融合通信技术下的气象应急系统设计

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摘要：“移动应急气象服务系统”是气象灾害监测预警和应急工程的有机组成部分，在出现重大灾情和公共安全事件时，能作为固定系统的有效延伸，在时空尺度上进行加密精确监测。滨海新区“移动应急气象服务系统”利用融合通信技术，对现场的声像实况以及各类气象要素进行采集并快速传输，以保障固定服务中心对现场的监控服务，实时掌握现场状况，从而实现高效、快速的重大突发事故应急决策气象服务支持。

关键词：融合通信移动应急气象保障

引言

滨海新区存在大量的石油化工产品及危险化学品物流仓储库房，发生重、特大安全事故的概率较高。当事故发生时，相关部门要在第一时间赶赴现场，气象应急保障对突发时间的快速应急响应、气象数据监测和预报预警准确性和及时性提出了极高的要求[1-3]。“移动应急气象服务系统”是气象灾害监测预警和应急工程的有机组成部分，在出现重大灾情和公共安全事件时，能作为固定系统的有效延伸，在时空尺度上能进行加密精确监测，可对现场的声像实况以及各类气象要素进行采集并快速传输，以保障局内服务人员实时掌控现场状况，直接获取第一手资料，并能在重大灾害情况下，成为现场应急服务中心，支持领导和业务专家实现高效、快速的现场服务决策。滨海新区移动应急气象服务系统包含滨海新区气象局指挥中心和应急机动现场服务与指挥。前者的主要任务是：针对新区范围发生的灾害进行分析和评估及制定灾害的预防措施，通过这种预防措施来减少灾害的发生，降低灾害可能造成的损失等。后者则主要是气象灾害或突发事件的现场指挥。为了打通各种通信系统的接口，使系统间能跨网、跨设备联合通信，实现多制式通信终端的快速接入和异构设备间的互联互通，系统通过融合通信系统加以实现[4]。

1系统架构及主要功能

新区移动气象应急保障系统定位是为发生重大气象灾害或区域级公共安全事件提供现场服务决策的场所，同时具有强大的指挥调度和与其他移动应急系统进行信息数据交互的能力，可实现与天津市气象局、滨海新区气象局之间的数据、视频的无缝交互链接。其系统架构如图1所示。移动气象应急保障系统主要功能设计为：一是实现监测数据、现场视频的实时收集、处理和传输；二是实现气象应急指挥车和远程指挥中心的通信；三是实现不同通信网络的互联互通。为保证系统功能实施，移动气象应急保障系统载系统由如下3部分组成。

1.1移动多功能通信系统

可与4G移动公网、地面IP专网等网络互联互通，提供数据、语音和视频业务的指挥调度，可根据应用场景自适应地在空间、频率、通道、传输等多个维度上自由组网，可在短时间内通过自组织方式建立起一个可覆盖较大范围的本地无线宽带通信专网。

1.2现场图像采集系统

在应急气象服务现场，由于道路等作业条件限制，应急车不能深入到第一现场时，车载全景摄像机能够对现场附近360°范围所发生的情况进行图像采集。现场服务人员还可配备便携式单兵无线图像传输设备，用于事发现场的图像采集与传输，指挥中心可以选择呼叫某个单兵或者群组单兵，进行双向的高清音视频通信，进行现场情况了解、指令下达、行动指挥等。

1.3移动综合探测系统

包括灾害/重大活动区域各类天气要素的采集、处理、传递和显示。作为基本配置的便携式、单兵式气象观测设备可随车固定存放，并能根据应急服务的任务性质需要随时增减。

2融合通信技术

气象应急服务系统应该是一个充分基于现代通讯网络技术、计算机技术和流媒体技术，实现现场应急监测、应急处置的辅助决策和对海量信息资源整合、协调的综合管理系统。新区气象应急服务所采用的融合通信系统是在移动自组网(MANET)基础上进一步拓展的宽带多维度无线通信指挥系统，采用国际通用的SIP协议，有效地将VOIP语音技术、视频会议技术、网络视频监控技术，借助各种网关通信接口，实现各种制式通信网络的互联互通，将传统电话、无线对讲技术、视频会议等多媒体通信手段等融为一体。基于移动数据网络线路，完成前置设备采集的音视频、位置信息、文字图片回传到指挥中心的交互，支持包括语音通信、数据通信、视频会议和高清晰视频实时双向传输等方式。可根据应用场景自适应地在空间、频率、通道、传输等多个维度自由组网，在短时间内通过自组织方式建立起一个可覆盖一定范围的应急无线通信线路。集图像传输、调度指挥、位置呈现等功能于一体，目的是构建一个功能性、融合性、扩展性都极强的应用平台。解决了多种通信体制互联互通的问题，保障了指挥中心、移动应急车、灾害现场之间的通信畅通。

