多功能应急移动工作站解决方案

2009-12-16

多功能应急移动工作站解决方案

概述

多功能应急移动工作站是一个综合的,具有多种功能的,能快速转移的应急指挥工作站。多功能应急移动工作站能满足我国应急体系对现状的需求,在处理紧急事件中发挥重大的作用,是符合现代社会需求的新生事物,具有蓬勃的生命力。本文从当代社会对多功能应急移动工作站的需求出发,讨论该工作站的系统集成解决方案。

意义及应用背景

现代社会由于社会财富与人口向城市及特定区域的高度集中,自然灾害、事故灾难、公共卫生事件、社会安全事件等突发公共事件对社会的可能危害也越来越大。横观世界,发达国家的政府应急系统起步早,无论从组织上还是工具上已比较成熟;纵观我国,政府的应急体系起步较晚,组织能力和工具平台还不完善,2008年初的特大冰雪灾害到5.12”汶川大地震,再到北京奥运会的成功举办,在此期间,突发公共事件的应急管理被提升到了一个新的高度,而2009年的国庆60周年大阅兵和2010年的上海世界博览会,同时也展示出应急领域信息化的重要性和广阔的前景。

多功能应急移动工作站凭借其强大的应急工作能力,灵活的移动指挥,有针对性的系统构成,可靠的通信手段,成为了应急领域信息化的重要指标和执行力量。该应急移动工作站装备灵活,对于不同的使用需求,可采用相应的功能系统,广泛使用于军队、公安、消防、交通、水利、电力、新闻、医疗卫生、无线电监管等政府机关和社会部门。

方案设计

在本方案设计中,多功能应急移动工作站使用的是车载平台,也可根据实际需要采用相应的船载平台或机载平台。多功能应急移动工作站可在多种车辆上实现,包括大客车、越野车、商务车、箱体车、房车等,本文插图引用的是大型客车的多功能应急移动工作站效果图。

l          卫星通信系统

卫星通信系统使用地球同步卫星进行通信。车载安装卫星天线,需建立固定的卫星地面站,该站作为多功能应急移动工作站的指挥中心和InternetPSTN等网络的接入点。

海事卫星电话。海事卫星电话体积轻巧,携带方便,可以作为常规通信的补充。它可以根据不同的需求,提供多种通信解决手段,从普通的话音传输、传真、低速数据,短信、电子邮件、FTP、到高速的视频传输。

卫星系统基本的连接图如右图所示,在这个基本的连接方式基础上还可以添加各种卫星通信设备和使用路由器通信的IP设备。

 

总而言之,卫星通信系统是车载站对外通信的主要手段。由于卫星通信由天空中的通信卫星实现信号中转,受地面自然灾害,如地震、泥石流、水灾等的影响小,在灾害和紧急突发事件中能发挥突出作用,而且其覆盖范围广、移动性强、可靠性高、使用灵活,卫星通信已是应急通信必不可少的强有力的工具。

l          多媒体会议系统

多媒体会议系统包括视频会议子系统和现场图像采集存储子系统两部分。

视频会议子系统通过卫星链路实现与指挥中心的双向视频/伴音通信,用于召开视频会议。视频会议子系统的效果图如右图所示。

现场图像采集存储子系统实现对移动工作站附近图像的采集、切换及存储。

l          通信调度系统

通信调度系统支持集群电台与不同频段(HF/VHF/UHF)电台、移动电话、普通电话和卫星电话等不同通信方式在同一个平台上的话音交换,实现互联及统一调度。系统通过IP网络与控制计算机相连,使得调度系统和控制计算机不必同处于同一个空间里,车载的控制PC可以对其进行操作,远端通过IP网络对系统也可以进行操作,完成各种调度功能。

l          集中控制系统

集中控制系统控制整个车载站设备的供电与操作,特有的学习功能能学习所有的遥控设备的遥控指令,通过红外线、RS232等方式对全车各系统进行集中控制。集中控制系统工作于无线方式,可在车载站内任意位置控制操作。

l          供配电系统及车辆改装

既然有上述那么多的设备要安装到车载站上,那么必然要对车辆进行相应的改装。车体需要有隔断,可根据需要隔断成为为会议区、工作区、设备区和驾驶区等区域。此外还需要对车内的地板、天花、玻璃、门窗等装饰进行相应的改装。当车载站装备的设备较多时,还需要安装液压支撑器,维持车体在静止状态的平稳,便于静中通卫星天线寻星。

