地震是人类面对的最为惨烈的自然灾害之一, 因其突发性强, 影响范围大, 受灾地域广, 经济损失巨大。地震后人员伤残率极高, 幸存者财产几乎全部损失。而且震后会形成水灾、山体滑坡、火灾等二次灾害, 生还者的生命再次受到威胁。桥梁断塌, 道路阻塞, 房屋等建筑物倒塌, 通讯中断, 加大了救援的难度。
时间就是生命, 因此如何准确、及时的救援, 就显得尤为重要。灾区现场信息的真实获取、信息传输的链路保障、应急指挥中心的准确决策等一系列应急救援工作都将展开。其中信息传输链路的保障是不可缺少的一个重要环节, 本文主要是对广东省地震局的现场通讯设备与应急指挥中心 (以下简称指挥中心) 之间的通讯链路的实现方法和现状进行介绍分析。
1 地震应急指挥中心与现场通讯指挥车的作用
广东省地震应急指挥技术系统是“广东省数字地震观测网络”项目的一个分项, 是“十五”期间国家重大建设项目之一。指挥系统由指挥中心会议系统、指挥中心网络平台、地震应急基础数据库系统、重点城市应急指挥技术系统等多个系统的集成, 其中指挥中心和现场应急通讯设备 (2009年8月现场设备运到北京集成装车为应急通信指挥车, 2010年6月份验收并投入使用) 仅仅是其中的一部分, 其二者承担着现场资料的收集和传输任务。指挥中心任务的下达和动态传输, 在整个应急指挥环节中起着信息桥梁的作用, 其顺利进行的关键在于应急通信指挥车和指挥中心通信连路的成功建立。
1.1 地震应急指挥中心的作用
指挥中心是省地震应急指挥总部, 当地震发生时所有的应急工作都要围绕着着指挥中心展开, 包括地震应急现场灾害信息数据的动态获取、应急决策、应急指挥等, 故其与地震现场成功的建立一条信息通道尤为重要。
当破坏性地震发生时, 电话、INTERNE T等常规信息通道都已被毁坏而不能正常工作, 现场灾害信息无法及时获取, 就会严重影响整个应急系统的启动和整个应急救援的工作。而指挥中心其中一项功能就是与前方现场指挥车建立信息通道, 为指挥中心与现场的各种信息 (包括图像、语音、视频等) 的传输提供通讯保障。
1.2 现场通讯指挥车的作用
应急车就是现场的临时指挥部, 在灾害性地震发生后地震部门的现场应急指挥系统必须赶赴现场, 并在现场建立应急指挥部指挥现场应急工作, 特别是灾害性地震发生以后, 地震现场应急指挥系统担任着现场的地震灾害调查、损失评估、地震科学考察、流动检测、建筑物安全鉴定等一系列工作, 所有的结果和数据都要及时返回给后方的指挥中心, 等待后方的分析、决策以及统一调配, 因此必须与前方指挥中心搭建一条信息通道, 以保障所有工作的正常进行。
应急车最大的优势就是可以开到现场可以开到的范围, 为地震现场提供一个良好的临时地震指挥所, 并利用本身自带的设备与后方指挥中心建立一个完整的通讯链路, 以保证所收集到的现场灾害信息及时传回后方指挥中心, 并服从后方指挥中心的统一调配和指挥。
2 应急车与指挥中心通信链路的实现方式
应急车开往应急现场后, 与指挥中心建立通信通道主要有两种方式:卫星通道和建立VPN链路。信息通道建立后指挥中心可以通过视频终端或者编解码器与应急车直接对话, 应急车通过FTP服务器、邮件等传输方式上传现场资料信息。
2.1 卫星通道的建立
卫星通信就是地球上 (包括地面、水面和低层大气中) 的无线电通信站之间利用人造卫星作中继站而进行的通信, 它是微波通信的一种特殊形式, 也是一种视距通信。由于作为中继器的卫星处于外层空间, 这使得卫星通信不同于其它的地面无线电通信方式, 尤其是破坏性地震发生后, 地震灾害现场或附近的有线网络、无线中继站等大部分通往外界的通讯设备都被破坏, 最合理的方式就是采用卫星通讯来保障与后方指挥中心的通讯。
广东省应急卫星通信设备由两个VSAT卫星小站组成, 指挥中心的卫星小站属于固定站, 应急车车载卫星小站则属于流动站, 两个小站以同步卫星亚太4号为中继来完成通讯链路的组建。如图1所示。
VSAT卫星小站的设备主要包括天线、IDU (室内单元) 、ODU (室外单元) 三部分, 如图2。
VSAT卫星上行链路流程:
接入IDU的IP数据经IDU进行接口转换、基带处理、调制器调制、滤波、放大, 输出L波段的发中频信号, 通过同轴电缆送入ODU。
送入ODU的L波段的发中频信号, 经ODU将信号从L频段转换到所需的Ku频段频率并对其进行放大, 形成Ku频段的射频发射信号, 经波导送入天线发射向卫星。
VSAT卫星上行链路流程:
天线接收到的经过卫星处理并转发的Ku频段接收信号, 经LNB (低噪声变频放大单元) 放大, 频率变换等, 输出L波段的收中频信号, 经L波段分路器输出, 再经同轴电缆送入ODU。送入ODU的L波段的收中频信号, 经ODU进行电平调整, 送入IDU。
