融合通信在高速公路應(yīng)急調(diào)度指揮通訊系統(tǒng)中的應(yīng)用

張忠剛，李一鋒，王占軍，李興江，譚 軍，徐 成

(1.中鐵開發(fā)投資集團有限公司，云南昆明650118 ;2.中國中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司，四川成都 610000;3.成都金隧自動化工程有限責(zé)任公司，四川成都 610000;4.西南交通大學(xué)，四川成都 610000)

1 高速公路管理

隨著高速公路建設(shè)與運營里程的不斷加大，大量的橋梁、隧道和復(fù)雜的地理環(huán)境條件，使高速公路容易受到嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)害(如泥石流、洪水等)和惡劣氣象條件(大霧、冰雪、暴風(fēng)等)的影響，同時高速公路也容易發(fā)生翻車、撞壁、火災(zāi)、追尾等突發(fā)交通事故[1]。高速公路一旦發(fā)生重大突發(fā)事件，或者需要大規(guī)模養(yǎng)護作業(yè)時，根據(jù)事件的等級，高速公路運營管理者需要啟動應(yīng)急調(diào)度指揮預(yù)案，調(diào)度指揮本單位多個部門，協(xié)調(diào)外部單位如：交警、消防、公安、環(huán)保等共同應(yīng)對和處置重大應(yīng)急事件[2]。

為應(yīng)對交通運輸面臨的新形勢、新要求、新挑戰(zhàn)，《交通運輸“十二五”發(fā)展規(guī)劃》明確提出要“加強交通安全監(jiān)管和應(yīng)急體系建設(shè)”?！豆匪方煌ㄟ\輸信息化“十二五”發(fā)展規(guī)劃》更是明確提出要開展“公路水路安全暢通與應(yīng)急處置系統(tǒng)”重大工程(以下簡稱“應(yīng)急重大工程”)建設(shè)[3]。

因此，利用新一代的融合通信技術(shù)，搭建融合通訊服務(wù)設(shè)備群，集無線集群通信、語音中心、視頻會議、視頻系統(tǒng)、微信公眾號、移動APP于一體的高速公路融合通信智能調(diào)度指揮平臺，在調(diào)度指揮中提供可靠、安全運行提供強有力的保障，有效、快速協(xié)調(diào)通知處理高速公路突發(fā)事件，減少和減輕突發(fā)事件造成的人員傷害和財產(chǎn)損失，減少對高速公路路網(wǎng)交通的運行影響，保證其整個路網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量一直是高速公路營運管理單位思考和急需解決的問題。

2 現(xiàn)狀分析

我國公路目前已經(jīng)建成監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、收費系統(tǒng)、交通流量數(shù)據(jù)采集、氣象信息采集、ITS智能交通等信息系統(tǒng)，當(dāng)前大多數(shù)路網(wǎng)監(jiān)測與應(yīng)急處置中心的成立，結(jié)合其應(yīng)急職能將面臨以下幾個方面的重要問題。

2.1 突發(fā)事件預(yù)測預(yù)警方面，存在信息孤島

智能聯(lián)動差：各個系統(tǒng)之間無法實現(xiàn)智能聯(lián)動，例如在收到氣象預(yù)警、交通流量過大預(yù)警時，系統(tǒng)自動聯(lián)動相關(guān)路段的視頻監(jiān)控呈現(xiàn)出實時的監(jiān)控圖像，同時聯(lián)動突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案的啟動，以及迅速呼叫相關(guān)人員、召開語音會議進行全方位的協(xié)調(diào)、指揮、調(diào)度。

