应急现场调度指挥车系统方案.docx
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应急现场调度指挥车系统方案
应急移动大平台
指挥车系统方案
2008年8月
附录
1需求分析
国务院发布的《国家突发公共事件总体应急预案》对“突发公共事件”有明确定义:
“突发公共事件”是指突然发生,造成或者可能造成重大人员伤亡、财产损失、生态环境破坏和严重社会危害,危及公共安全的紧急事件。
突发公共事件所具有的突发性和紧急性、高度不确定性决定了在应急救援指挥中需要解决如下问题:
(1)由于突发公共事件以不确定性和应急性为重要特征,因此必须采用轻便、易用、耐用的技术装备。
而目前没有非常适合重大突发公共事件应急救援使用的视频终端。
(2)为保证技术装备的先进性和适用性,必须采用视频压缩处理、无线通讯、计算机网络等国内外最先进的技术。
在低码流视频处理技术和无线通讯技术结合方面,大多数厂家都没有非常好的解决方案或者重点不在这里。
(3)无论在任何时间、任何地点,必须保证通信网络的畅通,因此采用的通信技术应以无线传输为主,有线网络为辅。
鉴于投资和建设问题,不可能自建通信网络,而应该采用国内外电信运营商已建的通信网络。
适合采用的无线传输方式主要有:
EDGE、3G和卫星通信。
3G、EDGE和3G通信网络,其覆盖范围有一定的局限性,同时在出现洪水灾害、气象灾害、地震灾害等情况下,有可能造成通信网络中断,但日常流量费用适中。
卫星通信中的海事卫星,其覆盖为全球覆盖,且海事卫星终端设备体积小,便于携带,但日常流量费用较高。
综合考虑,应急救援使用的视频终端应能够同时适应不同网络环境使用。
(4)能够大规模组网应用,满足国家突发事件应急处置体系要求。
视频应急救援指挥系统的软件平台应能够将分散、独立的监控点进行联网,实现跨区域、全国范围内的统一监控、统一管理、统一指挥和资源共享,不受时间、地点、空间的限制对监控管理目标进行实时监控、实时管理、实时查看和实时指挥。
为应急救援指挥提供一种全新、直观、扩大视觉范围的管理指挥工具。
从上面可以看出,单独应用卫星通信,或采用EDGE、3G和卫星通信结合的方式正是解决上述通信难题的最佳答案。
2系统目标
一个现代化的移动应急指挥中心不仅是一个调度中心,而且是一个计算机网络中心、通讯中心、监控中心、数据中心、信息制作发布中心。
指挥中心可以说是系统内各类信息的综合应用点,包括数据库的集成应用、各部门数据的综合应用、实时监控数据及图像的显示、指挥决策系统的结果输出及发布(包括使用通讯工具发布调度指令)等。
应急现场调度指挥车内可实现现场通讯指挥、视频远程监控、实时数据远程传输等功能。
通过使用应急现场调度指挥车,可在短时间内在事发现场建立指挥中心,专家和领导在应急指挥车中实时监控事发现场的相关工程参数,事发现场实时视频监控图像,并可以同步传回后方供总部同步研究,同时还可以获得事发现场周围的地理信息,和参与事件处理的车辆分布及运动情况等,通过无线数据语音和卫星电话对突发应急事件抢险进行现场和外围全方位的高效有序的指挥和调度。
建立应急抢险指挥车的目标是:
一旦发生紧急事件,应急抢险指挥车可迅速开到事故发生现场的二级安全区域,短时间内实现卫星无线网络接入,在指挥车内就可以对事故现场进行视频和数据的实时监控,及时掌握现场状况,可现场通过无线数据语音直接指挥抢险,并可以把现场的图像及数据同步回传到后方总部,与总部、国家应急中心、地方应急中心进行电话、传真及视频会议等形式的沟通。
具体归纳为以下功能:
Ø通过车载或便携无线自组网系统或卫星系统实现与事故现场的网络连接,以及与现场各类技术人员的无线通话;提供与事故现场的网络和防爆电话接入功能
Ø提供事故现场的实时视频监控;
