寬帶通信系統(tǒng)在黃河防汛工作中的應(yīng)用
1 劉新鮮 2 楊國勝 3 劉菁
摘 要：本文較為詳細(xì)地介紹了具有黃河特色的實(shí)時移動采集系統(tǒng)的建設(shè)及在河南黃河防汛中的應(yīng)用，完善了黃河防汛搶險信息采集、傳輸手段。
關(guān)鍵詞：實(shí)時移動采集系統(tǒng) 數(shù)字黃河 應(yīng)急移動通信 IP電話 視頻 防汛搶險 數(shù)據(jù)傳輸 無線寬帶傳輸
一、概述
1.1 系統(tǒng)建設(shè)背景
隨著“數(shù)字黃河”工程建設(shè)的不斷深入和完善，河南黃河河務(wù)部門縣局以上計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本建成.
在“數(shù)字黃河”工程的總體框架下，根據(jù)黃河防汛、搶險的需要和“數(shù)字黃河”工程的建設(shè)要求，采用寬帶無線接入、數(shù)字視頻處理、IP數(shù)據(jù)通信等先進(jìn)技術(shù)和現(xiàn)代治河理念，建立快捷可靠的河南黃河防汛實(shí)時移動采集會商系統(tǒng)，完善黃河下游工情采集體系，適應(yīng)黃河險情突發(fā)性強(qiáng)的特點(diǎn)，保證信息高效、快捷、準(zhǔn)確的傳輸，為防汛決策提供工情實(shí)時信息，爭取防汛工作的主動，提高防汛實(shí)時決策水平，為維持黃河健康生命提供更好的信息保障。
1.2 系統(tǒng)建設(shè)的必要性
在黃河防汛遇到突發(fā)事件或險情時，依照常規(guī)通信方式已無法將突發(fā)事件現(xiàn)場和搶險現(xiàn)場的圖像實(shí)時地傳送到各級防汛指揮中心，
應(yīng)急移動通信系統(tǒng)在黃河防汛搶險時，可隨時在防汛搶險一線快捷、方便地臨時建立一個現(xiàn)場信息采集中心和現(xiàn)場通信指揮中心。
現(xiàn)場通信指揮中心能迅速與就近的寬帶無線接入中心站連接，溝通與黃河專網(wǎng)的連接。為搶險現(xiàn)場提供語音、數(shù)字和圖像傳輸服務(wù)，保持信息的暢通傳輸,實(shí)現(xiàn)信息資源的共享。
二、國內(nèi)外研究概況、水平及趨勢
應(yīng)急移動通信，就是在原有通信系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞、性能下降或發(fā)生緊急情況時，如：搶險救災(zāi)、防洪、突發(fā)事件、重大國事活動、國內(nèi)及國際通信援助、大型運(yùn)動會、大型音樂會以及國防戰(zhàn)備等。
目前，一些有能力的國家都建有自己的應(yīng)急移動通信系統(tǒng)。我國作為世界上一個重要的大國，經(jīng)過多年的發(fā)展，不僅建立了世界上最大和最完備的通信網(wǎng)絡(luò)，也建立了完備的應(yīng)急移動通信系統(tǒng)和一支強(qiáng)有力的專業(yè)應(yīng)急通信隊(duì)伍。
應(yīng)急移動通信系統(tǒng)，價格都在幾百萬元以上，價格不僅昂貴，而且不符合黃河防汛通信的實(shí)際情況，很難直接應(yīng)用到黃河防汛通信上。我們根據(jù)黃河防汛的實(shí)際情況，開發(fā)研制的具有黃河特色的河南黃河防汛實(shí)時移動采集會商系統(tǒng)共建設(shè)有17個無線基站和6輛移動車載通信設(shè)備只需150多萬元的成本。具有成本低、功能齊全、使用方便、滿足河南黃河防汛信息采集實(shí)際需求，具有推廣使用的價值。
三、系統(tǒng)的技術(shù)原理
系統(tǒng)采用了目前最先進(jìn)的H.264(MPEG-4/part10)視頻壓縮算法和G.729的音頻壓縮技術(shù)，擁有強(qiáng)大的視頻壓縮引擎, 在同等圖像質(zhì)量的前提下，其壓縮比提高將近30%以上，帶寬限制在1K—800K之間。同時G.729的音頻壓縮技術(shù)使音質(zhì)更加流暢和動聽, 采用了完全硬件的技術(shù)實(shí)現(xiàn)視音頻實(shí)時編碼、活動視頻預(yù)覽、音頻預(yù)覽、運(yùn)動檢測, 目前支持Windows NT/2000/XP和 Linux操作系統(tǒng)。圖像與語音始終保持穩(wěn)定同步，預(yù)覽圖像分辨率為4CIF，可達(dá)到VCD畫質(zhì)。支持移動偵測、時間發(fā)生器、水印，可動態(tài)設(shè)置幀率和圖像質(zhì)量、局域網(wǎng)延時不超過1秒（無B幀延時更短）。而國內(nèi)外同類型的產(chǎn)品中，大部分還是采用的H.263或者M(jìn)peg4的視頻壓縮算法，H.263雖然也可提供高質(zhì)量的視頻質(zhì)量，但是需要的網(wǎng)絡(luò)帶寬很大，一般在1M—2M之間,這就給網(wǎng)絡(luò)帶來了限制，Mpeg4方面雖然采用了低帶寬的壓縮技術(shù)，但是卻不能提供高質(zhì)量的圖像，而H.264卻正好是取了兩者的長處。這就確保了系統(tǒng)的先進(jìn)性。
