新型移動(dòng)基站信息采集傳輸裝置研究

李懷志 邢棟 邢天明 董棟 李興敏

摘要：新型移動(dòng)基站信息采集傳輸裝置利用現(xiàn)有車體及部分車載設(shè)備，依托改造后的焦作黃河專網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)防洪工程數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡(luò)覆蓋、臨時(shí)基站、干路中繼等功能。該裝置通過(guò)升級(jí)改造移動(dòng)信息采集車體及供電系統(tǒng)、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、移動(dòng)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理終端、地面基站及增裝IP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)，可更好地為焦作黃河防汛杭旱指揮系統(tǒng)提供良好的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)環(huán)境，增強(qiáng)了焦作黃河河務(wù)局信息系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，填補(bǔ)了基層河務(wù)部門及防洪工程網(wǎng)絡(luò)覆蓋存在的漏洞，為焦作黃河專網(wǎng)提供了可靠的網(wǎng)絡(luò)連接，為“互聯(lián)網(wǎng)+”在治黃工作中的應(yīng)用提供了有力保障以及驗(yàn)證空間。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)覆蓋；數(shù)據(jù)傳輸；信息采集；移動(dòng)基站；防洪工程；黃河

中圖分類號(hào)：TN925；TV882.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2018.02.009

1 項(xiàng)目背景

焦作黃河河務(wù)局（簡(jiǎn)稱焦作河務(wù)局）移動(dòng)基站信息采集傳輸裝置的升級(jí)改造依賴于“移動(dòng)信息采集系統(tǒng)”及“焦作黃河專網(wǎng)改造”兩個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施。

2004年初，河南黃河河務(wù)局（簡(jiǎn)稱河南河務(wù)局）防辦與信息中心一起，以市級(jí)河務(wù)局為單位統(tǒng)一配發(fā)了移動(dòng)信息采集系統(tǒng)，用于現(xiàn)場(chǎng)信息采集。其主要結(jié)構(gòu)由信息采集車、車載信息采集系統(tǒng)（包括供電系統(tǒng)、液壓升降系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理終端）和地面無(wú)線接人基站組成。覆蓋范圍包括溫縣黃河河務(wù)局大玉蘭控導(dǎo)、武陟第一黃河河務(wù)局老田庵控導(dǎo)兩處工程。系統(tǒng)投入使用至今已有13a，曾多次參加黃河防汛搶險(xiǎn)演習(xí)，并執(zhí)行信息采集、通信保障任務(wù)。因設(shè)備老化，故無(wú)線接人基站、車載供電系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理終端相繼發(fā)生故障，2011年后再未接到出勤任務(wù)。

2013年底，焦作黃河專網(wǎng)改造項(xiàng)目初步完成，使市、縣河務(wù)局干路帶寬達(dá)到80MB以上，所屬29個(gè)一線班組擁有30MB以上的數(shù)據(jù)傳輸能力。

依托于以上兩個(gè)項(xiàng)目，焦作河務(wù)局對(duì)處于閑置狀態(tài)的移動(dòng)信息采集系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)改造，使其融入改造后的焦作黃河專網(wǎng)，在恢復(fù)其數(shù)據(jù)采集功能的同時(shí)，增大了信號(hào)覆蓋范圍，提升了數(shù)據(jù)處理能力，并增加了多重信息處理功能。

2 改造方法

2.1 改造內(nèi)容

（1）移動(dòng)信息采集車體及供電系統(tǒng)改造。因使用時(shí)間較長(zhǎng)，故車體及相關(guān)配件存在破損和故障情況，為恢復(fù)車輛行動(dòng)能力，分別對(duì)變速箱、啟動(dòng)電瓶、剎車系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了修復(fù)并更換為全新輪胎。車載供電系統(tǒng)已超過(guò)設(shè)計(jì)壽命無(wú)法繼續(xù)使用，升級(jí)改造為新型UPS供電系統(tǒng)并配備大容量電池組，保障車載設(shè)備正常用電需求。改造后車輛恢復(fù)移動(dòng)能力，為車載設(shè)備運(yùn)行提供了基礎(chǔ)環(huán)境保障。

（2）無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)升級(jí)改造。改造車載無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，增裝發(fā)射功率27dbm、天線增益18dBi、覆蓋角為120°的2.4G無(wú)線微波覆蓋設(shè)備和發(fā)射功率27dbm、天線增益30dBi、覆蓋角為150的5.8G無(wú)線微波遠(yuǎn)距離傳輸設(shè)備，調(diào)整車載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使其具備多套通信設(shè)備同時(shí)工作的能力。

