應急指揮中心融合通信系統(tǒng)設計

辛 笛，邵明敏（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇南京 210019）

1 概述

國家應急管理部成立后，對信息化建設高度重視，圍繞“以信息化推動應急管理能力現(xiàn)代化”的總體目標，提出加快現(xiàn)代信息技術與應急管理業(yè)務深度融合，全面支撐現(xiàn)代應急管理體系建設。應急指揮中心作為應急管理、指揮調(diào)度、救災救援指揮的樞紐，具有保障公共安全和處置突發(fā)公共事件的能力，可以在很大程度上預防和減少突發(fā)公共事件，從而降低突發(fā)公共事件造成的損害，保障公眾的生命財產(chǎn)安全，維護國家安全和社會穩(wěn)定，促進經(jīng)濟社會全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展［1］。

融合通信系統(tǒng)是應急指揮中心系統(tǒng)的核心部件，該系統(tǒng)由融合通信平臺組成，同時配合應急調(diào)度平臺使用，通過不同的接入網(wǎng)關連接到不同制式的終端設備所組成的通信系統(tǒng)。在應急指揮領域，融合通信系統(tǒng)的作用主要有音頻調(diào)度、視頻調(diào)度、數(shù)據(jù)調(diào)度、GIS地圖調(diào)度、音視頻會議、即時消息、集群對講、應急預案等。

融合通信系統(tǒng)能夠整合固定電話、無線對講、手機、廣播、衛(wèi)星電話等語音系統(tǒng)，使各個語音系統(tǒng)能夠互通，打破通信體制壁壘，實現(xiàn)統(tǒng)一指揮、協(xié)同聯(lián)動；能夠融合音頻、視頻、定位三大基礎要素系統(tǒng)，提供多系統(tǒng)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一操作平臺［2］，當發(fā)生緊急事故時，能夠?qū)崿F(xiàn)報警—定位—視頻監(jiān)控—語音呼叫—大屏展示，信息傳遞高效準確，為后方指揮決策提供及時可靠的信息；同時引入案件管理庫，將事件發(fā)生過程中指揮調(diào)度涉及的音頻、視頻及位置信息進行自動關聯(lián)，關鍵節(jié)點以時間軸方式記錄，后臺自動存儲，便于事后分析，為未來云平臺做大數(shù)據(jù)分析奠定基礎［3］。

2 融合通信系統(tǒng)設計

2.1 設計思路

應急通信網(wǎng)中存在多種通信系統(tǒng)，在多種系統(tǒng)共存的情況下必然會在設備、接口、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)等方面存在差異，且各個系統(tǒng)之間相互獨立，無法互聯(lián)互通，造成資源重復建設且得不到充分利用。針對存在的問題，本文提出了建設融合通信系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)實現(xiàn)各種通信網(wǎng)絡的互聯(lián)互通，從而讓系統(tǒng)使用者實現(xiàn)綜合指揮、統(tǒng)一調(diào)度［4］。

2.2 架構(gòu)設計

本系統(tǒng)設計充分考慮技術完整性、可擴充性，以便系統(tǒng)運行和后期管理維護。從高穩(wěn)定性、高可用性、高擴展性的原則出發(fā)，主要應用采用C/S 架構(gòu)方式搭建，系統(tǒng)整體采用軟交換分層架構(gòu)設計（軟交換平臺是目前業(yè)界運用最廣泛的平臺），系統(tǒng)以呼叫連接和業(yè)務提供相互分離的設計思想，可以提供現(xiàn)有電路交換所能提供的所有業(yè)務，并向第三方提供可編程能力，具備多媒體擴展性。本設計方案通過在應急通信網(wǎng)中引入當前主流的軟交換技術，不僅可以在技術上起到承上啟下的作用；同時，也在應急領域的信息化演進過程中產(chǎn)生多方面的積極作用［5］。具體系統(tǒng)技術架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)技術架構(gòu)圖

