人工地震爆破多點視頻會議系統(tǒng)的組網(wǎng)研究

洪惠群,吳楠楠,郭進波,肖健,王輝山,林巖釗

摘? 要： 為了更好地將福建省地震構造人工地震爆破觀測的現(xiàn)場炸測情況傳回現(xiàn)場指揮部，方便指揮部對各個炸測點進行指揮，根據(jù)我局現(xiàn)有通信資源，整合VSAT衛(wèi)星通信、3G通信、4G通信等通信手段，利用多點視頻會議系統(tǒng)，進行指揮部與各個炸測現(xiàn)場的視頻會議系統(tǒng)架構，并通過實際演練進行驗證，使得指揮部能夠與各炸測現(xiàn)場進行實時通信，協(xié)調各炸測現(xiàn)場的炸測任務。

關鍵詞： 人工爆破； 現(xiàn)場通信； 視頻會議； 組網(wǎng)

中圖分類號： TN927?34??????????????????????? 文獻標識碼： A?????????????????????? 文章編號： 1004?373X（2014）23?0031?02

Abstract： In order to transmit the artificial blasting spot status better and facilitate the headquarters to direct the experiment of "Fujian Province seismic tectonic artificial earthquake blasting observation"， the VSAT satellite network， 3G mobile communication network and 4G mobile communication network were integrated according to the existing communication devices， and a scheme which can fulfill the video conference between the headquarters and explosion test spots was design by drawing support from multi?point video conferencing system. The scheme was verified by a practical manoeuvre that the headquarters communicated with the artificial earthquake blasting observation spots and coordinated the blasting observation task.

Keywords： artificial blasting； spot communication； video conference； networking

福建省地震構造人工地震爆破觀測項目是自2010年開始實施的，主要在福建全省及其近海地區(qū)范圍實施深部構造探測工作，獲取地震活動斷層等地下三維地殼深部構造信息，為該區(qū)域未來強震趨勢預測研究、制訂防震減災戰(zhàn)略決策、國土資源規(guī)劃與利用、重大工程建設等提供科學依據(jù)[1]。為方便對各個人工地震爆破點進行指揮管理，并充分利用我局現(xiàn)有的地震現(xiàn)場通信設備，可利用多點視頻會議系統(tǒng)，將人工地震爆破情況通過現(xiàn)有多種通信手段傳輸回指揮中心，并接收指揮中心的命令。

1? 現(xiàn)有通信手段

我局現(xiàn)有的通信手段主要有VSAT衛(wèi)星通信、海事衛(wèi)星通信、3G通信、4G通信等[2]，并有一套車載VSAT衛(wèi)星通信站及兩套VSAT便攜站。其中車載VSAT衛(wèi)星通信站安裝在應急通信指揮車上，能夠與局端進行視頻會議、數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋軣o縫地接入局內網(wǎng)，有效地將局內網(wǎng)擴展到現(xiàn)場指揮部，衛(wèi)星圖傳終端利用VSAT便攜站能方便地與局指揮大樓進行雙向通信。海事衛(wèi)星終端主要實現(xiàn)撥打電話、發(fā)送傳真和提供2.4 Kb/s的數(shù)據(jù)通道等功能，但是因其帶寬較小，用來傳輸視頻比較費力，且通信費用極高，本文暫不研究。3G單兵系統(tǒng)包括服務器、編解碼以及前端視頻采集器，主要通過CDMA2000，WCDMA等網(wǎng)絡進行傳輸，可以實現(xiàn)雙向語音通話及指揮端單向查看爆破現(xiàn)場情況，可方便指揮員做出科學合理的指揮[2]；在有3G網(wǎng)絡覆蓋的前提下，具有傳輸帶寬較寬、線路較穩(wěn)定、通信費用較低、方便攜帶等特點，能夠很好地為爆破現(xiàn)場提供圖像傳輸服務。4G通信采用4G手機利用4G網(wǎng)絡和局指揮大樓的公網(wǎng)進行音視頻的互通；在有4G網(wǎng)絡覆蓋的前提下，具有傳輸帶寬寬、線路穩(wěn)定、通信費用較海事衛(wèi)星傳輸方案低、方便攜帶等特點，能夠較好地為爆破現(xiàn)場提供圖像傳輸服務。

2? 系統(tǒng)總體架構

系統(tǒng)總體架構如圖1所示。系統(tǒng)包括單兵系統(tǒng)、視頻會議系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)三大部分。