2.2 在應(yīng)急處置方面，由于突發(fā)事件預(yù)測難度較大

(1)指揮調(diào)度：指揮中心往往在事故發(fā)生的第一時間，無法及時有效收到信息，并進行迅速發(fā)布。

(2)會議會商：無法迅速綜合協(xié)調(diào)相關(guān)區(qū)域、部門內(nèi)部、外協(xié)單位的人員進行緊急語音會議會商。

(3)多媒體呈現(xiàn)：指揮中心無法將視頻會議、視頻監(jiān)控、可視電話、手機視頻等圖像在指揮中心大屏幕上的綜合呈現(xiàn)。

(4)集群通信：現(xiàn)場處置情況無法及時通過智能手機/單兵等終端回傳至指揮中心，以便指揮中心第一時間作出決策。

3 融合通信的解決思路

3.1 關(guān)于融合通信

融合通信是以IP通信為基礎(chǔ)，以VoIP(基于IP的語音傳輸)、視頻通信、多媒體會議、協(xié)同辦公、通信錄及即時通信等為核心業(yè)務(wù)能力的，無論用戶在哪兒都可以接入到網(wǎng)絡(luò)享有統(tǒng)一通信的各種服務(wù);統(tǒng)一通信平臺還可以使用戶通過多樣化的終端、以IP為核心的統(tǒng)一控制和承載網(wǎng)以及融合的業(yè)務(wù)平臺實現(xiàn)各類通信的統(tǒng)一和用戶體驗的統(tǒng)一。統(tǒng)一通信能夠適應(yīng)不同行業(yè)甚至不同企業(yè)的通信需求，與企業(yè)的應(yīng)用相結(jié)合，例如可以與OA辦公/CRM客戶管理系統(tǒng)、郵件和辦公軟件以及第三方應(yīng)用的集成等。融合通信有三大特點：(1)業(yè)務(wù)融合(視頻、話音和數(shù)據(jù))，(2)電信、互聯(lián)網(wǎng)、IT三個領(lǐng)域交互，(3)企業(yè)應(yīng)用特點顯著。

3.2 解決思路

本文提出建立高速公路融合通信系統(tǒng)智能調(diào)度指揮平臺，將已有資源的最大化利用，整合語音、視頻監(jiān)控/會議、指揮調(diào)度、集群對講、GPS/GIS業(yè)務(wù)、3D實景、3G/4G單兵、應(yīng)急預(yù)案等系統(tǒng)，建立集語音、視頻、數(shù)據(jù)三位于一體的全面綜合指揮調(diào)度系統(tǒng)，如圖1所示，實現(xiàn)語音、視頻、數(shù)據(jù)的融合與調(diào)度功能。進一步建立、健全日常綜合指揮調(diào)度管控、突發(fā)事件預(yù)警和應(yīng)急保障機制，提高各級指揮效率。

圖1 融合通信智能調(diào)度指揮平臺構(gòu)建思路

根據(jù)實際情況，可采取多級部署模式，實現(xiàn)省/市/縣各級跨地區(qū)、跨部門之間的統(tǒng)一指揮協(xié)調(diào)，形成對突發(fā)事件的快速上報、統(tǒng)一部署、迅速處理和聯(lián)合行動，提高各行業(yè)的指揮能力。

4 系統(tǒng)架構(gòu)與部署

系統(tǒng)充分整合通信業(yè)務(wù)、視頻業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，滿足高速公路安全監(jiān)管工作的日常聯(lián)絡(luò)與突發(fā)事件應(yīng)急處置時話音、數(shù)據(jù)、視頻等業(yè)務(wù)通信需要，確保部門內(nèi)部以及跨部門、跨地域的各類路網(wǎng)管理機構(gòu)和人員之間應(yīng)急處置時通信聯(lián)絡(luò)的安全、可靠、通暢(圖2)。

圖2 融合通信智能調(diào)度指揮平臺組網(wǎng)說明

4.1 組網(wǎng)說明

(1)調(diào)度主機配置音頻接入模塊與調(diào)音臺，實現(xiàn)與數(shù)字會議系統(tǒng)互聯(lián)互通。

(2)調(diào)度主機配置數(shù)字中繼模塊與運營商PSTN(公共交換電話網(wǎng)絡(luò))對接，實現(xiàn)對外語音通信。

(3)調(diào)度主機配置無線模塊與車載臺對接，實現(xiàn)對集群系統(tǒng)調(diào)度。

(4)視頻監(jiān)控接入管理服務(wù)器與視頻監(jiān)控系統(tǒng)對接，實現(xiàn)音頻與視頻的聯(lián)動。

(5)手機終端接入管理服務(wù)器、實現(xiàn)手機可視對講功能，加大現(xiàn)場的監(jiān)控能力。

(6)系統(tǒng)提供互聯(lián)接口(即開發(fā)接口)與視頻會議、GIS地理信息系統(tǒng)、隧道廣播系統(tǒng)對接。

(7)多場景智能呈現(xiàn)服務(wù)器與視頻矩陣對接實現(xiàn)大屏上墻。

4.2 網(wǎng)絡(luò)部署

(1)融合通信平臺“指揮中心”、“核心機房”設(shè)備部署在內(nèi)網(wǎng)，“設(shè)備接入交換機”提供對融合通信平臺各個設(shè)備接入。

