氣象應(yīng)急指揮車通信系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

楊銳

摘要：應(yīng)急指揮車是當(dāng)前氣象部門應(yīng)急指揮系統(tǒng)的重要組成部分。該方案所設(shè)計(jì)的氣象應(yīng)急指揮車通信系統(tǒng),以氣象探測(cè)、通信領(lǐng)域的應(yīng)用為背景,綜合運(yùn)用多種通信方式，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急通訊網(wǎng)絡(luò)的互連互通。

關(guān)鍵詞：氣象；應(yīng)急；通信

中圖分類號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)26-6243-02

中國(guó)是世界上自然災(zāi)害最嚴(yán)重的少數(shù)幾個(gè)國(guó)家之一。其自然災(zāi)害具有分布地域廣、發(fā)生頻率高、人財(cái)損失嚴(yán)重的特點(diǎn)。氣象應(yīng)急指揮系統(tǒng)在推進(jìn)全社會(huì)參與氣象應(yīng)急管理工作，提高全民防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)中具有里程碑式的意義。在防雹增雨、森林防火、防汛應(yīng)急中發(fā)揮著積極作用。本文以克拉瑪依氣象應(yīng)急指揮車系統(tǒng)為例，提出了氣象應(yīng)急指揮車通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，綜合運(yùn)用多種通信方式，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急通訊網(wǎng)絡(luò)的互連互通。

1氣象應(yīng)急通信方式

衛(wèi)星通信、短波通信具備較強(qiáng)的抗毀能力，是當(dāng)前應(yīng)急通信的主要技術(shù)手段，一般不對(duì)普通的公眾開放，屬于專用的應(yīng)急通信技術(shù)。通過電信網(wǎng)絡(luò)提供的通信技術(shù)，也是應(yīng)急通信的一種方式。目前常用的氣象應(yīng)急通信方式是以衛(wèi)星、短波、3G、有線通信方式為主。

1.1衛(wèi)星通信

衛(wèi)星通信實(shí)際上也是一種無線電通信站間的微波通信，它以衛(wèi)星作為中繼轉(zhuǎn)發(fā)通信站間的微波信號(hào)，在多個(gè)通信站之間進(jìn)行無線通信。在重大自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，如果地面線路受到嚴(yán)重破壞，衛(wèi)星通信仍然可以發(fā)揮其重要作用。

1.2短波通信

短波通信是無線電通信的一種。波長(zhǎng)一般在10到50米之間，頻率范圍在6到30兆赫。發(fā)射電波需要經(jīng)過電離層的反射才能到達(dá)接收設(shè)備，通信距離較遠(yuǎn)，是遠(yuǎn)程通信的手段之一。短波是一種唯一不受有源中繼體制約的遠(yuǎn)程通信手段，其抗毀能力以及自主通信能力都極強(qiáng)。短波通信與衛(wèi)星通信相比，由于短波通信不用支付額外的話費(fèi)，相對(duì)來說運(yùn)行成本較低。

1.3 3G通信

3G移動(dòng)通信技術(shù)，是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C式移動(dòng)通訊技術(shù)。3G移動(dòng)通信技術(shù)的主要特點(diǎn)就是提供高寬帶的各種多媒體服務(wù)。

1.4有線通信

現(xiàn)代的有線通信是指有線電信，即利用光或電信號(hào)可以代表聲音，文字，圖像等的特點(diǎn)，通過金屬導(dǎo)線、光纖等有線媒質(zhì)將相關(guān)信息來回傳送。有線通信具有抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，保密性好的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也受到地理?xiàng)l件的限制并且抗毀能力差。

2氣象應(yīng)急指揮車通信系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)原則

無線通信具有抗毀能力強(qiáng)，靈活機(jī)動(dòng)、組網(wǎng)方便等優(yōu)點(diǎn)，是應(yīng)急通信常用的通信方式。有線通信即常規(guī)的專用網(wǎng)絡(luò)、電話網(wǎng)絡(luò)、Internet等，特別是有線電信網(wǎng)絡(luò)是我國(guó)分布最廣泛的信息交換網(wǎng)絡(luò)，具有范圍廣、適應(yīng)強(qiáng)、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，在災(zāi)害應(yīng)急通信中是最基礎(chǔ)的信息傳輸手段。但有線應(yīng)急通信主要是通過電纜、光纜等線路進(jìn)行傳輸，容易受到地理?xiàng)l件的限制并且抗毀能力差，一旦被破壞，通信立刻被中斷且很難在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)。所以，在氣象應(yīng)急指揮車通信系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)中，通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)以無線網(wǎng)絡(luò)為主，有線網(wǎng)絡(luò)為輔。

2.2衛(wèi)星通信波段選擇

衛(wèi)星通信以C波段和Ku波段為主。C波段是頻率從3.7-4.2GHz的一段頻帶，作為通信衛(wèi)星下行傳輸信號(hào)的頻段。Ku波段頻率范圍從11.7-12.7GHz（下行頻率）及14-14.5GHz（上行頻率）。