2.1? 單兵系統(tǒng)

單兵系統(tǒng)根據(jù)接入的網(wǎng)絡不同可以分為3G單兵系統(tǒng)和4G單兵系統(tǒng)。其中3G單兵系統(tǒng)由前端音視頻采集器、編解碼器及后方服務器組成，前端音視頻采集器將采集到的音視頻流，通過編解碼器編碼，利用3G網(wǎng)絡傳輸?shù)骄种笓]中心的服務器上；指揮中心通過調取服務器上的實時音視頻流，了解現(xiàn)場的爆破情況；指揮端通過音頻采集器采集指揮員的命令，傳輸?shù)浆F(xiàn)場，通過編解碼器解碼，還原成語音信號對現(xiàn)場工作人員進行指揮。4G單兵系統(tǒng)主要通過4G手機利用手機軟件和4G網(wǎng)絡與局指揮中心進行音視頻互聯(lián)互通。

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圖1 系統(tǒng)架構

2.2? 視頻會議系統(tǒng)

視頻會議系統(tǒng)主要由視頻會議終端、多點控制單元（Multipoint Control Unit，MCU）、傳輸網(wǎng)絡以及相關附件構成。局指揮中心通過MCU對視頻會議及3G，4G單兵系統(tǒng)傳輸?shù)囊粢曨l進行管理，從而使指揮中心能及時了解各個人工地震爆破點情況，并進行實時指揮。

視頻會議終端分布在各會場，圖2中會場主要有指揮中心主會場、應急通信車分會場（會場1）、衛(wèi)星便攜站分會場（會場2，會場3），單兵系統(tǒng)作為輔助系統(tǒng)，不計入會場。其中主會場與各個分會場可以實現(xiàn)互動，并都能接收單兵系統(tǒng)的音視頻信號，單兵系統(tǒng)只能接收主會場音頻信息。主會場及各個分會場將采集到的音視頻經過編碼器壓縮編碼，利用傳輸網(wǎng)絡，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌麜?，同時對遠端傳來的數(shù)據(jù)進行解碼，將圖像和聲音還原到本地會場，從而實現(xiàn)與遠端的實時交互式交流。

主會場利用MCU來實現(xiàn)各會場終端之間信息交換和控制，連接多個終端，對輸入的多個會議終端的語音、圖像和數(shù)據(jù)信號進行合成和切換，使得指揮員及各會場負責人能很好地溝通交流，方便指揮員對各個爆破點進行實時指揮。

2.3? 衛(wèi)星通信系統(tǒng)

衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由應急通信車及車載設備、便攜衛(wèi)星天線及衛(wèi)星圖傳終端、轉發(fā)衛(wèi)星構成。車載衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由視音頻采集、AV矩陣、視頻會議終端、車載衛(wèi)星天線構成，以車廂內為會場，實時將爆破現(xiàn)場的音視頻傳回指揮中心供指揮員決策，同時接收指揮中心的指揮信號；衛(wèi)星圖傳終端采集爆破點音視頻信號并編碼，通過便攜衛(wèi)星地面站發(fā)送信號，并通過轉發(fā)衛(wèi)星轉發(fā)到局指揮中心，實時將爆破現(xiàn)場的音視頻傳回指揮中心，并接收指揮中心的指揮信號。

3? 方案驗證

為了更好地配合人工爆破試驗，中心工作人員對上述方案進行前期的實地演練驗證，并應用于5月12日的“閩動?2014”地震應急救援聯(lián)動演練。演練證實，該方案能夠有效地將現(xiàn)場各個點的視頻傳回，并實現(xiàn)各個會場的交流。圖2是局指揮中心大屏幕所顯示的MCU控制的各個會場圖像。上面兩屏圖像從左到右分別為分會場1、分會場2的圖像，下面5屏圖像從左到右分別為分會場3圖像及主會場各角度攝像頭的圖像。

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圖2 指揮中心畫面

4? 結? 語

通過整合我局現(xiàn)有的通信資源，利用多點視頻會議系統(tǒng)，實時將人工地震爆破情況通過現(xiàn)有多種通信手段傳輸回指揮中心，并接收指揮中心的命令，不僅能為福建省地震構造人工地震爆破觀測提供和記錄現(xiàn)場爆破情況，而且為指揮員指揮整個爆破工程提供通信傳輸?shù)募夹g方案，具有較強的現(xiàn)實意義。

參考文獻

[1] 吳楠楠，肖健，洪惠群，等.夜視攝像技術在人工地震爆破現(xiàn)場的應用[J].國際地震動態(tài)，2013（10）：24?26.