Ø提供事故现场的实时采集数据;
Ø通过卫星等技术手段实现应急抢险指挥车与总部的电话、传真、视频对话功能;
Ø现场落实应急预案;
3系统设计方案
3.1设计原则
Ø标准化原则
方案中设计的硬件设备、接口及工程改造都按照国际和国内相关行业标准规范进行的生产与加工。
Ø系统安全原则
应急指挥系统的安全设计从系统安全、数据及数据库安全两方面进行了设计,前者保证系统的正常运行的稳定性和可靠性,后者进行了数据保护,以维持系统的数据安全。
Ø先进性原则
本方案采用的核心技术都代表国内外较高甚至领先的水平,保证先进。
本方案选用的成品设备都是国内外的主流产品。
Ø高效稳定实用原则
方案设计坚持系统的稳定性、高效性、实用性的原则,对于用户要简单、实用,功能设计要清晰,查询内容要实用。
3.2系统特点和说明
应急抢险指挥车到达距离事故现场1-3公里以内的安全地域后,30分钟左右即可完成卫星展开作业,天线自动跟踪对准卫星,开通卫星链路,同时建立与国家、地方应急中心的通讯连接。
与此同时,工作人员将根据现场地形地貌使用不同方式与事故现场网络接通,指挥车内便可以获得事故现场的视频监控图像和实时数据资料。
同时通过铺设防爆电话线,无线发射机等与事故现场建立电话连接,实现对现场的通讯指挥。
卫星线路网络建立之后,可以通过车内的车载电脑与后方总部进行视频会议,可以拨打卫星(或当地)电话、发送卫星(或当地)传真、及收发E-mail与总部及全国各地进行联系,整个系统的连接如下图系统框图所示:
应急抢险指挥车系统框图
3.3系统构成
应急现场调度指挥车由以下子系统组成:
应急现场调度指挥车在功能上可以分为两大系统:
应急通讯网络系统和应急信息软件平台。
这两大系统缺一不可,互为补充,共同完成应急指挥调度的任务。
其中,通讯和网络系统实现指挥调度指令的下达,与各方的联系,协调各方的进度安排。
信息资源是应急指挥的基础,应急方案的制定是基于丰富的、实时的、准确的信息资源的基础上进行的。
应急现场通信指挥车以机动车为载体,通过车载设备使用各种有线、无线方式获取声音、图像和数据,为车内的领导和专家提供现场综合信息;利用卫星等通信手段与信息中心建立联系,实现通话功能;实现信息中心数据共享和通信;可接入互联网、联接内部电话专网、公用电话网。
应急指挥信息系统的主要功能是将各方面的信息及时、直观地汇总到指挥车中,在应急指挥车中实时监控事发现场的相关工程参数,视频图像等,指导指挥和调度工作,减少盲目和错误指挥,使得指挥调度的指令更加科学、完整、准确,所以,应急指挥信息系统是指挥车内的重要组成部分,离开了应急指挥信息系统将难以完成整个系统功能。
4通信网络系统
通信和网络系统用来保证应急抢险指挥车和现场、以及后方指挥部的话音、数据、视频和传真通信,该方案中,我们采用了卫星通信、GPRS/3G通信、等多种方式。
一方面这些方式可以互为备份,保证可靠性;另一方面,在现场我们可以根据现场的实际情况在多种方式中选用最优的方案,迅速建成应急通信网络,配合防暴电话、传真、计算机、扫描仪、摄像机等外设,实现指挥车和现场以及外部的多媒体通信,确保应急通信指挥的应用。
4.1卫星网络(可选)
为满足自身通信保障需要,拟建立卫星通信网络来扩充现有通信手段。
由于条件限制用户不建立卫星通信主站系统,初期配置一辆车载静中通系统和一台便携站系统,并采用租用卫星网络运营商资源的方案建立自己的卫星通信网络。
4.1.1主要业务
传输视频会议、视频监控、数据、语音,总信息速率为2Mbps。
4.1.2网络拓扑
由于用户卫星网络系统采用租用运营商资源的形式建立,即纳入运营商系统,故此组网形式较为简单,日后扩容较为方便,最大优点是建网和运营成本低廉。
全网组织图如下:
4.1.3车载卫星简介
系统功能
Ø自动展开/收藏;