技術架構(gòu)說明如下。

a）表現(xiàn)層：系統(tǒng)可以為使用者提供多種表現(xiàn)方式，如觸摸屏一體機、普通PC 機、一機多屏PC、便攜式平板等PC 應用終端，桌面指揮終端以及智能手機、單兵系統(tǒng)（又稱單兵無線集群系統(tǒng)，是指利用4G/5G 與Wi-Fi 技術進行無線圖像傳輸?shù)膯伪鵁o線監(jiān)控系統(tǒng)）等手持移動應用終端。

b）應用層：包括普通電話功能模塊、強插/強拆模塊、監(jiān)聽模塊、會議模塊、選呼模塊、代接/轉(zhuǎn)接模塊、群答模塊、熱線模塊、錄音模塊、傳真模塊、短信模塊、視頻調(diào)度模塊、GIS 調(diào)度模塊、組呼通知模塊、組管理模塊、呼叫隊列模塊、用戶管理模塊、分級管理模塊等，主要完成本系統(tǒng)業(yè)務功能的邏輯應用［6］。

c）服務層：包括媒體流交換控制服務模塊、放音資源管理服務模塊、錄音資源管理服務模塊、語音會議資源管理服務模塊、用戶終端管理服務模塊、網(wǎng)絡管理服務模塊、系統(tǒng)日志服務模塊、調(diào)度接入服務模塊等，本層模塊通過調(diào)度業(yè)務總線為應用層模塊提供各類業(yè)務的后臺服務支撐［7］。

d）基礎支撐層：主要由主機、存儲、網(wǎng)絡、網(wǎng)關及其他硬件設備、Linux操作系統(tǒng)、后臺關系數(shù)據(jù)庫模塊、Web應用服務器中間件、系統(tǒng)冗余備份中間件等組成。其總體作用是為整個系統(tǒng)的運行提供基礎數(shù)據(jù)支撐［8］。

2.3 組網(wǎng)設計

系統(tǒng)將音頻、視頻、圖形、數(shù)據(jù)進行融合和聯(lián)動，形成一體化的“平時起到協(xié)作管理作用，戰(zhàn)時起到應急指揮作用”的融合通信系統(tǒng)，從而提高統(tǒng)一指揮、綜合調(diào)度能力［9］。系統(tǒng)組網(wǎng)圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)組網(wǎng)圖

2.4 服務器及網(wǎng)關設計

融合通信系統(tǒng)服務器提供各類接口模塊（如數(shù)字/環(huán)路中繼模塊、短波/超短波接入模塊、短信服務模塊、音頻接入模塊、廣播接入模塊、用戶接入模塊），實現(xiàn)系統(tǒng)與各類語音終端的互聯(lián)互通；同時服務器內(nèi)置系統(tǒng)資源模塊，完成IP 網(wǎng)絡交換功能和VoIP 的處理功能，內(nèi)置會議業(yè)務功能［10］。

融合通信系統(tǒng)服務器通過數(shù)字錄音處理單元提供錄音業(yè)務功能，支持錄音文件搜索、回放功能、查詢、下載等操作；通過傳真服務處理單元，提供傳真業(yè)務功能，在調(diào)度界面可實現(xiàn)傳真群發(fā)、接收等功能，支持WORD、PDF、JPG 等文件格式。系統(tǒng)服務器通過數(shù)字中繼/環(huán)路中繼模塊，提供E1 數(shù)字中繼接口/FXO 環(huán)路中繼接口，實現(xiàn)和運營商PSTN 網(wǎng)絡的互聯(lián)互通，從而實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)通信終端和外線用戶的出入局；通過電話用戶接入模塊，提供FXS用戶接口，實現(xiàn)模擬話機的接入，從而將模擬話機作為系統(tǒng)內(nèi)通信及調(diào)度終端使用；通過音頻接入模塊，提供音頻接口，支持音頻矩陣、調(diào)音臺等接入。融合通信系統(tǒng)服務器實現(xiàn)和數(shù)字會議及音響擴聲系統(tǒng)對接，總指揮通過數(shù)字會議系統(tǒng)麥克風即可對相關人員下達指揮調(diào)度指令，不需要關心對方的通信手段［11］。