（3）移動(dòng)信息采集系統(tǒng)升級(jí)改造。改造并安裝了具有130萬(wàn)像素、20倍光學(xué)變焦、150m紅外夜視能力的室外球型攝像機(jī)，使其能夠在車載液壓升降系統(tǒng)上使用，使系統(tǒng)具備了大范圍、遠(yuǎn)距離現(xiàn)場(chǎng)視頻采集、轉(zhuǎn)播能力。增裝IP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)，可為現(xiàn)場(chǎng)提供黃河內(nèi)部固定電話服務(wù)。增裝自行研發(fā)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，根據(jù)需要，配合相關(guān)傳感設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量目標(biāo)的溫度、濕度、風(fēng)速等環(huán)境數(shù)據(jù)以及拉力、壓力、扭力等物理量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采集，或?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。

（4）數(shù)據(jù)處理終端升級(jí)改造。大量數(shù)據(jù)傳輸及新型采集系統(tǒng)需要強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，原有車載設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足現(xiàn)有設(shè)備的工作需要，因此配裝了高性能車載數(shù)據(jù)處理終端，并安裝了“焦作黃河專網(wǎng)管理系統(tǒng)”“數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)平臺(tái)”等專用軟件系統(tǒng)，使車載各系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮完整性能。

（5）地面基站改造。對(duì)市、縣河務(wù)局及一線班組地面微波傳輸設(shè)備進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，并匹配車載無(wú)線通信系統(tǒng)，使移動(dòng)信息采集系統(tǒng)可以隨時(shí)隨地按需接人網(wǎng)絡(luò)，依托焦作黃河專網(wǎng)改造項(xiàng)目，移動(dòng)信息采集系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)焦作河務(wù)局所轄全部29個(gè)一線班組的全面覆蓋。

2.2 實(shí)現(xiàn)功能

（1）市、縣河務(wù)局網(wǎng)絡(luò)干路中繼。當(dāng)市、縣河務(wù)局干路網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)中斷時(shí)，可使用移動(dòng)信息采集車臨時(shí)搭建中繼線路，快速恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)傳輸，減少網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)間，提高網(wǎng)絡(luò)保障率。

（2）臨時(shí)通信基站。實(shí)現(xiàn)在搶險(xiǎn)、重要施工、演習(xí)演練現(xiàn)場(chǎng)等所需環(huán)境中，快速搭建臨時(shí)通信基站，提供網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻等信息傳輸服務(wù)。

（3）現(xiàn)場(chǎng)信息采集。為焦作河務(wù)局所屬29個(gè)工程班組、河道堤防工程、重要道口等提供視頻、圖片、音頻、環(huán)境參數(shù)等信息的采集服務(wù)。

（4）大范圍無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋?？蔀榇笮凸さ鼗驌岆U(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)提供半徑3000m、呈120°扇面的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，滿足覆蓋范圍內(nèi)無(wú)線設(shè)備的互聯(lián)網(wǎng)連接、黃河內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)訪問(wèn)等服務(wù)。

（5）可按需調(diào)整設(shè)備并實(shí)現(xiàn)多種服務(wù)并行運(yùn)行。根據(jù)具體需要可分別或同時(shí)掛載不同類型、參數(shù)的設(shè)備，完成較為復(fù)雜的特殊任務(wù)，如在作為臨時(shí)通信基站的同時(shí)提供網(wǎng)絡(luò)視頻畫面直播，并為會(huì)場(chǎng)提供大范圍無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋服務(wù)。

3 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

（1）覆蓋范圍廣。對(duì)市、縣河務(wù)局及一線班組地面微波傳輸設(shè)備進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，并匹配車載無(wú)線通信系統(tǒng)，使移動(dòng)信息采集系統(tǒng)可以隨時(shí)隨地按需接人網(wǎng)絡(luò)。該項(xiàng)目建成后可應(yīng)用在焦作河務(wù)局所屬河段全部工程班組、河道堤防工程、重要道口等地段，使信息傳遞不再受到區(qū)域限制。

（2）網(wǎng)絡(luò)帶寬大。配備車載多套通信系統(tǒng)，傳輸帶寬范圍為150～450MB，可為現(xiàn)場(chǎng)信息傳輸提供充足的帶寬保障。配備高清高倍攝像頭配合完整的云臺(tái)功能，實(shí)現(xiàn)了大范圍、遠(yuǎn)距離、穩(wěn)定、可控的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控功能。

