有自适应功能的短波电台系统，并能实现互联互通。

（3）4G通信及微波图传。4G通信是当前移动通信的主要方式。虽然，在大部分情况下，应急事件发生时，常规通信都会失灵。但也不乏常规通信方式正常的时候，4G通信具有高品质、高带宽、稳定性强的特点。在市级应急通信规划中，市本级及各区县应配备不同4G业务服务商的4G智能终端，实现语音、视频、文件等多功能效果。在应急通信中，微波图传是近距离音视频通信的主要途径。如可实现单兵短距离音视频采集功能。市本级及各区县应配备相同型号、相同视音频编解码器的微波图传装备。

另外，在配备上述主要应急通信手段外，还可以配备海事卫星电话、北斗定位系统、GPS导航系统。下面对应急通信功能业务进行讨论。

3.2 应急通信功能业务

3.1节给出了应急通信手段规划，通过应急通信手段可以构建应急通信网络，实现点对点、多对多通信。下面对基于网络链路的通信业务进行阐述。endprint

（1）视频会议业务。视频会议功能可实现基于视频会议业务终端以及应急通信链路的音视频通信功能。在视频会议系统的构建规划中，市本级构建视频会议服务器及视频会议终端；各区县部署与市本级同型号的视频会议终端。

（2）电话业务。电话是进行音频传输的重要装备，在电话业务的规划中，市本级及各区县部署VOIP语音网关[3]、多部电话、小型程控交换机。

（3）音视频采集、处理及切换业务。应急通信业务主要是对各类音视频信息的采集、处理和切换。市本级及各区县部署摄像头、会讨麦克实现对应急事件现场的音视频采集；配备显示器、音响、调音台实现对音视频信息的播放功能；配备音视频编码其及切换矩阵，实现音视频信息的处理及切换功能。

3.3 应急通信装备集成

本节在3.1节给出的应急通信手段规划和3.2节给出的应急通信业务规划的基础上，对应急通信装备集成进行讨论。

应急通信机动装备可以是应急通信机动车、应急通信机动船，应急通信无人机等。应急通信无人机可以搭载在应急通信车和应急通信船中，也可以自成体系。应急通信无人机的集成规划思想是：因为无人机的搭载能力较为有限，且不具备长时间发电功条件。本设计中，无人机搭载高清双镜头摄像机一部，微型语音采集终端及微波图传系统一套，无人机采集到的航拍信息通过微波图传系统与后方中继端或接收端进行通信。应急通信车与应急通信船的集成规划思想是：选取性能优越的车或船作为机动通信装备载体，按照3.1节和3.2的规划理念对车和船进行改装。主要部署Vsat卫星通信系统、短波电台系统、微波图传系统、视频会议终端、VOIP语音终端、音视频矩阵、信息采集系统、发电电力系统等。

4市级应急通信组织体系规划

从实际情况来看，市里具备应急通信装备的单位较多。如公安局、消防队、武警支队、驻地部队、人防信息保障中心、地震局、地矿管理局、林业局、畜牧局、防汛抗旱指挥部、交通局、应急办公室等等。几乎上述每个单位都有应急通信体系。本文给出的应急通信组织架构规划主要思想是：市政府成立一个应急通信办公室，对具备应急通信能力的单位进行归纳，并形成强有力的调度支配权力。各单位负责制定应急通信系统的开支预算，并实现对所属应急通信装备的维护、保养。对于人力资源规划应按照应急通信工作的实际需要进行配置，装备是靠人来操作，通信工作是靠人来组织。对人力资源配置应面向实际，科学、合理的配置人力，如果编制有限，可以采取“民兵”理念，即平时对非应急通信岗位人员进行培训，掌握应急通信指挥、操作等本领。上述人力资源在平时不从事应急通信工作，但在应急事件发生时，如果需要可以进行应急通信保障工作。

5应急通信“战斗力”规划

第3节给出了市级应急通信的硬件装备规划，对应急通信的物力支持进行了讨论；第4节给出了市级应急通信的组织架构、人力资源和经费支持规划，是对应急通信人力、财力的讨论。本节在上两节的基础上，对市级应急通信的“智力支持”进行研究。