Ku波段衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器功率一般都比較大，大多采用賦形波束覆蓋，其衛(wèi)星EIRP較大，加上Ku波段的接收天線效率一般都高于C波段接收天線，因此接收Ku波段衛(wèi)星信號(hào)的天線口徑都遠(yuǎn)小于C波段衛(wèi)星接收天線，從而可以有效地降低成本，方便個(gè)體的接收；C波段衛(wèi)星廣播容易遭受地面微波等干擾源的同頻干擾，而Ku波段的地面干擾較小，這就大大降低了Ku波段接收器對(duì)接收環(huán)境的要求；但是降雨對(duì)Ku波段衛(wèi)星信號(hào)的影響較嚴(yán)重，其上下行信號(hào)的降雨衰耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于C波段，在暴雨情況下Ku波段上下行鏈路的瞬間雨衰量可能超過20dB，而C波段衛(wèi)星信號(hào)最大的雨衰量一般不會(huì)超過1dB。

目前，中國(guó)氣象局DVB-S系統(tǒng)以Ku波段為主，氣象應(yīng)急通信以及數(shù)據(jù)接收都在其上，以后將逐步更換為C波段。因此，設(shè)計(jì)中考慮以Ku波段為主，同時(shí)采用較大尺寸接收天線，為以后更換C波段接收器做準(zhǔn)備。

2.3方案設(shè)計(jì)

氣象應(yīng)急通信一般在應(yīng)對(duì)氣象災(zāi)害和突發(fā)公共事件時(shí)使用，情況緊急，要求能夠快速組網(wǎng)。在前期完成簡(jiǎn)單的設(shè)備配置后，接通電源即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的連接，完成通信組網(wǎng)（如圖1）。

圖1氣象應(yīng)急指揮車通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

克拉瑪依市氣象局氣象應(yīng)急指揮車通信系統(tǒng)，由應(yīng)急車作為載體來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成。采用衛(wèi)星鏈路為主要線路，設(shè)計(jì)中考慮到中國(guó)內(nèi)陸地區(qū)的地理位置和上空衛(wèi)星的接收情況，采用以Ku波段為主，同時(shí)安裝大尺寸收發(fā)天線的方案，為以后更換C波段接收器做準(zhǔn)備。在克拉瑪依市氣象局建立地面收發(fā)站，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急指揮車既可以直接連接中國(guó)氣象局，又可以在克拉瑪依市氣象局實(shí)現(xiàn)信號(hào)落地的目的。

車內(nèi)配備3G無線路由以及有線網(wǎng)絡(luò)作為備用線路，在通信條件允許的情況下，采用VPN方式接入克拉瑪依市氣象局內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。這樣既節(jié)約了通訊成本，也為應(yīng)急指揮車提供了更為靈活的通訊組網(wǎng)方式。

無人機(jī)及單兵系統(tǒng)通過短波通信與應(yīng)急指揮車連接。擴(kuò)大了應(yīng)急指揮車的信息收集范圍，便于將應(yīng)急指揮車不能到達(dá)范圍的情況及時(shí)的傳回，便于開展應(yīng)急指揮和救援工作。

3結(jié)束語(yǔ)

本方案所設(shè)計(jì)的氣象應(yīng)急指揮車通信系統(tǒng),既有獨(dú)立的信息處理與傳輸功能，又能聯(lián)網(wǎng)使用。充分發(fā)揮了系統(tǒng)的通信功能，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)救援工作的統(tǒng)一指揮、調(diào)度、會(huì)商、協(xié)調(diào)和決策，將救災(zāi)工作及時(shí)、高效、有序地展開，以快、準(zhǔn)、穩(wěn)的應(yīng)急措施，最大限度地減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。作為現(xiàn)場(chǎng)的指揮中心，通過遠(yuǎn)程通信，為后方指揮中心提供各種業(yè)務(wù)信息，并接受后方的指揮和控制。實(shí)現(xiàn)了多種通信方式的互連互通,還能與遠(yuǎn)程的指揮中心保持?jǐn)?shù)據(jù)通信,具有應(yīng)用靈活、易于部署、性價(jià)比高的特點(diǎn),能夠有效提高氣象部門應(yīng)對(duì)氣象災(zāi)害和突發(fā)公共事件的快速反應(yīng)能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙鳳偉,周欣.淺談短波通信與應(yīng)急通信體系[J].信息技術(shù)與信息化,2010,6(4).

[2]王蓓,王凡,羅建平等.基于3G網(wǎng)的氣象應(yīng)急指揮車通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案[J].氣象研究與應(yīng)用,2007,28(4).

[3]張麗偉.基于3G通信技術(shù)的消防應(yīng)急指揮系統(tǒng)[J].科技資訊,2010(20).

[4]朱曉春.Ku波段衛(wèi)星數(shù)字廣播的應(yīng)用與發(fā)展[J].中國(guó)有線電視,2005(6).

[5]張紅英.寧夏氣象應(yīng)急移動(dòng)指揮系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用[D].北京:北京郵電大學(xué),2010.

[6]潘洋.HPSK調(diào)制技術(shù)的研究與改進(jìn)[D].南京:南京師范大學(xué),2011.