Ø自动定位(当地经纬度、天线航向、倾斜、横滚);
Ø自动捕获卫星;
Ø自动跟踪(步进跟踪),跟踪精度优于1/10接收波束宽度;
系统特点
Ø符合CCIR580-4,通过国际卫星、欧洲卫星组织、亚洲卫星公司、东方卫星公司入
网要求;
Ø2分钟30秒完成自动展开、自动定位并自动捕获卫星;
Ø重量轻,140公斤;
Ø传动机构选用德国BERGERLAR军用步进电机及军用精密减速机;
Ø6.4″液晶显示器、人机界面友好,并提供跟踪过程轨迹显示;
Ø信标接收机采用锁相环技术窄带捕获;
Ø电动极化控制;
Ø全部操作由一名技术人员通过键盘输入即可完成;
Ø嵌入式控制系统与单片机系统互为备份,并提供机械手动控制功能;车体无需调平,
在10°以内的斜坡上能准确对星。
4.1.41.2米静中通天线系统的优点
Ø操作简便,全部操作由1名工作人员在车内用键盘即可完成,并具有“一键”自动
完成全部操作的功能;
Ø配备的9020T型控制系统,采用嵌入式计算机加备用单片机系统,功能强大,具有
热备份功能,可靠性高;
Ø具有自动、电动、手动三种工作方式,适应各种使用环境;
Ø捕获时间短,2分钟内天线即可完成自动展开、自动跟踪对星;
Ø采用玻璃钢天线面,抗腐蚀能力强;
Ø重量轻,功耗低。
总重量140Kg,总功耗500W,具有领先水平;
Ø系统可靠性高,电机选用德国BERGRLAR军用步进电机,控制计算机采用瑞士
DIGITALLOGIC公司军用嵌入式系统;
Ø人机界面友好,控制主机采用6.4″液晶显示器;
Ø信标接收机采用锁相环技术,实现窄带捕获;
Ø极化采用电动控制方式;
Ø配备车载GPS天线及接收机、电子罗盘、倾斜仪,对天线方位角、俯仰、横滚角和
当地经纬度进行自动检测,测试后的结果传给控制主机,使天线具备自动定位的功能,使车体不用调平,即可精确对星。
射频特性
ElectricalSpecifications
Ku波段Ku-Band
接收Receive
发射Transmit
工作频段OperatingFrequency,GHz
10.95~12.75
14.0~14.5
天线增益Gain,Mid-Band,dBi
41.8
42.9
极化Polarization
线Linear
交叉极化鉴别率XPD(onaxis),dB
35
35
电压驻波比VSWR
1.25
1.25
噪声温度AntennaNoiseTemperature
仰角 20°Elevation
30°Elevation
46°K
43°K
-3dB波束宽度Beamwidth,Mid-Band
1.46°
1.2°
功率容量Tx.PowerCapability,KW
1
接口Feedinterface
WR-75
WR-75
收发隔离Isolation,TxtoRx,dB
85
旁瓣FirstSidelobe
90%PeaksunderFollowingenvelop
-14
29-25logθ(1°≤θ<20°)
机械特性MechanicalSpecifications
天线尺寸AntennaDiameter
1.2M
天线类型AntennaType
偏馈Offset/PrimeFocus
重量Weight
140Kg
捕获时间SatelliteAcquisitionTime
≤3分钟
天线指向范围AntennaPointingRange
方位Azimuth
俯仰Elevation
极化Polarization
±180°
0°~90°
±90°
伺服系统MotorDriveSystem
方位转速AzimuthTravelRate
俯仰转速ElevationTravelRate
极化Polarization
0.01°/S~2°/S
0.01°/S~2°/S
1°/S