（1）形成面向市级的应急预案。俗话说“知己知彼，百战不殆”，我国地域辽阔，每个地区都有各自面临的应急突发问题。如在地震带上的城市，地震应急预案需要整理；在林业丰富的城市，火灾应急预案需要整理；在边疆地区，恐怖分子的冲突事件需要进行应急响应。所以，市级应急通信规划智力支持的重要前提是对本市范围内的应急事件进行归纳。

（2）构建应急通信指挥调度策略库

下面用形式化方法给出市级应急通信指挥调度策略库的构建算法。

算法1：构建应急通信指挥调度策略库

输入：各应急通信单位的通信实力，应急通信事件库，应急通信预案库。

输出：应急通信指挥调度策略库

第一步：新建应急通信指挥调度策略库Q。遍历应急通信事件库，假设当前元素为t，遍历应急通信预案库，假设当前元素为p。

第二步：假设元素t标识的应急事件与元素标识的应急通信预案相对应。则新建一个应急通信指挥调度策略q。

第三步：遍历应急预案p。假设当前元素为k。k中需要的通信装备资源为y，人力资源为i。

第四步：遍历各应急通信单位的通信实力，假如当前元素为n。若n满足y及i的要求，则用元素n对元素k进行标注。

第五步：将应急通信指挥调度策略q放入应急通信指挥调度策略库Q中。

第六步：输出应急通信指挥调度策略库Q。

算法1给出了形式化的应急通信指挥调度策略库的构建方法，由算法1可知，本文所述的指挥调度策略，是依靠应急预案并结合当前各单位的应急通信实力而制定的。下面给出日常训练规划。

（3）应急通信日常训练。应急事件是小概率事件，在实践中看，拥有应急通信装备的单位，可能在一个较长的时间段“无用武之地”。鉴于此，应急通信的日常训练尤为重要。训练是对应用的真实模拟，只有贴近“实际”，在真正应急时才能发挥出应有的作用。下面给出应急通信训练的基本架构。

第一：应急通信训练的常规化。按照本单位应急装备的实际情况，制定天、周、月、季度、年度训练计划。

第二：应急通信训练应面向应急事件，力求真实化。在训练时，要模拟真实的应急事件的发生。如一般的破坏性应急事件发生时，手机是不能用的。假如在训练时，训练科目为卫星通信，但卫星参数设置，卫星调试时，都用手机进行沟通协调。那到遇到应急事件发生时，我们将无所适从了。故应强化训练的有效性。

第三：应急通信训练科目应全面。应急通信训练应着重训练应急通信指挥、应急通信装备管理、应急通信装备使用、应急通信要素的协同。在实际应用中，应急通信要素、管理要素较为丰富。在日常的应急通信训练中，应强化面向应急通信集群的组织及协同训练。要在真实的应急通信工作中，体现出应急通信的训练成果，展现出集群通信要素的整体优势。

6总结

我国应急事件频发，应急通信体系构建利国利民。本文在第2节至第5节给出了市级应急通信的规划理念，其基本特点是：市级应急通信规划是以地级市行政区域为规划范围，是以市本级及各区县为应急通信的建设主体。市级应急通信要素的规划较为综合。对通信手段、通信业务、通信要素集成给出了指导性阐述。给出了市级应急通信体系的组织、维护、训练、运行策略。并提出了“民兵式”人力資源组织方式、“仿真式”应急通信要素训练模式、“集群式”应急通信要素的协作模式等理念。本文工作能够为市级应急通信规划提供智力支持，具有一定的实践指导意义。

下一步的工作是对县级应急通信规划设计进行研究，并对目前应急通信建设中的实际问题进行归纳和研究。

参考文献：

[1]王春乙，张继权，霍治国等.农业气象灾害风险评估研究进展与展望[J].气象学报，2015，20（1）：23-25.

[2]Rahulamathavan Y， Veluru S， Han J， et al. User Collusion Avoidance Scheme for Privacy-Preserving Decentralized Key-Policy Attribute-Based Encryption[J]. IEEE Transactions on Computers， 2016， 65（9）：2939-2946.

[3]郭志华， 宁玉辉， 姚喜. 基于云服务的卫星通信应用体系建设构思[J]， 信息与电脑， 2016， 18（13）：37-38.

作者简介：张鲁南（1982-），男，理工学士，临沂市人防指挥信息保障中心工程师，主要研究方向为应急通信、网络构建等。endprint