摘" 要：应急指挥车是应急指挥体系中重要的通信保障设施。文章基于突发灾害事故应急通信工作开展的现实问题和发展现状，明确指挥车在应急通信网络体系中的定位，构建应急指挥车的网络拓扑结构。根据指挥车实际通信需求，分析通信系统不同功能模块的设计要点，并进一步剖析不同通信方式的适用条件及其优劣势。通过在指挥车上的部署应用，建立了通信与信息系统有机集成的平台，综合各种应急服务资源，实现了统一指挥和联合行动。同时，针对不同突发事故场景的典型特征，对比分析应急指挥车通信应用特点，以期增强应急作战指挥的通信效能。
关键词：应急指挥车；融合通信；功能设计
中图分类号：TN929.5" " 文献标识码：A" 文章编号：2096-4706（2024）18-0001-05
Design and Application of Emergency Command Vehicle Communication System Based on Converged Communication
ZHU Xinyuan， HUANG Kongxing， YI Zechun， YANG Peng
（Guangdong Planning and Designing Institute of Telecommunications Co.， Ltd.， Guangzhou" 510630， China）
Abstract： The emergency command vehicle is an important communication guarantee equipment in the emergency command system. This paper clarifies the positioning of command vehicles in the emergency communication network system， and constructs the network topology structure of emergency command vehicles based on the practical problems and current development status of emergency communication work in emergency accidents. Based on the actual communication requirements of the command vehicle， the design key points for different functional modules of the communication system are analyzed， and the applicable conditions， advantages and disadvantages of different communication methods are further analyzed. By deploying and applying it on the command vehicle， a platform that organically integrates communication and information systems has been established， which integrates various emergency service resources and enables unified command and joint action. At the same time， in views of the typical characteristics of different emergency accident scenarios， a comparative analysis of the communication application characteristics of command vehicles is conducted to enhance the communication efficiency of emergency combat command.
Keywords： emergency command vehicle; converged communication; functional design
0" 引" 言
我国是一个灾害多发的国家，在“7·20”郑州暴雨、“5·12”汶川地震等大型灾难中，极有可能伴随通信等基础设施的损毁和瘫痪，常规通信手段基本失效，受灾区域处于信息孤岛的状态。此时，应急指挥车能够起到奇兵的重要作用，在短时间内恢复现场通信业务。2022年6月，中国应急管理部发布了《“十四五”应急救援力量建设规划》，提出了加强应急通信保障能力建设的目标和措施。