跟踪精度TrackingAccuracy
0.15°
显示分辨率DisplayResolution
0.01°
环境特性EnvironmentalSpecifications
工作风速OperationalWinds
72km/h阵风97km/h
不破坏风速SurvivalWinds
216km/h
温度Temperature
室内Indoor
-10℃~+50℃
室外Outdoor
-20℃~+50℃
湿度RelativeHumidity
100%
太阳辐射SolarRadiation
1135Kcal/h/m2
4.2BGAN卫星通信系统
BGAN是国际海事卫星组织所主导的宽频全球区域网络系统(broadbandglobalareanetworksystem)的第四代的卫星通信系统。
新卫星不仅支持BGAN宽带业务,还将继续支持目前工作在第三代卫星上的全部数字业务和Inmarsat区域性中等带宽的RBGAN业务,以保持业务的连续性和平滑过渡。
第四代“国际海事卫星”综合了高低端多种业务模式,采用高效的频率复用技术,在有限L波段的带宽资源情况下,实现了容量和多样化的选择,它可支持全新的全球宽带局域网业务,提供至少10倍于“国际海事卫星”现有网络的通信容量。
该卫星BGAN业务可为全球几乎任何地方的用户提供速度达到492kbit/s的网络数据传输、移动视频、视频会议、传真、电子邮件、局域网接入,并为用户提供短信、语音信箱、来电显示、呼叫转移、呼叫等待、呼叫保持、电话会议、限制用户组、呼叫限制、预付费等多种附加功能。
BGAN是一个3GPP包交换和电路交换的网络,兼容第3代(3G)手机系统,其所有提供的服务都基于UMTS技术。
第四代“国际海事卫星”系统共有3颗卫星,可覆盖全球,由欧洲阿斯特留姆公司研制。
2005年3月12日发射的第1颗定位在64°E印度洋上空,覆盖区域包括欧洲、非洲、中东、亚洲和印度洋;2005年11月入轨的第二颗位于54°W大西洋上空;第三颗计划在2006年第二季度升空,网络覆盖也将扩展到南北美洲。
网络几乎覆盖了整个地球,其中包括全球85%以上的陆地(除极区),使世界上98%人口可以应用到这项卫星数据服务,从而可为全球所有地区提供通信连接能力。
1.BGAN提供的基本业务
1)IP数据业务
共享型数据业务,数据速率最高达492Kbit/s,通过轻便的终端实现类似ADSL式的全球Internet接入,永远在线连接并按流量计费。
StreamingClass(流媒体)IP,可确保带宽(带QoS),类似ISDN业务,提供的不同速率SCIP为:
32、64、128、256Kbit/s,按连接时间计费。
可以实现以下服务:
●EmailAccess(电子邮件发送与接收)
●LANAccess(通过互连网在卫星终端与公司网络建立局域网)
●Filetransfer(文件传输)
●InternetAccess(互联网访问)
●Intranet,ExtranetAccess(企业内部网络访问)
●AudioandVideobroadcast(音频和视频的广播)
●VideoStoreandForward
2)电路交换业务
直拨话音:
使用压缩技术实现与GSM同质量的语音(4Kbit/s);内置蓝牙技术,主机可以和话机分离(在室内使用);具有紧急呼叫功能;支持模拟话音和IP数据会议。
短信:
BGAN终端间的短信互通,与GSM/小灵通等移动电话网络间的短信互通与WEB间的短信互通。
预付费业务:
所有手机包括呼叫转移、呼叫等待、呼叫保持;呼叫限制、限制用户组;来电显示;语音信箱;电话会议
2.网络应用架构
3.应用领域
可以提供视频会议、数据图像传输、信息浏览、办公网络接入等应用,来满足用户对新一代卫星高速数据通信的需求。
