公安專用應(yīng)急無線視音頻傳輸指揮網(wǎng)的建設(shè)

戎 玲，陳代強(qiáng)，蘭世勇

（1.國家安全防范報(bào)警系統(tǒng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，上海 200031；2.福建省公安廳科技通信處，福建 福州 350003；3.福清市公安局網(wǎng)安大隊(duì)，福建 福清 350300）

0 引言

應(yīng)急無線視音頻傳輸系統(tǒng)是近年來迅速發(fā)展起來的高新技術(shù)產(chǎn)品，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于應(yīng)急指揮、公共安全、搶險(xiǎn)救災(zāi)事故救援等重大事件的現(xiàn)場活動中，成為一種十分有效的通信指揮保障手段。無線圖像傳輸系統(tǒng)以其反應(yīng)快速、靈活機(jī)動、高效的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)了對現(xiàn)場的遠(yuǎn)程監(jiān)控和指揮，有效提高了公安機(jī)關(guān)快速反應(yīng)、指揮調(diào)度、協(xié)同作戰(zhàn)的能力，為公安信息化建設(shè)提供了有力的技術(shù)支撐。

從其技術(shù)組成來說，應(yīng)急無線視音頻傳輸指揮系統(tǒng)是一種綜合衛(wèi)星通信、公安專網(wǎng)通信、無線視音頻傳輸、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及多媒體技術(shù)等多種高科技手段而建立的移動應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)。應(yīng)急無線視音頻傳輸指揮系統(tǒng)的前端設(shè)備，應(yīng)具有在突發(fā)事件現(xiàn)場或某些特定區(qū)域快速搭建的特性，從而實(shí)現(xiàn)將現(xiàn)場采集的視音頻信號通過無線信道傳輸?shù)墓δ?。系統(tǒng)的安裝使用應(yīng)方便快捷，從信號采集點(diǎn)到信號接收點(diǎn)的整個傳輸通道應(yīng)采用獨(dú)立的專有信道進(jìn)行傳輸，以保證在應(yīng)急情況下系統(tǒng)的使用不受制約。該系統(tǒng)大多以省、直轄市為單位集成建設(shè)，其典型組成一般如圖1所示。

為了有效地應(yīng)對各類突發(fā)事件，第一時(shí)間為各級黨委和政府提供實(shí)時(shí)的現(xiàn)場圖像和聲音資料，以便進(jìn)行快速、高效地應(yīng)急決策，該系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)公安部提出的任何地點(diǎn)、任何時(shí)間及任何方式都能夠“看得到、聽得見”的“3A”要求。近年來，為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)和要求，全國各地的公安機(jī)關(guān)在應(yīng)急視音頻傳輸系統(tǒng)上都做了一些有益的嘗試，本文結(jié)合福建省正在進(jìn)行的全省應(yīng)急無線視音頻指揮網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)工作，總結(jié)和歸納了一些實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，希望能為各地在系統(tǒng)的選型和建設(shè)方面提供有益的建議。

1 在系統(tǒng)建設(shè)類型方面的考慮

在建設(shè)類型選擇上，應(yīng)堅(jiān)持以公安專用無線視音頻傳輸系統(tǒng)建設(shè)為主，其他手段為輔的原則，并應(yīng)遵從結(jié)合多媒體、多網(wǎng)融合，實(shí)現(xiàn)與其他數(shù)據(jù)系統(tǒng)無縫對接等原則。其中包含專用網(wǎng)絡(luò)、公用網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)互通、網(wǎng)絡(luò)間鏈路擁有軟備份或硬件備份等，做到當(dāng)某一部分網(wǎng)絡(luò)遭到破壞時(shí)，其備用網(wǎng)絡(luò)能夠自動地實(shí)現(xiàn)接續(xù)。就整體網(wǎng)絡(luò)來說要求各種多媒體設(shè)備能夠透明地傳輸各種信息。