美国、日本和欧盟等应急管理体制较为发达的国家和地区最早对应急通信保障体系开展研究和实践。“9·11”事件后，美国政府加速对应急指挥车的研发，并逐步应用于民用领域，根据救灾场景差异对功能和布局采取针对性的设计[1]；在长期与自然灾害斗争过程中，日本政府和学术界针对应急通信装备和技术积累了丰富的经验和研究成果，积极引入大数据、人工智能、物联网等最新信息通信技术，日本总务省消防厅组织研发了全地形应急救援车[2]；欧盟建立了通用应急通信与信息系统和e-Risk系统[3]。
近年来，我国大力推进突发事件应急通信技术的研究和应用[4-5]。在通信基础设施方面，我国在全国范围内建立了大量4G、5G固定基站和网络，为应急通信提供了可靠的保障；在关键技术方面，突破了包括移动通信网、卫星通信、射频技术在内的众多难题，相关装备已为公安、武警、消防等广泛运用并得到验证[6-7]，为应急通信车的应用提供了技术支持。针对复杂多变的现场环境，应急指挥车需要依托现代无线通信技术，几乎涉及通信全领域，按照车型大小分为大型、中型和小型[8]，大型指挥车一般为移动指挥系统的中枢核心，中小型指挥车主要深入灾害事故现场进行数据采集与传输[9]。
应急指挥车通信功能设计是一个复杂庞大的系统工程[10]。本文从灾害现场应急通信的特点出发，构建应急指挥车通信系统的网络架构，分析不同通信系统功能模块的设计要点和适用条件，并对其典型应用场景进行分析。
1" 灾害现场应急通信特点
通信系统是应急指挥车的基础，为突发应急现场通信联络、指挥调度、系统的运行提供通信链路支撑。由于灾害事故的突发性和强大破坏力，尤其是在断电、断路、断网“三断”场景下，应急通信更具有时间突发性、空间不确定性、环境复杂性、设备受损随机性、通信容量不可预测性、通信保障业务多样性、业务应用高度自主性等特点，如表1所示。应急指挥车通信系统设计要充分考虑灾害现场通信特点，适应应急救援实际需求。
2" 应急指挥车通信系统网络架构分析
2.1" 指挥车在应急通信网络体系中的定位
应急指挥车是应急指挥体系的重要组成部分，能够突破时间和地形限制，实现现场突发事件救援指挥、现场保障和应急决策部署，特别是满足实时图像传送、视频会议、专业队伍间互联互通的通信需求。应急指挥系统通常包括后方指挥中心、移动指挥中心和灾害现场三大部分。应急通信指挥车是移动指挥中心的核心中枢，能够克服时空限制，快速部署指挥通信系统并展开指挥流程。在应急通信网络中，指挥车的定位如图1所示，向上能够接收后方指挥中心救援指令，实现与指挥中心之间双向信息传输，构成后方指挥中心指挥调度闭环；向下联通灾害现场，与灾害一线建立实时交互语音、数据、视频等信息，完成灾情与救援信息的实时上报，并对一线救灾力量进行指挥调度，构成现场指挥中心指挥调度闭环。
2.2" 应急指挥车的通信网络拓扑结构
应急通信车是一个快速反应的通信系统与信息系统有机集成的平台，可在行驶过程中实现与后方指挥中心和灾害一线的通信。在突发事故现场通信的组织实施中，考虑复杂地形和恶劣气候影响，通信设备种类及数量的投入相对较大。应急指挥车通过搭载各类通信装备，将公网、卫星、自组网、专用无线集群网等多种通信手段进行融合，相互补充、相互结合，构成多手段、多路由、多业务的通信网络，能够满足不同环境下与后方指挥中心、灾害现场的双向通信，灵活快速地实现通信保障、指挥调度、信息采集传输等功能。应急指挥车的通信网络拓扑结构如图2所示。
3" 应急指挥车通信系统功能模块设计
3.1" 通信系统功能模块构成
融合通信是移动应急指挥中心的核心系统，通常基于统一网络体系架构，通过标准开放的协议对接，实现各类通信网络跨层级、跨地域、跨系统、跨部门、跨业务的融合对接与通信效率强化，满足应对突发事件的指挥调度、决策支持、协同会商需求。融合通信系统通常包括公网链路通信、集群通信、短波通信、卫星通信/导航、无人机中继通信、视频调度，系统架构如图3所示。
3.1.1" 公网链路（4G/5G）通信模块
公网链路是应急指挥车的常规通信方式，通过建立运营商4G/5G通信链路，实现灾害现场和后方指挥中心的双向实时视音频传输。指挥车通过多链路聚合技术，将多卡网络叠加使用进行视频数据包等传输，能够形成稳定、可靠、高效的通信通道。公网链路对光缆等有线基础设施具有极高的依赖性，而有线传输在大灾面前可靠性低，修复难度大。因此，需要重点发展应急通信指挥车的无线通信技术。
3.1.2" 集群通信模块
集群通信系统是一种多用户动态使用无线电通道的专用移动通信系统，呼叫接续快，主叫方能够实现一呼百答。集群通信模块首先要确定通信标准，要求能够自主组网和实现快速部署，构建应急通信指挥车指挥调度的专用网络。针对指挥车的主流数字集群通信系统是以PDT语音集群通信为主的窄带专网，通信模块主要是由窄带PDT集群基站、车载台、手台设备组成。为克服窄带专网数据传输能力有限的不足，可进一步建设应急通信eLTE宽带集群，实现从PTT（Push To Talk）到PTV（Push To Video）的演变，提升数据传输能力。