(2)融合通信平臺通過“數(shù)據(jù)接入交換機”接入視頻監(jiān)控系統(tǒng)、視頻會議系統(tǒng)、隧道廣播系統(tǒng)數(shù)據(jù)，根據(jù)相關(guān)要求需要在“數(shù)據(jù)接入交換機”邏輯隔離劃分相應(yīng)的VLAN。

(3)手機APP用作現(xiàn)場音視頻回傳、視頻監(jiān)控點播控制等功能，因此需要考慮公網(wǎng)引入,以及為融合通信平臺分配公網(wǎng)固定IP；手機終端接入管理服務(wù)器內(nèi)置SBC(邊界會話控制器)功能，可實現(xiàn)內(nèi)、外網(wǎng)安全管控。

5 通信業(yè)務(wù)融合

5.1 語音中繼備份

系統(tǒng)提供2路E1 中繼與PSTN對接，實現(xiàn)系統(tǒng)與公共電話網(wǎng)絡(luò)的互通，保障通信線路的暢通(圖3)。(PSTN注：Public Switched Telephone Network 定義：公共交換電話網(wǎng)絡(luò)，一種常用舊式電話系統(tǒng)。即我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫碾娫捑W(wǎng)。)

圖3 融合通信智能調(diào)度指揮平臺語音中繼備份接入

5.2 數(shù)字會議系統(tǒng)

系統(tǒng)提供音頻模塊與調(diào)音臺對接，實現(xiàn)與指揮中心數(shù)字會議系統(tǒng)的互聯(lián)互通；利用數(shù)字會議系統(tǒng)中的話筒，相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)可完成對電話、對講機、單兵等多種語音終端的調(diào)度(圖4)。

圖4 融合通信智能調(diào)度指揮平臺數(shù)字會議接入

5.3 隧道廣播系統(tǒng)

系統(tǒng)提供互聯(lián)接口接入隧道廣播、報警電話，實現(xiàn)報警系統(tǒng)的統(tǒng)一管理與定位，同時與視頻監(jiān)控聯(lián)動(圖5)。

圖5 融合通信智能調(diào)度指揮平臺隧道廣播接入

5.4集群通信系統(tǒng)

系統(tǒng)提供2路無線模塊，可以進行波段設(shè)定，每塊集群板卡可與兩臺集群接入設(shè)備進行對接，實現(xiàn)不同波段集群的接入(圖6)。

圖6 融合通信智能調(diào)度指揮平臺集群通訊接入

6 視頻業(yè)務(wù)融合

6.1 視頻監(jiān)控

系統(tǒng)可以接入視頻監(jiān)控信息，支持H.264、MPEG、MPEG-4等視頻格式。視頻模塊具有標(biāo)準(zhǔn)化接口，支持多種標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議，系統(tǒng)支持三種接入方式進行視頻接入(圖7)。

圖7 融合通信智能調(diào)度指揮平臺視頻接入

(1)平臺接入：通過標(biāo)準(zhǔn)接口或SDK直接通過監(jiān)控平臺對選定的視頻進行接入。

(2)前端接入：對于平臺不好接入的部分監(jiān)控系統(tǒng)，通過SDK或者標(biāo)準(zhǔn)化接口接入DVR、NVR、車載等視頻。

(3)攝像機接入：針對前面兩種方式無法接入的設(shè)備，直接接入IP攝像機的視頻監(jiān)控圖像，模擬攝像機需配置視頻編碼設(shè)備接入至系統(tǒng)。