有線的視音頻傳輸系統(tǒng)建設(shè)，局限于網(wǎng)絡(luò)布線難、施工周期長等因素；衛(wèi)星通信則有頻率資源緊張、頻占費(fèi)用高、使用申請困難、終端設(shè)備昂貴等缺點(diǎn)；基于公網(wǎng)的通信方式，受限于其蜂窩式基站及整體網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、可靠性不足的缺點(diǎn)，如在汶川大地震中，所有的公網(wǎng)通信全部中斷。因此，必須建設(shè)以公安專用無線視音頻傳輸系統(tǒng)為主，以衛(wèi)星通信和公網(wǎng)通信為輔助手段，從而建設(shè)應(yīng)急視音頻傳輸系統(tǒng)[3]。福建省公安廳的這個項(xiàng)目，正是以公安專用無線視音頻傳輸系統(tǒng)建設(shè)為主，為全省各市縣配備公安專用無線視音頻傳輸設(shè)備，省廳和部分區(qū)市配備衛(wèi)星通信，部分區(qū)縣配備基于3G公網(wǎng)的圖像傳輸設(shè)備，形成了主輔結(jié)合、優(yōu)勢互補(bǔ)的建設(shè)格局。

2 系統(tǒng)設(shè)備的選擇應(yīng)符合相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求

系統(tǒng)設(shè)備選擇的核心是公安專用無線視音頻傳輸系統(tǒng)設(shè)備的選擇。福建省公安廳的應(yīng)急無線視音頻傳輸指揮系統(tǒng)建設(shè)，從方案論證初期開始，就充分征求了公安部科技信息化局的意見和建議，依據(jù)公安部強(qiáng)制性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公安專用無線視音頻傳輸系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)規(guī)范》（報(bào)批稿）進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)、論證、采購和建設(shè)。

在設(shè)備的選型過程中，福建省公安廳參照國家安全防范報(bào)警產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（上海）出具的產(chǎn)品檢驗(yàn)報(bào)告，并邀請了數(shù)家參加競標(biāo)的生產(chǎn)廠商進(jìn)行現(xiàn)場產(chǎn)品功能演示。對實(shí)際傳輸?shù)膱D像進(jìn)行存儲回放分析，并接入DLP大屏，進(jìn)行單屏和多屏放大觀看不同設(shè)備的演示效果。實(shí)際演示結(jié)果表明，檢測報(bào)告中的一些重要指標(biāo)直接反映了最終傳輸視音頻信號的質(zhì)量水平。該系統(tǒng)采用2 MHz射頻信道帶寬，多級圖像傳輸方式。為了保證縣、市、省多級圖像傳輸質(zhì)量清晰，在設(shè)備選型時(shí)應(yīng)注意如下幾項(xiàng)重要參數(shù)和功能要求：

1）系統(tǒng)視頻通道振幅/頻率特性。

系統(tǒng)視頻通道振幅/頻率特性包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的幅頻特性指標(biāo)。這項(xiàng)指標(biāo)越高，傳輸?shù)膱D像就越清晰。在信道帶寬2 MHz模式，視頻通道振幅在0.5～5.5 MHz頻段內(nèi)變化應(yīng)在+0.5～-3 dB范圍內(nèi)，圖像就可以輸達(dá)到D1格式，且傳輸流暢[4]。

2）視頻編解碼方式。

當(dāng)用單臺的監(jiān)視器來查看各種不同編碼格式傳輸回來的圖像時(shí)，由于畫面小，不易判斷圖像效果。當(dāng)投放到大屏上，在圖像放大到12個屏?xí)r，有些編碼格式的圖像就會出現(xiàn)圖像邊緣模糊、整體昏暗的現(xiàn)象。而采用H.264編碼格式傳輸?shù)膱D像在12個屏甚至24塊屏?xí)r，圖像邊緣仍然清晰，亮度變化不大，因此省廳在充分對比之后，選擇了H.264編碼格式傳輸?shù)膱D傳設(shè)備。

值得注意的是，許多產(chǎn)品都標(biāo)稱為采用H.264的編解碼技術(shù)，但是由于不同芯片的H.264的編解碼技術(shù)在具體算法上存在差異，可能導(dǎo)致產(chǎn)品的效果不同，因此必須要確保視頻指標(biāo)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，并應(yīng)通過嚴(yán)格的測試。