（3）多種環(huán)境參數(shù)采集。配備自行研發(fā)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對(duì)所需目標(biāo)或區(qū)域的環(huán)境參數(shù)和物理應(yīng)變參數(shù)進(jìn)行采集，為防汛決策提供了更加完備的參考支持。

（4）多任務(wù)并行運(yùn)行。配備車載多套通信系統(tǒng)，具備多任務(wù)并行處理能力，能夠更好地適應(yīng)搶險(xiǎn)環(huán)境，做到一車多用。移動(dòng)通信基站可融入焦作黃河專網(wǎng)，配備5.8G無(wú)線微波遠(yuǎn)距離傳輸設(shè)備，可融入焦作河務(wù)局現(xiàn)有市、縣河務(wù)局網(wǎng)絡(luò)，作為中繼或終端使用。

4 應(yīng)用及效益分析

4.1 應(yīng)用情況

（1）2014年河南河務(wù)局防汛通信信息演習(xí)。2014年5月25日，焦作河務(wù)局參加了河南河務(wù)局組織的防汛通信信息演習(xí)，使用移動(dòng)信息采集系統(tǒng)，在老田庵24壩執(zhí)行音/視頻直播任務(wù)。改造后的移動(dòng)信息采集系統(tǒng)提供了穩(wěn)定的無(wú)線信號(hào)傳輸，保證了現(xiàn)場(chǎng)的音/視頻信號(hào)傳輸，獲得上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的肯定。

（2）焦作黃河網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。2014年6月，分別在焦作河務(wù)局老田庵、駕部、大玉蘭和化工等班組掛載無(wú)線覆蓋設(shè)備，進(jìn)行了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋應(yīng)用。覆蓋范圍內(nèi)的手機(jī)、筆記本等移動(dòng)終端均可獲得網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)辦公的網(wǎng)絡(luò)接人功能，從而使焦作河務(wù)局黃（沁）河堤壩范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋到壩頭、堤岸、險(xiǎn)工點(diǎn)、倉(cāng)庫(kù)等管理主體。

（3）移動(dòng)基站。2014年7月，分別在焦作河務(wù)局遠(yuǎn)離一線班組（未接入網(wǎng)絡(luò)）的嘉應(yīng)觀塌灘現(xiàn)場(chǎng)、惠武浮橋、白馬泉引水口，東安控導(dǎo)、榮武浮橋、張王莊控導(dǎo)、馬鋪險(xiǎn)工、大小巖險(xiǎn)工，使用移動(dòng)信息采集車的5.8G微波遠(yuǎn)距離傳輸設(shè)備進(jìn)行了移動(dòng)基站數(shù)據(jù)的傳輸，并接人焦作黃河專網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)網(wǎng)登陸操作。

（4）視頻監(jiān)控。2015年9月，在溫縣大玉蘭控導(dǎo)工程進(jìn)行了視頻監(jiān)控應(yīng)用。在大玉蘭控導(dǎo)29壩使用球形攝像頭進(jìn)行360°監(jiān)控，重點(diǎn)觀測(cè)丁壩迎水面、拐頭迎水面、圓頭等部位，并連人焦作黃河專網(wǎng)，將視頻實(shí)時(shí)傳回焦作河務(wù)局，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程高清視頻監(jiān)控功能。

4.2 效益分析

（1）經(jīng)濟(jì)效益。利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)環(huán)境、現(xiàn)有移動(dòng)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了一車多用，可在不同環(huán)境下提供不同功能，為抗洪搶險(xiǎn)爭(zhēng)取時(shí)間，做到“搶早、搶小”，節(jié)約搶險(xiǎn)資金。

（2）社會(huì)效益。為“互聯(lián)網(wǎng)+”在治黃實(shí)踐中的應(yīng)用提供了技術(shù)基礎(chǔ)，能夠更好地為焦作黃河防汛抗旱指揮系統(tǒng)提供良好的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)環(huán)境。

5 結(jié)語(yǔ)

該項(xiàng)目的實(shí)施與應(yīng)用，恢復(fù)了移動(dòng)信息采集系統(tǒng)的音/視頻數(shù)據(jù)采集功能，拓展了信息采集范圍，提高了視頻采集質(zhì)量，并大大增強(qiáng)了焦作河務(wù)局信息系統(tǒng)的穩(wěn)定性，填補(bǔ)了基層河務(wù)部門及防洪工程網(wǎng)絡(luò)覆蓋存在的漏洞，為焦作黃河專網(wǎng)提供了可靠的網(wǎng)絡(luò)連接，為“互聯(lián)網(wǎng)+”在治黃實(shí)踐中的應(yīng)用提供了有力保障以及驗(yàn)證空間。