正是BGAN这种全球覆盖、高速率传输的特性,使得用户可以在任何时间、任何地点快速的建立移动办公室、应急指挥部等等。
应急救援:
应急人员可随身携带BGAN设备进入灾区,重构与外界通信的网络,将灾区的现场情况的视频图像或图片第一时间发给国家指挥中心及地方指挥中心,进行多方电话、电视会议,收发灾情预报及现场信息。
4.33G数据业务系统
3G的第一阶段,采用了反向引导信道,反向信道可以进行相干解调,使1X在理论上比IS95无线容量可以增加1倍。
由于采用快速寻呼信道,使电池使用时间延长1倍。
由于采用了辅助业务信道,该信道在数据突发性增大时建立,并在指定时间段内存在。
3G数据业务的输方式与IS95有很大区别,IS95前端(IWF前)的传输都是采用固定话音带宽的电路方式,导致用户传输速率降低。
3G数据业务和话音业务完全分离,采用分组数据包传输,数据业务不受话音通道的限制。
3G的下一步发展将是2个方向,3X或1XDO和1XDV。
这些技术都可以为用户提供2M带宽的传输和相应的数据业务应用。
目前的发展趋势是向1XDO和1XDV方向发展。
5视频处理系统
5.1车载视频处理终端
NMVS-A5024EV车载便携视频终端是一种内置Web服务器的数字摄像系统,集视频采集、实时压缩、海事卫星BGAN/动中通&3G无线网络传输等功能为一体。
设备接通电源之后可以独立工作,把采集压缩后的数字视频信号传输到指挥中心。
Ø产品特点
◆嵌入式实时多任务操作系统和嵌入式处理器,完全脱离PC平台,系统更加稳定可靠。
◆无线局域网、海事卫星、3G、EDGE无线网络接入,独有的可靠连接技术,在恶劣网络条件下保障视频流畅传输。
◆基于H.264视频处理技术,经过独有的优化压缩处理技术,可在海事卫星BGAN较低带宽的网络上,以最高可达每路图像30针帧/s(NTSC)或25帧/s(PAL)的速度,全实时传送高清晰、准DVD效果图像。
◆在海事卫星传输方式下不同带宽下对应帧率:
64Kbps-3到8帧/s128Kbps-6到15帧/s,256Kbps-12到25帧/s.
◆支持高质量双向语音对讲,支持音视频同步传输。
◆支持超低码率,支持CBR和VBR,带宽自适应。
独有的可靠连接技术,在恶劣的网络条件下保障视频流畅传输。
◆支持多种PTZ协议,协议可宽展,工业标准的控制I/O,支持多路报警联动。
◆独立的I/O告警输入口和中继告警输出口。
◆独立的RS-232串口和RS422/485串口,实现对高速球机、摄像机或其他集成产品的远程控制。
◆多用户集群管理,每台设备既是网络中的传输单元又可作为相对独立的服务器单元。
◆基于SSL的用户身份鉴定功能。
◆与安卫士专业监控系统软件和安卫士远程视频监控管理平台兼容。
◆支持分级用户权限管理,采用数据流加密技术,保证网络通信安全。
◆采用嵌入式结构设计,内置硬件狗,保证系统运行稳定可靠。
◆包含四选一视频子型号,通过软件选择当前编码通道。
Ø技术参数
规格参数
视频
视频输入
1路/4路视频输入,1Vpp,75Ω,BNC接口,PAL/NTSC制自适应
压缩格式
NMVS-UH.264
传输分辨率
QCIF:
PAL制176×144,NTSC制176×120;
CIF:
PAL制352×288,NTSC制320×240
传输性能
2/4卡3G:
CIF最高可达22帧/秒,平均延时2-7秒;
宽带网络传输(RJ45,可选):
CIF最高可达25帧/秒,平均延时小于0.5秒
显示性能
计算机浏览分辨率:
CIF:
PAL制352×288,NTSC制320×240
D1:
PAL制704×576,NTSC制640×480,无锯齿,图像清晰
手机浏览分辨率:
QCIF:
PAL制176×144,NTSC制176×120
帧率设置
1~25帧/秒可调
