衛(wèi)星通信在公共安全應急系統(tǒng)中的應用

文 汪春霆 研究員 中國電子科技集團公司54所 副總工程師

1 概述

公共安全應急保障工作是國家安全和社會穩(wěn)定的基石，是經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要條件，是人民安居樂業(yè)的基本保證，是全面構建社會主義和諧社會必須解決的重大戰(zhàn)略問題。

目前，我國正面臨經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要機遇期，同時也是實施我國現(xiàn)代化建設第三步戰(zhàn)略部署的關鍵時期，保持長期和諧穩(wěn)定的社會環(huán)境與安定團結的局面是我國面臨的重要任務之一。

自然災害、事故災難、公共衛(wèi)生、社會安全事件一并列為突發(fā)公共事件。我國每年因突發(fā)公共事件造成的人員傷亡逾百萬，綜合經(jīng)濟損失高達數(shù)千億元。2003年，我國因生產(chǎn)事故損失2500億元、各種自然災害損失1500億元、交通事故損失2000億元、衛(wèi)生和傳染病突發(fā)事件損失500億元，共計達6500億元，約相當于當年我國GDP的6%。由安全問題造成大量的人身傷亡和巨大的財產(chǎn)經(jīng)濟損失，對公眾的心理會造成較大的影響，而且會影響社會安定和經(jīng)濟發(fā)展。

今后的五到十年，是我國社會經(jīng)濟發(fā)展的關鍵時期，也是各種矛盾的凸顯期。各種自然的、社會的和技術的安全風險將交織并存，公共安全面臨著更加嚴峻的形勢與挑戰(zhàn)。突發(fā)公共事件給人民生命和財產(chǎn)帶來重大損失，制約國民經(jīng)濟全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。毋庸置疑，強大的突發(fā)公共事件應急處置能力是減小損失、創(chuàng)造良好社會環(huán)境的關鍵。

2 國內(nèi)公共安全應急系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

我國對于公共安全及應急聯(lián)動綜合信息系統(tǒng)的關注由來已久。1999年朱镕基總理就提出：在中國的城市也要建立類似美國911應急系統(tǒng)的城市應急聯(lián)動系統(tǒng)。

2002年1月，廣西南寧市建成了我國第一個應急聯(lián)動中心，該項目總投資1.6億元，覆蓋南寧市轄區(qū)10029平方公里的公安110、消防119、急救120、交警122、防洪、護林防火、防震、人民防空、公共事業(yè)、市長公開電話等領域的社會應急聯(lián)動指揮、調(diào)度系統(tǒng)。建設內(nèi)容包括接警中心、處警中心、指揮中心、無線通信平臺、無線基站、微波傳輸系統(tǒng)、現(xiàn)場快速部署應急車載通信系統(tǒng)、市長公開電話網(wǎng)絡及其它配套設施。

2003年“非典”之后，北京、廣州、深圳、杭州、揚州、成都、重慶等地分別開始建設聯(lián)動系統(tǒng)。2004年，城市應急聯(lián)動綜合信息系統(tǒng)成為各省市的工作重點，在短短兩三個月內(nèi)，眾多城市都開始上馬應急聯(lián)動，公安110報警電話擴容成為全市各類應急電話的聯(lián)動中心。

2005年國家頒布的《國家突發(fā)公共事件總體應急預案》是全國應急預案體系的總綱，進一步強化了建設城市應急綜合信息系統(tǒng)的迫切性要求。從此，我國的城市應急平臺的建設進入實質(zhì)階段。

目前乃至今后一個時期，我國正在和即將建設以國務院應急平臺為核心的，覆蓋全國31個省、直轄市、自治區(qū)、5個單列市和新疆生產(chǎn)建設兵團以及國家各個職能部委的國家應急平臺體系，從而形成對全國范圍內(nèi)重大突發(fā)公共事件的預防預警、快速響應、全方位監(jiān)測監(jiān)控、準確預測、快速預警和高效處置的運行機制與能力。

