4G专网应急指挥调度系统在地震极重灾区的建设研究

姜琪

摘要：传统的地震集中灾区应急通信方式主要有背负式应急通讯设备、海事卫星电话、应急通讯车等，都或多或少存在某些方面的缺陷，比如背负式应急通讯设备功率小，信号覆盖面积小；海事卫星电话频段有限，不能保证大范围用户的使用；而应急通讯车容易收到环境的限制，无法深入一线，并且都只能做到“听得见”，但无法使现场的救灾指挥人员和现场处置人员实时看到受灾现场的状况。笔者立足于地震现场工作，提出通过在地震极重灾区搭建4G专网应急指挥调度系统缓解通讯临时终端的问题，为震后地震应急工作的快速、高效开展提供了一条思路。

关键词：4G专网；应急指挥调度系统；地震极重灾区

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）29-0058-02

1 背景

按照灾害区域内地震灾害的轻重程度，地震灾害等级由重至轻一般划分为4级，即极重灾区、严重灾区、较重灾区和一般灾区，其中极重灾区的主要特征有：

地震断裂错动到地表，山区大量山崩滑坡，河谷平原区液化和震陷严重；人员伤亡惨重，大多数居民失去住所；遭受巨大的经济损失；木构架和土、石、砖墙建造的旧式房屋多数甚至全部严重破坏或毁坏、未经抗震设计的单层或多层砖砌体房屋多数中等以上破坏、按照Ⅶ度抗震设计的单层或多层砖砌体房屋多数中等以上破坏。在这样的破坏下，极重灾区内通信基站基本上损毁殆尽，如果没有外界介入架设临时基站，通讯基本处在一个较长期的中断状态。

地震发生后，第一时间了解震区灾情是一切工作的重中之重，快速划分出极重灾区的区域范围的重要性更是不言而喻。“十五期间”“十二五期间”中国地震局先后组织了地震应急指挥技术系统、国家地震社会服务工程等项目实施，开发了基于地震应急基础数据库的辅助决策软件，能够根据地震台网中心获取的震情基本信息以及通过平时调查研究所掌握的灾区建筑物、人口分布、经济总量等统计资料，估算建筑物的破坏情况、直接经济损失与人员伤亡情况等，这种方式也叫盲估，但是由于所确定的灾区范围不准确，相应所统计的建筑物、人口数量也不准确，此外对灾区背景情况（人口分布、建筑物分布情况、地质情况）并没有做到细分，因此通常还需要地震部门工作人员奔赴现场去进行调查并修正，而在通讯暂时中断的极重灾区，根本无法组织起高效的灾情评估工作，即使形成了调查意见，也无法及时报告至后方指挥部，因此，结合日益发展的网络通信行业新技术解决或缓解这些难题势在必行。

2 建设目标

地震工作人员在震区主要工作内容为灾后统计、上报工作及为现场救援提供必要的支持。该文旨在探讨建设一套宽带应急集群专网系统，提供现场人员调度、视频实时回传、现场数据回传等功能，实现以下建设目标：

1）提供基础通信网络，保证地震灾情系统的正常运行，第一时间将现场情况传回抗震救灾指挥部。

2）实现应急现场指挥综合调度，建成集LTE数据业务、LTE专业音视频集群、多媒体调度、视频监控、GIS等功能于一体的综合调度通信体系。

3）通过技术扩展实现整套系统跨网络、跨系统互联互通，可通过多媒体调度指挥平台实现与应急现场各种语音、视频系统互联互通和集中调度；并实现跨卫星网络、2G/3G/4G网络的互联互通，实现与其他应急现场的远程通信和远程指挥。基于语音系统和视频系统的联动调度，最终形成基于通信系统的体系保障能力。

3 系统组网设计

该次系统设计通过4G专网便携系统提供核心专网网络，借助3G/4G运营商网络或卫星通信网络实现现场音视频及业务数据回传：

3.1 地震灾害现场

4G专网集群终端和专网单兵设备直接通过专网无线信号接入4G专网便携系统，4G专网便携系统通过卫星通信或运营商3G/4G网络与省地震局指挥部之间建立VPN连接，实现音视频集群调度、现场音视频回传至指挥部。普通智能手机通过MIFI设备的WIFI网络接入4G专网便携系统，通过卫星通信或运营商3G/4G网络直接将现场数据上传至国家地震局地震灾情系统。视频会议终端和笔记本电脑（安装V2软视频会议终端）通过3G/4G WIFI设备可以实现与指挥部之间视频会议功能。

3.2 省地震局指挥部

抗震救灾指挥部通过卫星通信或运营商专线建立与地震灾害现场之间的网络连接。指挥部部署4G专网集群系统调度坐席调度机，实现查看现场4G专网集群终端、专网单兵回传的音视频，同时与现场4G专网集群终端建立语音群组对讲，查看现场终端的定位位置，进行指挥调度。调度机集成至指挥部中心矩阵系统，将调度界面和现场音视频投放到大屏幕显示系统。

3.3 地震灾情系统数据上报

地震灾情系统服务器部署于省地震局机房，智能手持终端通过安装APP并联入互联网，可与系统实现数据上传。灾害现场普通智能手机均安装有地震灾情系统APP客户端，所采集灾情信息通过4G专网、卫星通信或3/4G无线网络、运营商宽带网络上传至灾情系统服务器。

4 系统功能及工作模式

4.1 集群对讲

实现语音集群对讲，可建立一对一通话及群呼通话，方便进行区域指挥调度；

实现视频集群通信下行信道共享，两个或多个4G专网集群终端间可以进行半双工视频通信，现场调度台可以对手持终端所传信息转分发至现场专网覆盖范围内其他终端。

4.2 地图定位

现场调度台对当前区域所有终端进行跟踪，并在地图上直观显示，可以选择一定区域内所有设备进行主动呼叫。

4.3 基础网络支撑

系统基于互联网、微波通信网、卫星通信网等进行系统设计和功能实现，支持通过挂接不同的传输设备以应对复杂地震现场实际工作的需要，实现现场智能手机、专网集群终端均可实现将灾情数据直接回传至后方指挥部业务平台。

5 结束语

近年来，移动通讯服务快速发展，通讯基站的数量越来越多，逐渐形成一个通讯基站网。地震发生时，强烈的震动可能会对基站的光纤、设备、机房等设施造成一定的损坏，从而影响基站的正常运行，导致基站退服，进而引起通讯中断，而且通讯基站退服形成的区域，与地震烈度圈有很好的一致性。

通过对数次实际地震的观察研究，发现在汶川、鲁甸、漳县岷县等地震中，越是靠近震中区域，通讯基站的破坏就越严重，震前震后入网手机数量的变化就越大，因此在地震极重灾区引入4G专网应急指挥调度系统利于尽快获取准确震灾信息，给政府进行抗震救灾决策提供科学依据，以赢得时间迅速稳定社会秩序，有效减轻地震影响造成的损失，按规定的时间和要求完成地震灾害损失初评估、总评估任务。

参考文献：

[1] 张晁军. 地震卫星通信现状与解决方案探讨[J]. 国际地震动态， 2018（3）.

[2] 刘希文. 地震信息通信網络系统在地震监测预报中的应用[J]. 信息与电脑， 2018（7）.

[3] 娄世平. 地震应急通信“最后一公里”问题的解决方案设计[J]. 中国应急救援， 2017（2）.

[4] 康江. 河北地震现场应急通信系统关键技术研究[J]. 防灾减灾学报， 2017（4）.

【通联编辑：谢媛媛】