[2] 洪惠群，吳楠楠，郭進波，等.跨越臺灣海峽人工爆破觀測現(xiàn)場通信組網(wǎng)方案研究[J].華南地震，2013（1）：93?99.

[3] 郭福民.視頻會議系統(tǒng)在VPN網(wǎng)絡中的設計與應用[J].民用飛機設計與研究，2010（2）：62?66.

[4] 雷建鋒，鐘東，李林.基于VoIP技術視頻會議系統(tǒng)研究與設計[J].現(xiàn)代電子技術，2011，34（18）：110?113.

[5] 羅靜，史繼輝，劉蘇.任務視頻會議系統(tǒng)基于IP網(wǎng)絡的應用[J].現(xiàn)代電子技術，2013，36（17）：30?32.

[6] 張圣，李春杰，單麾揚，等.一種嵌入式現(xiàn)場總線通信網(wǎng)關的設計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術，2013，36（6）：48?52.

圖1 系統(tǒng)架構

2.2? 視頻會議系統(tǒng)

視頻會議系統(tǒng)主要由視頻會議終端、多點控制單元（Multipoint Control Unit，MCU）、傳輸網(wǎng)絡以及相關附件構成。局指揮中心通過MCU對視頻會議及3G，4G單兵系統(tǒng)傳輸?shù)囊粢曨l進行管理，從而使指揮中心能及時了解各個人工地震爆破點情況，并進行實時指揮。

視頻會議終端分布在各會場，圖2中會場主要有指揮中心主會場、應急通信車分會場（會場1）、衛(wèi)星便攜站分會場（會場2，會場3），單兵系統(tǒng)作為輔助系統(tǒng)，不計入會場。其中主會場與各個分會場可以實現(xiàn)互動，并都能接收單兵系統(tǒng)的音視頻信號，單兵系統(tǒng)只能接收主會場音頻信息。主會場及各個分會場將采集到的音視頻經過編碼器壓縮編碼，利用傳輸網(wǎng)絡，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌麜?，同時對遠端傳來的數(shù)據(jù)進行解碼，將圖像和聲音還原到本地會場，從而實現(xiàn)與遠端的實時交互式交流。

主會場利用MCU來實現(xiàn)各會場終端之間信息交換和控制，連接多個終端，對輸入的多個會議終端的語音、圖像和數(shù)據(jù)信號進行合成和切換，使得指揮員及各會場負責人能很好地溝通交流，方便指揮員對各個爆破點進行實時指揮。

2.3? 衛(wèi)星通信系統(tǒng)

衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由應急通信車及車載設備、便攜衛(wèi)星天線及衛(wèi)星圖傳終端、轉發(fā)衛(wèi)星構成。車載衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由視音頻采集、AV矩陣、視頻會議終端、車載衛(wèi)星天線構成，以車廂內為會場，實時將爆破現(xiàn)場的音視頻傳回指揮中心供指揮員決策，同時接收指揮中心的指揮信號；衛(wèi)星圖傳終端采集爆破點音視頻信號并編碼，通過便攜衛(wèi)星地面站發(fā)送信號，并通過轉發(fā)衛(wèi)星轉發(fā)到局指揮中心，實時將爆破現(xiàn)場的音視頻傳回指揮中心，并接收指揮中心的指揮信號。

3? 方案驗證

為了更好地配合人工爆破試驗，中心工作人員對上述方案進行前期的實地演練驗證，并應用于5月12日的“閩動?2014”地震應急救援聯(lián)動演練。演練證實，該方案能夠有效地將現(xiàn)場各個點的視頻傳回，并實現(xiàn)各個會場的交流。圖2是局指揮中心大屏幕所顯示的MCU控制的各個會場圖像。上面兩屏圖像從左到右分別為分會場1、分會場2的圖像，下面5屏圖像從左到右分別為分會場3圖像及主會場各角度攝像頭的圖像。

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圖2 指揮中心畫面

4? 結? 語

通過整合我局現(xiàn)有的通信資源，利用多點視頻會議系統(tǒng)，實時將人工地震爆破情況通過現(xiàn)有多種通信手段傳輸回指揮中心，并接收指揮中心的命令，不僅能為福建省地震構造人工地震爆破觀測提供和記錄現(xiàn)場爆破情況，而且為指揮員指揮整個爆破工程提供通信傳輸?shù)募夹g方案，具有較強的現(xiàn)實意義。

參考文獻

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[2] 洪惠群，吳楠楠，郭進波，等.跨越臺灣海峽人工爆破觀測現(xiàn)場通信組網(wǎng)方案研究[J].華南地震，2013（1）：93?99.