3 國外公共安全應急系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

世界主要國家普遍支持公共安全與應急平臺體系建設。國際公共安全電子產(chǎn)業(yè)走在前列是美、英、法、日等國，其中又以美國雄居霸主地位，占全球產(chǎn)業(yè)總數(shù)的一半左右。目前，美國這一產(chǎn)業(yè)已構建起一個非常完善的推進型的產(chǎn)業(yè)鏈條和產(chǎn)業(yè)結構，形成若干個大型跨國企業(yè)，集工程安裝、網(wǎng)絡監(jiān)控和運營服務為一體。

下面簡單介紹美國、歐盟和日本相關應急系統(tǒng)的建設情況。

3.1 美國

3.1.1 國家安全應急準備（NSEP）計劃

美國政府早在20世紀90年代初就推行主要是應付自然災害的“國家安全應急準備”（NSEP）計劃（通信網(wǎng)）。

該計劃主要有四大組成部分:

（1）商用網(wǎng)絡抗毀性（CNS）計劃：重建陸地公用交換網(wǎng)PSN受破壞部分的計劃，用以增強NSEP用戶到PSN的陸地出入口；

（2）商用衛(wèi)星通信互連（CSI）計劃：利用商用C波段衛(wèi)星的互連，在重要交換節(jié)點之間提供替補路由來構建遠程公用網(wǎng)；

（3）政府應急電信服務（GETS）計劃：在災害或核攻擊發(fā)生時，利用商用PSN的資產(chǎn)，為聯(lián)邦各部委和部門之間提供話音和低速數(shù)據(jù)的連接服務；

（4）通信優(yōu)先服務（TSP）計劃：為應急通信建立有關優(yōu)先權的控制、管理和操作框架，保證重要用戶優(yōu)先使用系統(tǒng)、優(yōu)先恢復系統(tǒng)等特權。

NSEP計劃是要在通信系統(tǒng)中嵌入應急容災功能。這在全國的“未來電信系統(tǒng)”（FTS2000）、國防部的傳輸網(wǎng)“國防信息系統(tǒng)網(wǎng)”（DISN）、全國的“個人通信系統(tǒng)”（PCS）、全國衛(wèi)星通信（SATCOM）、陸地移動衛(wèi)星服務（LMSS）、南卡多萊納州的應急系統(tǒng)中都得到了體現(xiàn)。

3.1.2 美國聯(lián)邦應急管理信息系統(tǒng)（FEMIS）

美國聯(lián)邦應急管理局通過實施“e-FEMA”戰(zhàn)略，建立了應急信息系統(tǒng)層次結構模型，不僅使各類應急信息系統(tǒng)的信息資源能得到及時更新，還能促進不同系統(tǒng)之間的信息資源共享，為應急決策過程提供技術支持。

3.1.3 美國緊急報警系統(tǒng)與全災難報警

3.1.3.1 緊急報警系統(tǒng)

美國的緊急報警系統(tǒng)（Emergency Alert System，簡稱EAS）建立于1994年11月。這個緊急報警系統(tǒng)與數(shù)千個廣播電（視）臺、有線電視系統(tǒng)以及衛(wèi)星公司相連，可以在全國緊急狀況下向公眾傳送信息。

3.1.3.2 琥珀警報系統(tǒng)

琥珀警報系統(tǒng)是利用電子郵件和因特網(wǎng)報警的系統(tǒng)，琥珀警報的信息先傳到Web站點，然后重新構造成適應不同傳媒的信息，包括手機、文件、電子郵件、路標、電視新聞網(wǎng)和緊急事項交流中心。

3.1.3.3 全災難報警

EAS技術被國家海洋和大氣局氣象電臺（NWR）整合進NWR全災難網(wǎng)絡中。作為廣為使用的公共警報系統(tǒng)，NWR播報國家氣象服務預報和自然、人為所引起的全災難報警。NWR采用了與EAS相兼容的信號，這使媒體所用的EAS設備能自動接收和識別NWR的信息。