3.1.3" 短波通信模块
短波通信属于远程通信的范畴，不容易受到外界干扰，具有极高的抗毁能力和自主通信能力。短波通信模块需要选择频率范围和波长，采用频率自适应探测、高效调制解调和抗干扰与抗衰落等技术，保障指挥车的保底通信。通过部署车载短波电台，能够实现与各级应急管理中心、事发现场相关固定短波电台等的业务通信。
3.1.4" 卫星通信/导航模块
卫星通信不依赖地面传输设备，是移动应急指挥的重要链路保证。应急指挥车的卫星通信模块可以根据需求配置车载“静中通”或“动中通”卫星系统，分别实现移动中和静止情况下的卫星通信，通过卫星链路与各级指挥中心实现话音、数据、图像的实时传输。常见的卫星导航系统包括北斗卫星导航、GPS导航、伽利略卫星导航等，通过卫星上连续发射的无线电信号，为用户提供导航服务。车载应急救援精准定位设备通常要求天线主机一体化设计，融合多系统兼容技术，集成无线电定位系统（RDSS）通信模块、无线电导航系统（RNSS）定位模块等，并能够适应野外恶劣环境。
3.1.5" 无人机中继通信模块
无人机中继能够打通应急救援指挥“最后一公里”通信，尤其是在地震、山岳等有通信阻断环境下。针对无人机飞行器，需要通过飞行控制技术和动力控制技术实现超视距控制和灾害现场快速覆盖。通过配备系留无人机，将窄带集群转信台、eLTE中继站及公网4G/5G直放站等进行升空作为中继，并进行动态路由与链路优化，满足现场救援力量通信保障及现场通信大区域覆盖需求。
3.1.6" 视频调度模块
视频调度模块通过采用高带宽、低延迟的高清视频传输技术实现即时、交互的指挥调度功能，能够与各处通信终端进行双向通信。视频调度模块设计要求采用模块化设计，通过视频资源整合与调度技术和多制式通信接口设计，实现多路视频信号的输入和输出，具备高效的视频编码和解码能力，确保系统具有良好的兼容性和互通性；并设计视频信号的多画面处理与切换功能，满足同时显示多个视频画面的需求。
3.2" 不同通信模式的优势与劣势
应急通信指挥车是“空天地一体化”通信网络的关键节点，需要对不同通信系统进行相互补充、融合和备份，才能高效稳定地保证指挥通信网络。不同通信模式的优劣势分析如表2所示。
4" 场景应用
应急指挥车常用于指挥、协调和支持各种事故应急场景。在地震、海啸、洪水等重大自然灾害场景中，通常伴随通信基础设施的损毁，可以通过应急指挥车快速成立现场指挥部。在城市安全事故、矿山安全事故、隧道安全事故等场景中，应急指挥车具备多部门多终端的融合通信能力，实现集中调度和统一协调。大型运动会及体育赛事等重大活动事件参与人数多、时间长、规模大、物资集中，应急通信车能够针对人员数量、聚集位置等进行评估，支持现场指挥调度与预警信息发布。
本文提出的基于融合通信的应急指挥车通信系统设计方案在某省的省市级应急管理单位开展了应用，应用界面如图4所示。其中，公网链路通信模块是“平时”应急通信网络的重要组成部分，满足日常通信需求；集群通信模块实现了突发事件现场的集中式指挥调度需求；短波通信模块保障了指挥车在恶劣环境中的基本应急指挥能力；卫星通信模块满足重大灾害的通信要求；卫星导航模块实现了实时定位功能，并规划最优路径；无人机中继通信模块有效克服了地貌及施工作业环境复杂等不利因素；视频调度模块实现了视频会议及实时视频监控区高清画面现实的功能。在自然灾害、突发事件、特殊时期等情况下，应急指挥车发挥了现场指挥部的关键作用，提供了应急通信保障，为各级政府领导应急决策和指挥提供依托，进一步提高处置突发事件的能力。
5" 结" 论
目前，我国的应急指挥车信息化建设还处于起步阶段，针对通信系统的设计尚缺乏明确的规范标准，在实际设计和建设上还存在一定的混乱。结合本文对应急指挥车通信系统设计要点和应用场景的分析，对其未来趋势进行展望，以期增强应急作战指挥的通信效能。
随着大数据、云计算、人工智能等技术的成熟，应急通信系统逐渐数字化、多媒体化、智能化，需加强推进智能技术在应急指挥车通信系统的应用；其次，移动应急通信网络的抗毁能力对通信效能至关重要，需要强化应急指挥通信枢纽、传输干线、核心数据节点等重要基础设施的安全防护，采用多节点、多路由、多电源等保护措施增强基础设施韧性；最后，在日常工作和演练汇中积极推广和训练相关通信模式，保证应急通信操作人员具备相应管理资质、设备操作资质，熟练掌握各类通信设备，及时掌握事件状况和领导动态，完成人员安排及车辆调度工作。
参考文献：
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作者简介：朱欣远（1980—），男，汉族，广东广州人，高级工程师，本科，研究方向：通信网络规划、设计及行业信息化；通信作者：黄孔星（1994—），男，汉族，福建福州人，工程师，博士，研究方向：信息化规划。