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[6] 張圣，李春杰，單麾揚，等.一種嵌入式現(xiàn)場總線通信網(wǎng)關的設計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術，2013，36（6）：48?52.

圖1 系統(tǒng)架構

2.2? 視頻會議系統(tǒng)

視頻會議系統(tǒng)主要由視頻會議終端、多點控制單元（Multipoint Control Unit，MCU）、傳輸網(wǎng)絡以及相關附件構成。局指揮中心通過MCU對視頻會議及3G，4G單兵系統(tǒng)傳輸?shù)囊粢曨l進行管理，從而使指揮中心能及時了解各個人工地震爆破點情況，并進行實時指揮。

視頻會議終端分布在各會場，圖2中會場主要有指揮中心主會場、應急通信車分會場（會場1）、衛(wèi)星便攜站分會場（會場2，會場3），單兵系統(tǒng)作為輔助系統(tǒng)，不計入會場。其中主會場與各個分會場可以實現(xiàn)互動，并都能接收單兵系統(tǒng)的音視頻信號，單兵系統(tǒng)只能接收主會場音頻信息。主會場及各個分會場將采集到的音視頻經過編碼器壓縮編碼，利用傳輸網(wǎng)絡，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌麜?，同時對遠端傳來的數(shù)據(jù)進行解碼，將圖像和聲音還原到本地會場，從而實現(xiàn)與遠端的實時交互式交流。

主會場利用MCU來實現(xiàn)各會場終端之間信息交換和控制，連接多個終端，對輸入的多個會議終端的語音、圖像和數(shù)據(jù)信號進行合成和切換，使得指揮員及各會場負責人能很好地溝通交流，方便指揮員對各個爆破點進行實時指揮。

2.3? 衛(wèi)星通信系統(tǒng)

衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由應急通信車及車載設備、便攜衛(wèi)星天線及衛(wèi)星圖傳終端、轉發(fā)衛(wèi)星構成。車載衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由視音頻采集、AV矩陣、視頻會議終端、車載衛(wèi)星天線構成，以車廂內為會場，實時將爆破現(xiàn)場的音視頻傳回指揮中心供指揮員決策，同時接收指揮中心的指揮信號；衛(wèi)星圖傳終端采集爆破點音視頻信號并編碼，通過便攜衛(wèi)星地面站發(fā)送信號，并通過轉發(fā)衛(wèi)星轉發(fā)到局指揮中心，實時將爆破現(xiàn)場的音視頻傳回指揮中心，并接收指揮中心的指揮信號。

3? 方案驗證

為了更好地配合人工爆破試驗，中心工作人員對上述方案進行前期的實地演練驗證，并應用于5月12日的“閩動?2014”地震應急救援聯(lián)動演練。演練證實，該方案能夠有效地將現(xiàn)場各個點的視頻傳回，并實現(xiàn)各個會場的交流。圖2是局指揮中心大屏幕所顯示的MCU控制的各個會場圖像。上面兩屏圖像從左到右分別為分會場1、分會場2的圖像，下面5屏圖像從左到右分別為分會場3圖像及主會場各角度攝像頭的圖像。

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圖2 指揮中心畫面

4? 結? 語

通過整合我局現(xiàn)有的通信資源，利用多點視頻會議系統(tǒng)，實時將人工地震爆破情況通過現(xiàn)有多種通信手段傳輸回指揮中心，并接收指揮中心的命令，不僅能為福建省地震構造人工地震爆破觀測提供和記錄現(xiàn)場爆破情況，而且為指揮員指揮整個爆破工程提供通信傳輸?shù)募夹g方案，具有較強的現(xiàn)實意義。

參考文獻

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[6] 張圣，李春杰，單麾揚，等.一種嵌入式現(xiàn)場總線通信網(wǎng)關的設計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術，2013，36（6）：48?52.