3.2 歐盟e-Risk系統(tǒng)

歐盟e-Risk系統(tǒng)是一個基于衛(wèi)星通信的網(wǎng)絡基礎架構，為其成員國實現(xiàn)跨國、跨專業(yè)、跨警種、高效及時地處理突發(fā)公共事件和自然災害提供支持服務， 該系統(tǒng)于2000年建成。

在重大事故發(fā)生后，救援人員常碰到通信系統(tǒng)被破壞、信道嚴重堵塞等情況，導致救援人員無法與指揮中心和專家小組及時聯(lián)系?；谶@種情況，e-Risk利用衛(wèi)星通信和多種通信手段來支持突發(fā)公共事件的管理?？紤]到救災和處理突發(fā)緊急事件必須分秒必爭，救援單位可以利用衛(wèi)星定位技術，結合地面指揮調(diào)度系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng) , 對事故現(xiàn)場進行精確定位，在最短的時間內(nèi)到達事發(fā)現(xiàn)場，開展救援和處置工作。而利用多種通信手段則表現(xiàn)在應急管理通信系統(tǒng)集成了有線語音系統(tǒng)、無線語音系統(tǒng)、寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)等多個系統(tǒng)，配合應急管理和處置調(diào)度軟件，使指揮中心、相關聯(lián)動單位、專家小組和現(xiàn)場救援人員快速取得聯(lián)系，并在短時間里解決問題。

3.3 日本

日本為了應對各種可能的突發(fā)公共事件，不僅建立起了完善的應急信息化基礎設施，而且在長期的應急實踐中，積累起了豐富的利用現(xiàn)代信息技術實現(xiàn)高效應急管理的經(jīng)驗。

3.3.1 日本的專用防災通訊網(wǎng)絡建設

日本政府從應急信息化基礎設施抓起，建立起覆蓋全國、功能完善、技術先進的防災通信網(wǎng)絡，包括：

·以政府各職能部門為主，由固定通訊線路（包括影像傳輸線路）、衛(wèi)星通訊線路和移動通訊線路組成的中央防災無線網(wǎng)。

·以全國消防機構為主的消防防災無線網(wǎng)。

·以自治體防災機構和當?shù)鼐用駷橹鞯亩嫉揽h府、市町村的防災行政無線網(wǎng)。

3.3.2 日本防災專用無線通信網(wǎng)

由于自然地理原因，加上無線通信技術的廣泛普及，日本的防災通信網(wǎng)絡基本依托無線通信技術。專門用于災害對策的無線通信網(wǎng)絡包括中央防災無線網(wǎng)、消防防災無線網(wǎng)、都道府縣防災行政無線網(wǎng)及市町村防災行政無線網(wǎng)等。

·中央防災無線網(wǎng)

中央防災無線網(wǎng)是日本防災通信網(wǎng)的骨干網(wǎng)，主要由固定通信線路(包含圖像傳輸線路)、衛(wèi)星通信線路、移動通信線路組成。

·消防防災無線網(wǎng)

消防防災無線網(wǎng)由地面系統(tǒng)與衛(wèi)星系統(tǒng)所構成。

受植區(qū)的骨質(zhì)和骨量是影響種植體穩(wěn)定性的重要因素，并且影響整個骨結合的過程。通過術前的CT影像，可用骨密度(HU)值評估受植區(qū)骨組織的密度，為種植體植入提供可靠的手術方案[12] 。CBCT具有放射劑量低、掃描時間快等特點，近年來在臨床上應用廣泛。有研究顯示，CBCT可用于術前HU值的評估，還能評價術后骨結合情況[13-15] 。