录像
支持本机录像,最大支持2T大容量SATA硬盘
码率控制
自适应码率控制
码流类型
双码流。
编码参数
支持白天/夜间两套编码参数自动切换
可设置视频采集预处理算法
音频
压缩格式
默认G.723.1,选择支持PCM、ADPCM等
音频输入
单路音频输入,RCA接口(Female),麦克风或LineIN方式可选
麦克风方式:
-46~-3dBV,1KΩ
LineIN方式:
3Vmax,1KΩ
音频输出
单路音频输出,3Vmax,16.HeadPhone,RCA接口(Female)
网络
接口标准
以太网10/100Base-TX,RJ-45接口网络
网络协议
支持HTTP、TCP/IP、UDP、ARP、SMTP、RDP、RTP、DHCP、PPPOE等
认证加密
采用NMVS-DES128位加密算法,通过扰码保护数据;
链接建立过程采用CHAP协议认证,无明码传输,安全可靠;
密钥/扰码更新周期10分钟,防止破解
Web浏览
内置Web服务器,可通过IE浏览器观看视频和管理设备
在线升级
可通过NMVS-MS软件进行远程网络升级或下载升级包到本地升级
无线
传输
2卡3G传输
接口标准
2个弹出式UIM卡座
网络协议
支持TCP/IP、SMTP、RDP、RTP、PPP、HDLC等协议
认证加密
链接建立过程采用CHAP协议认证,无明码传输,安全可靠;
采用NMVS-DES128位加密算法,通过扰码保护数据;
密钥/扰码更新周期5分钟,防止破解;
支持VPDN虚拟拨号
I/O
报警输入
两路干接点开关量输入,DB9接口(Male)
报警输出
单路继电器开关量输出,DC48V@0.5A,AC24V@0.5A,螺丝接线端子
RS-232
双工RS-232,DB9接口(Male)
RS-485
双向单工RS-485,螺丝接线端子
云台协议
支持Pelco-D、Pelco-P等多种协议,可升级扩展协议
定位
GPS定位
支持GPS定位功能,可与GIS系统融合
传输
传输方式
支持宽带卫星、海事卫星、3G、EDGE、WIFI等传输
按钮
按钮功能
带有示警、抓拍功能,相应视频或图片等存至服务器
电源
复位
具有重启系统按钮
电源
外接供电:
8~32V直流输入
功耗
<10W
环境
温度
-10℃~45℃
湿度
20%~80%RHG
机箱
机壳
黑色金属外壳
内部控制
嵌入式模块化设计,风扇散热
安全
电子减震和三级机械减震
尺寸
295mm(长)×220mm(宽)×130mm(高)
Ø设备图片
19英寸机架式(可安装在车载机柜,可带GPS功能)
车载视频处理终端(可选前端存储、GPS功能)
系统设计说明
系统分为前端子系统、监控中心平台和监控客户端三个部分组成。
本系统设计是基于3G无线传输的视频监控系统,将视频服务器和摄像机安装在汽运汽车上,利用3G传输视频信号和GPS数据,无需铺设网线,极大地降低建设成本,同时可以轻松实现随时随地的远程视频监控与车辆轨迹的查询,并且视频资料可以随时进行录像,方便检索查阅。
系统的设计充分考虑了系统扩展性,系统扩展时只需添加视频服务器和摄像机等前端设备,即可不影响系统正常运行的情况,实现系统扩展。
相比传统视频监控具有不可替代的优势。
1.前端子系统
前端视频采集系统由网络视频服务器、摄像机。
报警设备等组成。
其中网络视频服务器作为核心设备,负责将摄像机采集的各监控点视频图像和GPS数据并经过压缩编码后通过3G上传到监控中心,实现视频的远程观看。
具体设计为:
(1)前端子系统采用车载无线硬盘录像机(A5024EV)完成对前端视频和GPS数据的回传。
(2)视频服务器和摄像机的电源由
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