融合通信系統(tǒng)服務器通過無線接入模塊，提供無線通信接口，實現(xiàn)和集群系統(tǒng)、短波電臺、超短波車載臺的互聯(lián)互通；通過廣播接入模塊，提供廣播音頻輸出接口，實現(xiàn)各類模擬廣播終端的接入，調(diào)度人員/總指揮可直接通過系統(tǒng)內(nèi)通信終端向廣播終端發(fā)送廣播通知消息，如發(fā)生緊急事情時，可通過廣播形式進行信息發(fā)布、疏散通知等；通過調(diào)度界面可實現(xiàn)短信群發(fā)、接收等功能，同時該模塊可作為語音中繼線路使用［12］。系統(tǒng)組網(wǎng)中的主要設備及接口等描述如下。

a）媒體服務器：主要負責SIP 可視話機、國標（GB28181）監(jiān)控平臺的音視頻流轉(zhuǎn)發(fā)、分發(fā)等功能，支持H.264、MPEG、MPEG-4等視頻格式。

b）視頻監(jiān)控接入管理服務器：系統(tǒng)通過視頻監(jiān)控接入管理服務器實現(xiàn)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的對接，實現(xiàn)視頻與音頻（需配置語音模塊）、GIS 地圖（需配置GIS 地圖模塊）的聯(lián)動。

c）智能終端接入管理服務器：系統(tǒng)通過智能終端接入管理服務器，可接入單兵系統(tǒng)、手機等智能終端，實現(xiàn)可視對講、數(shù)據(jù)回傳、定位跟蹤等功能，提高現(xiàn)場的監(jiān)控能力。

d）互連接口：系統(tǒng)提供互連接口（即開發(fā)接口）與視頻會議、第三方業(yè)務應用系統(tǒng)對接，具體的業(yè)務應用需另行開發(fā)。

e）大屏呈現(xiàn)：通過MITS 多場景智能呈現(xiàn)服務器可實現(xiàn)調(diào)度臺的各場景界面同步呈現(xiàn)，同時大屏呈現(xiàn)與調(diào)度臺操作相互獨立，實現(xiàn)直觀高效的調(diào)度指揮工作。

f）調(diào)度臺：平臺提供雙手柄觸摸屏調(diào)度臺和調(diào)度臺軟件，同一界面下，可調(diào)度各類有線/無線音頻資源，方便快捷，同時配合相應模塊可提供視頻監(jiān)控模式、GIS地圖模式等調(diào)度應用。

g）桌面指揮終端：在領導辦公室或值班室可部署捷控操作臺，作為桌面指揮終端使用。

h）第三方開發(fā)接口：系統(tǒng)可提供WebService 或SDK二次開發(fā)接口，供第三方平臺集成調(diào)用，可根據(jù)實際需要提供音頻呼叫接口、會議接口、IVR 接口、錄音接口、傳真接口、短信接口、視頻監(jiān)控接口等［13］。

2.5 安全性設計

為建立全面立體的安全防護體系，實現(xiàn)對應急融合通信系統(tǒng)多層次、全維度的安全防控，系統(tǒng)組網(wǎng)中各類軟硬件設備的選型、配置需要考慮系統(tǒng)的安全性，防止出現(xiàn)大范圍系統(tǒng)故障，保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效、可靠地運行。為了保證融合通信系統(tǒng)的安全性，對安全性要求如下。

2.5.1 用戶賬戶安全

為了保障用戶賬號安全，要求所有的外部接口都必須驗證用戶身份，即用戶必須輸入賬戶和密碼才能訪問平臺中的數(shù)據(jù)；用戶賬戶只能由管理員在內(nèi)網(wǎng)創(chuàng)建，確保賬戶都是真實可信的；用戶的密碼全部使用Md5加密存放；用戶只能登錄某臺固定的終端設備，避免數(shù)據(jù)被盜用；用戶登錄超過30 min，無有效操作，登錄失效，需要重新登錄。

2.5.2 數(shù)據(jù)庫安全

為了避免數(shù)據(jù)庫誤操作，提高數(shù)據(jù)安全性，減少因程序Bug導致的數(shù)據(jù)庫問題，在操作數(shù)據(jù)庫方面，平臺遵循以下原則：對接數(shù)據(jù)庫采用只讀方式，避免修改該數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容；對短信數(shù)據(jù)庫，嚴格按照接口要求寫入新數(shù)據(jù)；定期對所有數(shù)據(jù)庫文件執(zhí)行異機備份，確保數(shù)據(jù)的完整性、準確性。為了保障程序的擴展性，所有需要使用到上述數(shù)據(jù)庫操作的地方，都使用統(tǒng)一的接口來調(diào)用，便于后期維護。