6.2 APP可視對講

系統(tǒng)提供手機可視對講APP，實現(xiàn)指揮中心對現(xiàn)場人員的調(diào)度，所以本次項目應(yīng)考慮公網(wǎng)引入。通過客戶端IM(即時通訊)協(xié)同辦公、集群對講、視頻對講、撥號通話等功能了解現(xiàn)場情況，現(xiàn)場人員通過手機可視對講APP及時向指揮中心反饋情況(圖8)。

圖8 融合通信智能調(diào)度指揮平臺APP對講

6.3 視頻會議融合

系統(tǒng)可接入視頻會議信息，支持H.264、MPEG、MPEG-4等視頻格式。系統(tǒng)可通過SDK接口、SIP(會話初始協(xié)議)中繼、H.323協(xié)議三種對接方式與視頻會議系統(tǒng)對接，實現(xiàn)綜合指揮調(diào)度系統(tǒng)與視頻會議系統(tǒng)的互聯(lián)互通(圖9)。(注：MCU，即指視頻會議系統(tǒng)中心控制設(shè)備)

圖9 融合通信智能調(diào)度指揮平臺視頻會議接入

7 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)融合

7.1 傳真

系統(tǒng)配置相應(yīng)傳真模塊與配套軟件，實現(xiàn)多路電子傳真功能，該功能支持T3.0,T3.8協(xié)議，且最大支持16路并發(fā)(圖10)。

圖10 融合通信智能調(diào)度指揮平臺傳真接入

7.2 短信

配置GSM/CDMA模塊，通過調(diào)度臺可進行短信單發(fā)、群發(fā)、接收短信等功能。短信業(yè)務(wù)包含對接設(shè)備告警信息收發(fā)、短信回執(zhí)、通知下發(fā)等(圖11)。

圖11 融合通信智能調(diào)度指揮平臺短信接入

7.3 二維GIS地理信息系統(tǒng)互聯(lián)

系統(tǒng)提供GIS地理信息系統(tǒng)互聯(lián)接口，實現(xiàn)與GIS系統(tǒng)互聯(lián)互通，并可在此基礎(chǔ)之上實現(xiàn)對視頻監(jiān)控的點位標(biāo)注，從而實現(xiàn)通信對象地圖定位功能(圖12)。

圖12 融合通信智能調(diào)度指揮平臺GIS系統(tǒng)互聯(lián)

8 融合通信廠家及二次開發(fā)實現(xiàn)

目前，現(xiàn)在市場上有很多融合通信解決方案廠家，均提供融合通訊的調(diào)度主機及全套實施硬件，并且提供互聯(lián)接口，供第三方平臺調(diào)用，提供WebService、SDK兩種開發(fā)接口。WebWervice接口提供呼叫、錄音、組呼、組呼通知、會議、提供短信、傳真發(fā)送功能(需配置短信板、傳真板)；提供獲取錄音文件、錄音記錄、呼叫記錄等功能。SDK開發(fā)包提供Windows下打開視頻監(jiān)控、可視IP電話視頻功能，提供SDK或者ActiveX方式。

9 結(jié)論

配套開發(fā)完成的融合通訊軟件平臺，將融合通訊應(yīng)用于高速公路管理，突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案啟動后，以迅速呼叫相關(guān)人員、召開語音會議進行全方位的協(xié)調(diào)、指揮、調(diào)度。指揮中心利用融合通信事故發(fā)生的第一時間，及時有效的收到信息，并進行迅速發(fā)布；在應(yīng)急會商方面，能夠迅速綜合協(xié)調(diào)相關(guān)區(qū)域、部門內(nèi)部、外協(xié)單位的人員進行緊急語音會議會商；在應(yīng)急多媒體呈現(xiàn)方面，則指揮中心能將視頻會議、視頻監(jiān)控、可視電話、手機視頻等圖像在指揮中心大屏幕上的綜合呈現(xiàn)；在集群通信方面，現(xiàn)場處置情況能夠及時通過智能手機/單兵等終端回傳至指揮中心，以便指揮中心第一時間作出決策，能實現(xiàn)各個系統(tǒng)之間無法實現(xiàn)智能聯(lián)動。其效果如圖13所示，可見軟件可充分試驗期望功能，并具有較好的展示效果。

圖13 融合通信智能調(diào)度指揮平臺軟件系統(tǒng)