3.3.3 在民用通信網(wǎng)中嵌入應急防災功能

在發(fā)生自然災害后，通信設施容易受到破壞，無法保證救援部門與災區(qū)直接聯(lián)系。在地震頻發(fā)的日本，保證地震后通信能力的及時恢復成為各部門和電信企業(yè)的重要工作內(nèi)容。

目前的技術和調(diào)度手段可使日本電信企業(yè)的維修人員在地震發(fā)生后迅速趕到災區(qū)搶修，恢復通信設施，保證受災群眾和援救人員及時聯(lián)系。日本NTT公司還在地震、臺風等較嚴重的自然災害發(fā)生后，開設“災害用留言電話”，某位受災者可以撥打171留言，別人再撥打171時，只要輸入那位受災者的電話號碼，就可以聽到相應的留言。

在災害應急機構的要求下，2007年4月后在日本出售的手機都安裝了GPS接收器。這樣，即使打電話的人不知道自己在哪里，救援人員也可以追蹤到他的位置。

4. 衛(wèi)星通信在應急系統(tǒng)中的應用

從應急信息傳輸服務的場景上，可以把信息傳輸分系統(tǒng)劃分為三部分：

（1）應急現(xiàn)場內(nèi)的通信；

（2）應急現(xiàn)場與安全區(qū)域間的通信；

（3）安全區(qū)域內(nèi)的通信。

應急現(xiàn)場內(nèi)通信的主要手段有：集群通信、短波、超短波通信、地面移動通信等，對于大范圍重大災難，衛(wèi)星通信可成為應急現(xiàn)場內(nèi)通信的主用手段。

應急現(xiàn)場與安全區(qū)域間的通信的主要手段有:衛(wèi)星通信、地面有線通信等。

安全區(qū)域內(nèi)的通信的主要手段有：地面有線通信、移動通信、衛(wèi)星通信等常規(guī)通信方式。

可見，在應急通信的三個場景，衛(wèi)星通信都可以發(fā)揮重要作用，其中：

移動衛(wèi)星電話：包括Iridium、GlobalStar、Thuraya及海事等衛(wèi)星終端，主要用于災害發(fā)生的早期階段。

寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)：包括FDMA、TDMA、DVB-RCS系統(tǒng)；主要應用于災害的中期及災后恢復階段?？山鉀Q各類中高速業(yè)務的傳輸，并滿足各種裝載平臺（機載、船載、車載、單兵背負）的快速通和動中通通信應用。為災害現(xiàn)場無線網(wǎng)絡到安全區(qū)域互連互通提供遠程通信傳輸信道。

音頻衛(wèi)星廣播：利用衛(wèi)星向公眾發(fā)布災害告警、現(xiàn)場情景通告等信息。

5. 發(fā)展建議

（1）站在國家戰(zhàn)略的高度來規(guī)劃、建設全國應急衛(wèi)星通信系統(tǒng)，滿足民用救災的信息系統(tǒng)支持能力，建立一個統(tǒng)一、高效的應急衛(wèi)星通信系統(tǒng)；

（2）深入開展應急衛(wèi)星通信的應用需求論證和研究，加強技術體系建設和頂層設計；

（3）建立統(tǒng)一的應急衛(wèi)星通信技術標準規(guī)范，統(tǒng)一相關技術體制及信息格式，實現(xiàn)資源共享及互連互通互操作；

（4）應急衛(wèi)星通信網(wǎng)與其它通信網(wǎng)必須協(xié)調(diào)發(fā)展，并且能融為一體；

（5）開展基礎通信設施應急支持能力研究,建立基于基礎通信設施的日常應急體系，最大限度地利用現(xiàn)有的基礎通信資源；

（6）加強突發(fā)事件現(xiàn)場通信網(wǎng)絡的恢復能力建設（便攜、車載、直升/無人機載、氣球、飛艇載蜂窩等）；

（7）大力發(fā)展GEO衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)，直升機、無人機載衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

應急通信場景示意圖