2.5.3 操作安全

為避免賬戶泄漏、誤操作等問題導致的重要設備被異常操作，平臺的重要操作采取短信驗證方式，確保當前操作人員為有權(quán)限的人員；同時，重要操作及操作結(jié)果保留歷史記錄，以便重要操作可追溯。

2.5.4 后臺程序安全

為避免服務器停電、異常關機等情況導致的系統(tǒng)異常，每臺服務器增加守護程序，實時監(jiān)控后臺程序是否正常運行；同時增加自啟動程序，確保服務器在異常關機、異常重啟后，后臺程序可以自動啟動，確保程序不間斷運轉(zhuǎn)［14］。

2.6 與周邊系統(tǒng)對接設計

2.6.1 與窄帶數(shù)字集群的對接方案

融合通信系統(tǒng)與PDT 系統(tǒng)通過PDT 互聯(lián)互通協(xié)議進行對接，實現(xiàn)點呼、混合編組和組呼互通、聯(lián)合調(diào)度和EGIS信息上報等功能。

2.6.2 與運營商固話的對接方案

融合通信系統(tǒng)與固定電話系統(tǒng)對接，實現(xiàn)融合通信平臺內(nèi)其他通信系統(tǒng)語音終端與固定電話的互通。當無線寬帶視頻承載網(wǎng)內(nèi)的用戶需要撥打固定電話外線或撥打移動公網(wǎng)的手持終端時，設置相應的號碼出局規(guī)則，可以撥打固定電話外線號碼或移動公網(wǎng)號碼。

2.6.3 與周邊視頻監(jiān)控系統(tǒng)的對接方案

通過國標28181 實現(xiàn)與周邊視頻監(jiān)控平臺的互聯(lián)互通，實現(xiàn)視頻資源的雙向共享。

2.6.4 與移動智能終端對接方案

融合通信系統(tǒng)需要與智能終端對接，實現(xiàn)專業(yè)語音的融合，包括點呼和集群組呼功能。智能終端上安裝PoC應用系統(tǒng)，通過移動公網(wǎng)的數(shù)據(jù)通道承載，與一體化通信指揮系統(tǒng)融合通信平臺上的PoC服務器建立IP 層的互聯(lián)互通。智能終端作為公網(wǎng)集群終端，通過VoIP 方式，實現(xiàn)與一體化通信指揮系統(tǒng)的集群終端的互聯(lián)互通，實現(xiàn)語音點呼、集群組呼功能，同時支持視頻監(jiān)控、視頻分發(fā)等功能。

2.6.5 與上層業(yè)務系統(tǒng)的對接方案

融合通信系統(tǒng)提供統(tǒng)一開放業(yè)務接口，通過封裝SDK 接口，支持多渠道接報、語音調(diào)度、視頻調(diào)度等業(yè)務應用［15］。

3 結(jié)束語

在應急指揮中心部署融合通信系統(tǒng)，可以解決各系統(tǒng)音視頻獨立、指揮協(xié)同效率低、無法精準指揮的問題，同時達到了實時快速了解現(xiàn)場態(tài)勢的目的，提升應急管理部門在自然災害事件、安全生產(chǎn)事故及城市安全事件中的處置效率，加快救災保障速度，降低災害造成的損失。

融合通信在應急領域肩負著繼承和發(fā)展基礎通信服務、對標互聯(lián)網(wǎng)提供全方位信息服務的重任，是各主流廠商重點投入、大力發(fā)展的戰(zhàn)略型業(yè)務。融合通信將隨著用戶需求和技術發(fā)展不斷演進，從應急領域向其他各行業(yè)領域不斷延伸。融合通信的引入除涉及關鍵技術問題外，還有數(shù)據(jù)庫、安全性、可靠性等方面的問題，需要通過不斷地實踐積累經(jīng)驗，提升融合通信的商用部署能力。