3）幀率。

系統(tǒng)的幀率不應(yīng)低于25 f/s(幀/秒)。當(dāng)系統(tǒng)的幀率低于25 f/s時(shí)，接收圖像就會出現(xiàn)馬賽克和拖尾現(xiàn)象。而在突發(fā)事件中，不容許頻繁出現(xiàn)馬賽克和掉幀現(xiàn)象的發(fā)生。

4）中斷恢復(fù)時(shí)間。

系統(tǒng)的中斷恢復(fù)時(shí)間應(yīng)不大于2 s。處置突發(fā)事件時(shí)，中斷時(shí)間過長可能會失去最好的處置時(shí)機(jī)。

5）輸入、輸出接口。

設(shè)備的輸入、輸出接口應(yīng)實(shí)現(xiàn)多樣化。當(dāng)前主流的顯示設(shè)備大多增加了HDMI、SDI、AV、RJ45等接口，所以系統(tǒng)也應(yīng)有效地滿足當(dāng)前的主流輸入、輸出設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊蟆?/p>

6）自檢功能。

為了利于現(xiàn)場使用過程中的故障排查，圖傳系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)具有自檢模式，對工作狀態(tài)進(jìn)行自檢。自檢功能應(yīng)包含以下內(nèi)容：

（1）主電源狀態(tài)、電池或備用電源欠壓指示功能；

（2）接收信號電平顯示功能；

（3）發(fā)射機(jī)功率、溫度、視頻連接狀態(tài)及編碼方式功能；

（4）接收端傳輸速率指示功能；

（5）接收端誤碼率顯示功能；

（6）解調(diào)部分輸出碼流狀態(tài)指示；

（7）接收端掃描頻段內(nèi)干擾功能，并能在規(guī)定帶寬內(nèi)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整功能。

7）溫度環(huán)境的適應(yīng)性。

系統(tǒng)設(shè)備中的車載設(shè)備、便攜設(shè)備的溫度適應(yīng)性應(yīng)至少滿足在+70～-25℃環(huán)境溫度下正常工作的溫度環(huán)境適應(yīng)能力，這將直接關(guān)系到設(shè)備的成本。

3 在建設(shè)方案制定上應(yīng)堅(jiān)持統(tǒng)一規(guī)劃分布實(shí)施原則

福建省的應(yīng)急指揮項(xiàng)目建設(shè)是以全省聯(lián)動、統(tǒng)一調(diào)度為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)建設(shè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、使用統(tǒng)一調(diào)度、圖像資源多級共享的原則。在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)規(guī)劃上，由省廳統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)。第一期項(xiàng)目是為各縣（市）建設(shè)一個基站、一套車載發(fā)射接收系統(tǒng)、一套單兵接收系統(tǒng)組成無線圖傳采集傳輸系統(tǒng)，堅(jiān)持統(tǒng)一規(guī)劃，可實(shí)現(xiàn)如下目標(biāo)：

1）聯(lián)動指揮。

由于建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)一致，全省各個地方一旦發(fā)生突發(fā)事件，縣、市、省三級的公安機(jī)關(guān)指揮中心可以同時(shí)調(diào)度同一現(xiàn)場的視音頻資料，實(shí)現(xiàn)了多級聯(lián)動指揮，避免了因?qū)訉訁R報(bào)而延誤突發(fā)事件最佳的處置時(shí)機(jī)。

2）資源共享、全省范圍內(nèi)可視化調(diào)度。

省廳可以根據(jù)突發(fā)事件的現(xiàn)場情況，指揮周邊的應(yīng)急指揮車增援該地區(qū)。通過GPS系統(tǒng)和GIS警用地理信息系統(tǒng)，可以準(zhǔn)確定位所有指揮車的位置，通過無線專用圖傳系統(tǒng)中的遠(yuǎn)程網(wǎng)管系統(tǒng)，實(shí)時(shí)調(diào)度改變部分應(yīng)急指揮車的設(shè)備發(fā)射和接收頻率，避免了多輛指揮車的同頻干擾，同時(shí)可以傳輸多路圖像到指揮中心，真正實(shí)現(xiàn)資源共享。