系統(tǒng)還在采集車上采用了天線自動定位單元，采用天線自動定位系統(tǒng)，可以使得現(xiàn)場采集車上的定向天線在30秒鐘以內(nèi)完成自動概略定向，且定向精度在1度以內(nèi)，這種方法比國內(nèi)外同類型產(chǎn)品定位速度快精度高，保證了正常的通信距離。
四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能
4.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
河南黃河防汛移動會商系統(tǒng)主要由無線寬帶接入系統(tǒng)、現(xiàn)場采集車和移動采集點(diǎn)等三部分組成，并為視頻會議系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)接口。
信息的傳輸途徑主要有兩部分：一是黃河下游無線寬帶接入系統(tǒng)或現(xiàn)有市局接入網(wǎng)，再就是移動采集無線網(wǎng)橋傳輸系統(tǒng)。采集車上安裝無線網(wǎng)橋傳輸系統(tǒng)，并組建一套自成體系的無線網(wǎng)絡(luò)，作為移動會商的主要傳輸手段；然后可利用黃河下游無線寬帶接入系統(tǒng)或現(xiàn)有市局接入網(wǎng)接入到就近的基站。目前無線寬帶接入系統(tǒng)一期采用5.8G的LP5850無線寬帶接入系統(tǒng)已建成完畢，可以非常方便的接入到黃河專網(wǎng)，系統(tǒng)具有移動方便，運(yùn)行安全可靠等特點(diǎn)。實(shí)時工情移動采集傳輸系統(tǒng)如圖所示。

4.2系統(tǒng)功能
本系統(tǒng)是以移動會商決策為核心，以信息采集、通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為依托。系統(tǒng)的信息采集方式包括現(xiàn)場采集車、移動采集點(diǎn)、筆記本電腦。根據(jù)系統(tǒng)的總體功能要求，系統(tǒng)主要由信息采集模塊、移動會商系統(tǒng)、車載局域網(wǎng)、供電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等五大部分組成。
應(yīng)急移動通信系統(tǒng)可提供圖像、IP電話及寬帶服務(wù)等功能,信息采集車采集的各種數(shù)據(jù)通過無線設(shè)備鏈路與干線網(wǎng)絡(luò)相連傳送到各市局或省局指揮中心。應(yīng)急移動通信系統(tǒng)是音視頻轉(zhuǎn)播、寬帶及電話交換網(wǎng)絡(luò)的移動延伸。各個信息采集車采用了GPS全球定位系統(tǒng)和電子羅盤等先進(jìn)技術(shù),能夠準(zhǔn)確的對信息采集車進(jìn)行定位和方向的辨別。天線系統(tǒng)具有自動升降、左右轉(zhuǎn)動及俯仰調(diào)整的功能。多媒體系統(tǒng)具有將兩路視頻和兩路音頻的IP壓縮功能,同時還能提供兩路IP電話和兩個寬帶接口，硬盤刻錄機(jī)能對多媒體系統(tǒng)的兩路音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行自動備份，用于對音視頻數(shù)據(jù)的備忘和回放。電源系統(tǒng)具有外市電、UPS和逆變器三種供電方式可供選擇,以滿足在不同情況下使用。整個系統(tǒng)具有架設(shè)簡便、易操作、維護(hù)方便等特點(diǎn)。
五、系統(tǒng)的應(yīng)用
河南黃河防汛實(shí)時移動采集會商系統(tǒng)的建成，完善了黃河下游工情采集體系。在水利部組織的黃河防汛演習(xí)中保證了多個重要閘門的實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸，在焦作市局、開封市局、新鄉(xiāng)市局、濮陽市局的多處搶險現(xiàn)場保障了通信的暢通。實(shí)踐證明該系統(tǒng)適應(yīng)黃河險情突發(fā)性強(qiáng)的特點(diǎn)，保證信息高效、快捷、準(zhǔn)確的傳輸，為防汛決策提供現(xiàn)場實(shí)時信息，爭取防汛工作的主動，提高防汛實(shí)時決策水平，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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