2.1车载通信主机

所搭载的设备创新地将节点网络化方案应用于无线自组织通信网络中，在单一无线节点中聚合多种异构网络资源，节点在二层实现网络化，将频点、通道、空间3个维度统一，大幅提升无线网络的环境适应性和传输能力。能够自动平衡路由负载，通过均衡节点负载，保证网络带宽，实现整个网络正常通信，支持IP通信的网络通信设备，提供标准的以太网接口，能够兼容所有IP化的信息应用，能够方便地与其他具备IP通信能力的系统(如卫星、光纤、微波等)实现互联互通。节点主机可通过有线接入广域网，实现远程的监管控制，传输所需的视频、话音、文件数据。笔记本或者手机可通过节点扩展的WiFi接口接入网络，实现本地局域网的管理控制。

2.2单兵宽带通信主机

采用Rerouteflow技术，实现网络的自我调节和修复。通信主机不依赖于某一个单一节点的性能，任何一处节点出现故障或者受到干扰，数据包将自动切换路由到备用路径继续进行传输，整个网络的运行不会受到影响。通信主机的工作方式是根据当前不同波段信道的质量，自动选择其中信号最佳波段进行通信，具备更好的抗干扰能力和快速适应复杂地形的能力。可实现现场工作人员与应急服务车内人员之间的语音通话，现场工作人员与其他现场工作人员之间的语音通话。利用便携式无线图像传输设备将事发现场的图像回传至应急移动服务车，进而远传至固定服务中心。

2.3局端通信指挥系统硬件平台

通过平台接口接入有线/无线、不同制式的语音通信资源，实现多种通信制式和语音资源的汇聚，对平台内各类汇聚的语音资源进行分类、汇接、转换、统一管理，使各类语音资源呈“网格化”分布，不仅完成了异构语音设备的互联互通，同时也拓展了系统内部的通信覆盖范围以及通信保障能力。依托现场应急服务车的车载综合管理平台，快速完成灾害现场通信手段的汇聚与对接，实现后方指挥中心与应急机动现场、前方工作人员的直接实时通信联络，使后方能第一时间了解掌握现场具体情况并做出快速反应，为及时做出灾情研判和决策应急服务提供有力通信保障。

3系统在应急服务中的作用

当发生重大气象灾害时，可迅速组织相关社会联动力量实施救援，利用融合通信网络，使现场与指挥中心紧密结合，实现政府领导下的统一资源调度、应急现场数据采集以及保障服务等多重功能。同时，后方指挥中心可直接利用平台接入前方现场指挥网，实现“零距离”气象保障服务，为现场指挥机构提供所需的图文并茂、便于理解的气象信息和预报决策服务产品。也可根据需要与天津市气象局、武清气象局所属的应急车组成救援车队，每辆车上放置1台车载无线宽带通信机，通过网络接口把3个车的IP车内网络动态连接在一起，每个车辆上的通信机支持中继转发功能，不受车辆相对前后顺序的约束，支持多跳传输。利用市局卫星车的卫星中继链路联通市局指挥中心的网络，现场各个通信机节点都可以访问气象专网，音视频可以与市局指挥中心互联互通。通过建立的车车之间、车和单兵之间、车和中继台之间任意拓扑的无线宽带传输网络，把应急现场基于IP的图像、数据、语音统一指挥调度和传输分配，便于在不通位置的不同终端(手持智能终端、平板电脑、LTE终端、集群手台等)实时和市局指挥中心视频通话或召开会议，统一视频和语音指挥调度，实时消息分发。4结语滨海新区移动气象应急保障系统基于融合通信技术集合多种通信手段，针对不同情况的气象现场应急服务提供高效便捷的通信互联解决方案，保障了现场应急服务各个环节通信联络的“总体化”和不间断，有利于气象系统内部多种通信手段的综合利用，实现应急现场数据采集、指挥调度以及保障服务等多重功能，能提高突发自然灾害、公共事件的气象应急服务能力和气象灾害监测预警能力。

参考文献

［1］方芳.气象应急移动(车载)服务系统综述[J].电子工程师，2007，33(6)：76-80.

［2］谢晨波，韩永.车载式激光雷达测量大气水平能见度[J].强激光与粒子束，2005，17(7)：1-5.

［3］付哲，陈慧娴.气象应急车载服务系统的构建[J].广东气象，2008，30(5)：53-55.

［4］李伟，蒋乘伶，苌文涵，等.一种多业务融合的IP调度通信技术及应用[J].电力信息与通信技术，2017，15(5)：87-91.

作者：沈岳峰 陈涛 卜清军 单位：天津市滨海新区气象局探测与信息中心