3）網(wǎng)絡(luò)化的遠(yuǎn)程管理。

工程建設(shè)后，為使設(shè)備運(yùn)行、使用、管理安全穩(wěn)定，系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程網(wǎng)管對各基站設(shè)備進(jìn)行遙測、故障判斷和分析，以便充分發(fā)揮設(shè)備的作用，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程管理。

4）可擴(kuò)展性。

實(shí)現(xiàn)后續(xù)擴(kuò)容工程的延續(xù)性，為后期建設(shè)設(shè)定了統(tǒng)一框架。在實(shí)際使用中，每個縣市建設(shè)一個基站顯然不足以配蓋縣市全境，而在統(tǒng)一建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)后，各縣市在后期的建設(shè)中可以根據(jù)本地的情況對系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容，增加基站和設(shè)備，從而增加信號覆蓋面，方便與全省的系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。

4 在項(xiàng)目實(shí)施中堅(jiān)持精益求精

在項(xiàng)目實(shí)施過程中，應(yīng)注意如下幾個方面的問題：

1）注重系統(tǒng)基站位置的選擇，提高覆蓋范圍。

基站地點(diǎn)的選擇，直接決定了系統(tǒng)的覆蓋范圍。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，省公安廳專門組織技術(shù)力量，對全省各縣市開展了電磁干擾頻譜環(huán)境測試。測試采用模擬測試和實(shí)發(fā)實(shí)收測試相結(jié)合方案來相互驗(yàn)證。首先確定基站位置，計(jì)算出基站覆蓋范圍，通過測試車輛安裝GPS定位系統(tǒng)，選擇測試路線，在不同的點(diǎn)上計(jì)算出信號場強(qiáng)。然后選擇最佳的幾個點(diǎn)，通過架設(shè)基站，現(xiàn)場路線測試信號強(qiáng)度，為各縣市選擇最佳的基站位置，確保取得最佳的信號覆蓋效果。

2）建立產(chǎn)品質(zhì)量管理體系。

由于全省性的項(xiàng)目，設(shè)備眾多，并且同類設(shè)備可能涉及到使用不同的頻率問題。為做好日常維護(hù)和保障，應(yīng)對系統(tǒng)中每一件產(chǎn)品進(jìn)行嚴(yán)格測試，建立產(chǎn)品檔案，以便在故障時(shí)可以追溯源頭，便于維護(hù)和維修。

3）其他應(yīng)注意一些細(xì)節(jié)問題：

（1）信號干擾問題。

主要是高空的干擾。高空干擾包括外界高功率的無線信號對無線視音頻傳輸系統(tǒng)的干擾和系統(tǒng)自身收發(fā)天線之間距離不恰當(dāng)產(chǎn)生的干擾。并非是接收天線裝得越高，信號就越好，有時(shí)接收天線裝得太高，受干擾反而越歷害，只有在安裝天線的鐵塔上選擇合適的位置和高度，才能最低地降低干擾，而這些需要利用頻譜檢測設(shè)備在現(xiàn)場進(jìn)行認(rèn)真的測試。高空的干擾包括由于電視臺的發(fā)射功率大，濾波帶位抑制設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量等原因產(chǎn)生的倍頻干擾，因此同塔天線架設(shè)應(yīng)盡量避開電視臺的發(fā)射天線位置，以免接收信號被阻塞、干擾。地面的一些電子設(shè)備如家庭的無線報(bào)警器，由于產(chǎn)品質(zhì)量不合格，產(chǎn)生頻率同頻、倍頻干擾，也會造成區(qū)該域內(nèi)系統(tǒng)無法正常使用。

（2）防水問題。

在天線、饋線安裝中，應(yīng)盡量做好連接器的防水工作，正確規(guī)劃天饋線走向，將饋線應(yīng)盡量以短、直為原則固定好。安裝結(jié)束后應(yīng)用天線駐波儀，測試各天饋線駐波、電纜損耗、電纜長度及其他指標(biāo)，做好記錄并存儲，創(chuàng)建技術(shù)檔案，以便為日后對照、維護(hù)提供依據(jù)。