送入IDU的L波段的收中频信号, 经IDU进行滤波、放大、解调、基带处理、接口转换等, 形成IP数据。
2.2 VPN链路的建立
VPN虚拟链路的建立主要是基于地震现场的通信环境, 当地震现场破坏并不是很严重或破坏后通讯很快恢复时所采用的常规通信手段, 通过INTERNET来访问后方指挥中的VPN服务器来搭建通信连路, 以保障应急车与后方指挥中心的正常通信, 如图3所示。
3 指挥中心与应急车对话方式的建立
3.1 资料上传以及数据共享
资料上传及数据共享主要通过建立FTP服务器的方式来实现。FTP的全称是File Transfer Protocol (文件传输协议) , 就是专门用来传输文件的协议。而FTP服务器, 则是在局域网上提供存储空间的计算机, 它们依照FTP协议提供服务。当它们运行时, 用户就可以连接到局域网FTP服务器上下载文件, 也可以将自己的文件上传到FTP服务器中。因此, FTP服务器的建立大大方便了前方现场和后方指挥中心之间远程交换文件资料的需要。
FTP服务器的建立是一种很简单、实用的远程资料共享方式, 一台性能稳定的连接网络的计算机即可。在基于应急车与后方指挥中心的通信链路的成功搭建后, 前方应急车通过VPN或者卫星方式进入内网, 现场用户通过IP地址来链接FTP服务器, 然后上传和下载数据资料, 如图4所示。
3.2 地震现场与指挥中心视频语音的建立
在应急车到达现场后与指挥中心建立通信连接的基础上, 指挥中心与现场应急车进行语音、视频交流必须通过视频会议终端或者编解码器, 视频会议终端和编解码器原理基本一样都是一个编解码过程, 但是它需要一个稳定、高带宽的通信链路来保障视频的正常传输。
4 现状分析及解决方法
地震应急现场与后方指挥的通讯链路在应急指挥系统中是非常重要的一个环节, 必须保障通信连路的畅通后方指挥中心才能够成功的接收现场信息和进行合理指挥, 前方现场也才能够向后方传送数据和进行成功的救援, 可见保障后方指挥中心与前方应急现场之间的通讯非常重要。中国地震局配备的现场设备是属于“十五”期间的项目, 广东省地震局也是2010年6月份将现场设备集成通讯车验收并投入使用, 虽然应急通讯指挥车综合了其它省地震局应急车的优点, 但设备使用比较晚, 已经超过保修期等原因, 经常会出现一些问题, 可以说是优缺点并存的阶段。
卫星通讯属于无线传输, 属于宇宙传输的范围, 在破坏性地震发生时移动卫星小站就充分发挥了其优势, 不会受到地面的破坏。但其既然属于无线传输, 就必然存在着信号受干扰的问题, 天气、地形等原因都会影响到卫星的对星和通信的稳定。当破坏性地震发生时, 电视台、新闻、军用等多种通讯指挥车齐聚地震应急现场, 相互之间是否相互干扰、以及带宽使用分配都存在的问题。
利用INTernet建立VPN虚拟网络方便实用, 但是不管是光纤、网线, 还是各种无线中继站都依赖于地面设备, 地面被破坏的严重程度直接影响地面设备的运行情况, 也是其最大的弊端。但如果发生的是非破坏性的地震, 或者震后抢修迅速很快恢复地面通信的情况下其传输稳定、带宽等方面的优势得以体现。
通讯指挥车结合以上分析结果, 采取Inter net和卫星传输两种通讯方式并存FTP服务器和语音视频设备共存的方式来保障整个指挥链路。当卫星系统启用时可以采用FTP服务器方式上传数据资料, 避免了信号受干扰不稳定时语音视频不连续等问题;常规地面通讯设备破坏不严重, 抢修恢复及时可以采用语音视频设备, 以保障前方现场与后方指挥中心之间的实施通信。两种通信方式共存, 两种对话方式穿插使用, 相互补充, 扬长避短, 保障整个应急指挥通信系统的稳定进行。
5 结语
本文主要基于应急车与指挥中心现有的通讯指挥设备, 对Internet和卫星传输两种通信方式及FTP资料共享和语音视频之间进行了介绍和简单的分析。信息技术发展到今天, 无论是卫星通讯, 还是地面的一些其它通信方式的技术以及一些资料共享和视频设备的技术都已经逐渐成熟, 在破坏性地震发生时, 应根据地震现场实际情况, 来选择合适的通讯方式。
摘要：阐述了后方指挥中心与应急现场建立通讯链路的重要性, 介绍并分析了广东省地震应急指挥中心与现场通讯指挥车通信链路的实现方法, 得出现有通讯设备通信现状的优点和存在的问题及解决方法。
关键词：地震应急,通信连路,信息传输
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