还需要解决的问题是车载站设备的供配电。根据多功能应急移动工作站的工作特殊性,供电系统分为主供电系统、辅助供电系统和应急供电系统。主供电系统为市电三相交流电供电,辅助供电系统为直流电瓶供电,应急供电系统为发电机,UPS供电。UPS、发电机只给主要的设备供电,如卫星通信系统、多媒体会议系统和应急情况下需要使用的相应系统的设备,这样就能保证在缺少市电接入的情况下,应急工作的及时展开。

l          特殊应急系统

特殊应急系统是多功能应急移动工作站有针对性的功能系统,能根据具体的情况满足特定的应急需求。

以新闻采集应用为例,可以装备导播系统、声音图像处理系统,利用车载的卫星链路实现新闻的实况传输,紧急情况的实时转播。如果是应用于无线电监管方面,则可以安装监测测向系统,系统可独立开展监测测向工作,也可用卫星链路将工作站上的监测测向系统接入无线电监测网络与现有无线电监测网络联网工作。如果是应用于公共安全方面,可选择安装集群基站,覆盖十公里以上范围的上百台集群对讲机能迅速展开指挥安防工作。

除此之外,还能安装办公生活设施,如打印传真机、无线AP、冰箱、微波炉等设备,保持工作的顺利展开。

技术难点

l          电磁兼容性

电磁兼容性是多功能应急移动工作站解决方案的技术难点。早在1945年,美国军方制订了世界上最早的军用电磁干扰标准JAN-I-225,用于控制机载电气设备的电磁干扰。我国由于过去电磁兼容的矛盾不突出,所以起步较晚,目前与国外的差距仍然很大。80年代成立了全国无线电干扰标准化技术委员会,与CISPR对口,研究和制订了一些电磁兼容标准。系统的电磁兼容性,主要是分析如何使在同一电磁环境下工作的各种电器电子系统、分系统、设备和元器件都能正常工作,互不干扰,达到兼容状态。电磁兼容性的分析,主要是围绕构成系统干扰的三要素进行的,即电磁骚扰源、传输途径和敏感设备。

应急工作站车载系统中使用的天线较多,电磁环境复杂。天线之间的辐射和近场耦合,系统平台对天线的反射、绕射都将会影响天线的正常工作。而且天线一般以系统表面为接地区域,这使得各种天线和通信设备之间的电磁干扰更加严重。下面视车顶为有限尺寸的金属板,利用ANSYS公司的FEKO作建模仿真。FEKO是一个以矩量法(MoM)为主的全波分析软件包,同时还包括一些高频算法。分析中以半波振子为收发天线,车顶金属板用12m×3m(车顶尺寸)的理想电导体来模拟,忽略车侧面的影响,举例研究车顶对发射天线的影响。

利用MoM方法,仿真研究发射天线和接收天线车顶金属板之间的相互影响下的方向性图。根据不同情况分别得到以下图形:

             

 图:模型及坐标                 图:单个振子在车顶正上方1m时的方向性图

由此可见,车顶使得天线的方向性图变了。具体的解决方案由于篇幅所限,在这就不一一细述了。

l          动载平衡

在车载平台构建过程中,必须根据所有车上设备的实际参数,重新对车辆的平衡性进行计算,并根据计算结果,对设备的布局进行调整。通过对车厢的合理布局,在满足工作站功能上的所有需求的同时,再通过对下舱设备及车顶设备的合理布局,将改装后车辆的前后轴载荷分配控制在车辆技术要求范围内。在设备的布置上,不仅考虑轴载荷分配还必须考虑车辆左右配重,保障车辆的重心始终处于合理范围内,使车辆在行进过程中安全平稳,最大限度的满足车辆的行驶要求及设备操作的方便性。

车体改装完成后,将对车轮各点做承重测试,明确各点的承重量,以达到在停止及行驶过程中整车均保证总体配重平衡的要求。

总结

多功能应急移动工作站外延小,内涵大,虽说只是用于应急移动工作,可是包涵了社会生活的许多方面,具有强大的功能,多种的实现方式,广阔的发展前景,随着社会的不断进步,更能发挥出重大的作用。

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