（3）系統(tǒng)設(shè)備間的連接問題。

在實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)，市場上所有可供購置的吸盤天線的吸盤焊點(diǎn)均采用單股銅芯和-3電纜線徑。由于屏蔽系數(shù)低、芯線小、單股易斷，不適合車載使用。此外，由于應(yīng)急指揮車經(jīng)常高速運(yùn)行，使用一段時(shí)間后會導(dǎo)致焊點(diǎn)虛脫，在多次任務(wù)故障之后，導(dǎo)致開路，駐波增大，應(yīng)采用-5多層屏蔽電纜。應(yīng)急指揮車的吸盤天線裝車后，要用天線駐波儀器測試，并將測試數(shù)據(jù)記錄備案。

目前市場上銷售的云臺攝像機(jī)與云臺的聯(lián)接線質(zhì)量都不符合高速運(yùn)行的應(yīng)急指揮車的要求。一是視頻線和電源線，線芯太小、屏蔽弱、抗干擾能力弱，造成射頻信號和汽車供電電壓電流變化，干擾攝像機(jī)傳輸?shù)男盘枴６瞧帘尉€質(zhì)量不好。由于云臺的經(jīng)常轉(zhuǎn)動，屏蔽線的外皮經(jīng)常磨破，導(dǎo)致線芯裸露，極易受干擾。因此必須注意更換視頻多層屏蔽柔軟電纜，供電電纜應(yīng)注意采用多股粗線。

（4）鏈路備份問題。

基站與指揮中心除了租用運(yùn)營商的光纖鏈路之外，還應(yīng)配置無線備份的鏈路，福建的這一項(xiàng)目為各基站與指揮中心增加了8個E1的微波鏈路，與有線鏈路互為備份，提高了系統(tǒng)的可靠性。

5 在項(xiàng)目應(yīng)用中堅(jiān)持以人為本

在所有的信息化建設(shè)項(xiàng)目中，都是以應(yīng)用為目的，而人是應(yīng)用好壞的決定性因素。在該項(xiàng)目的建設(shè)過程中，福建省公安廳真正做到以人為本。一是積極地協(xié)調(diào)各地公安機(jī)關(guān)，為中標(biāo)公司的工程實(shí)施人員創(chuàng)造最好的施工條件，解決一些實(shí)際困難，使工程人員全身心投入項(xiàng)目建設(shè)中。二是要求各縣市公安機(jī)關(guān)成立項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)小組，支持項(xiàng)目建設(shè)，各縣市公安機(jī)關(guān)今后具體操作通信指揮車的人員第一時(shí)間介入項(xiàng)目建設(shè)，以便了解今后應(yīng)用可能遇到的一些起具體問題，并盡快熟悉設(shè)備操作，當(dāng)項(xiàng)目建設(shè)完成移交時(shí)，就可以熟練地進(jìn)行應(yīng)用，投入實(shí)戰(zhàn)。

6 結(jié)論

綜上所述，公安專用應(yīng)急無線視音頻傳輸指揮網(wǎng)的建設(shè)工作目前正逐步在全國試點(diǎn)推進(jìn)，還未形成真正的規(guī)模應(yīng)用，在項(xiàng)目規(guī)劃階段應(yīng)做好充分調(diào)研，尤其應(yīng)注重系統(tǒng)建設(shè)類型的選擇論證、建設(shè)方案的規(guī)范統(tǒng)一、系統(tǒng)設(shè)備選型等幾大方面。希望本文能為各地的應(yīng)急通信保障系統(tǒng)建設(shè)工作提供有益的參考。

[1] 張雪麗，董曉魯.應(yīng)急通信新技術(shù)與系統(tǒng)應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2]孫玉.應(yīng)急通信技術(shù)總體框架討論[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[3]GA/T 669.10—2009，城市監(jiān)控報(bào)警聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)第10部分：無線視音頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[4]Digital Video Broadcasting（DVB）.EN 300 744 V1.4.1（2001-01），F(xiàn)raming structure，channel coding and modulation for digital terrestri?al television[S].2001.