淺談圖傳系統在消防應急通信中的作用

王 芳

（太原市公安消防支隊司令部信息通信科，山西 太原 030024）

0 引言

隨著社會經濟的飛速發展，各類災害事故不斷發生，公安消防部隊作為一支人民武裝力量，擔負著《消防法》賦予的防火、滅火、搶險救援等各類任務，肩負著搶救國家和人民生命財產安全、維護社會穩定的重任。提高消防部隊應急聯動、處置能力，快速高效的處理各類災害事故是消防官兵當前面臨的重要任務，如何建立一個高速、安全、有效的應急通信環境，是消防部隊信息通信人員應該不斷探索、研究的方向。

1 圖像傳輸系統

消防部隊在搶險救援過程中，很多突發災害事故不可預知，指揮人員可能無法全部親臨現場進行決策指揮，這時，通過圖像傳輸系統（簡稱圖傳系統）可將現場圖像、聲音實時傳輸至各級指揮中心，使相關指揮人員第一時間直擊事故現場，及時了解現場實況，并作出準確的分析判斷，從而有效地輔助指揮現場的應急響應，提高對事故的快速反應和應急處置能力。

1.1 圖像傳輸系統分類

大體上分，圖像傳輸系統[1]可以分為無線圖傳和有線圖傳兩大類。無線圖傳系統從應用層面來說，可分為固定點的圖傳系統和移動視頻的圖傳系統兩大類。移動視頻圖傳系統主要作用是將現場事實圖像傳回至指揮中心，提高決策的正確性和及時性，通常所說的無線圖傳就是指移動視頻圖傳，主要包括3G（3rd Generation，第三代移動通訊技術，即寬頻無線通訊技術）圖傳、COFDM（Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing，編碼正交頻分復用技術）圖傳、CDMA（Code Division Multiple Access，碼分多址技術）圖傳、集群圖傳、微波圖傳、衛星圖傳等。有線圖傳主要有光纖圖傳。

1.2 圖像傳輸系統基本結構

圖像傳輸系統一般包括3個部分:發射裝置，中繼系統，接收裝置，如圖1所示。發射裝置將攝像機采集的信號進行調制，并傳送到天線發射出去。中繼系統是指延長傳輸距離、中轉傳輸信號的設備，可使用微波、衛星、光纖、網絡等進行中繼。接收裝置和發射裝置工作流程相反，將從天線接收到的信號進行解調。如果發射裝置和接收裝置集成在一起，就是所謂的“一體機”。

圖1 圖像傳輸系統基本結構

2 圖像傳輸系統在消防部隊的應用

2.1 3G圖傳

根據公安部消防局《消防部隊應急通信建設方案》、《武警消防部隊信息化建設項目總體實施方案》等文件的要求，全國各總隊和支隊均配備了3G[2]圖像傳輸系統。3G圖傳系統由華平3G車載終端、中國電信3G圖像中心管理平臺、3G傳輸網和地面傳輸網四個部分組成。地面傳輸網采用100M指揮調度網專線實現當地電信和總隊的通信聯絡，以太原支隊為例，支隊采用10M光纖連接至總隊一級網，各中隊采用4M光纖連接至支隊二級網。3G車載終端由音視頻編解碼模塊、車載室外云臺攝像機、監視器、音頻輸入輸出接口、網絡傳輸模塊、麥克、音箱等組成，安裝在通信指揮車，支持車載和單兵兩種方式，可通過消防圖像管理綜合管理平臺實現與各級指揮中心視音頻通信。

2.2 COFDM圖傳

COFDM 是一種無線環境下的高速傳輸技術，其基本原理是將高速數據流通過串并轉換，分配給傳輸速率較低的若干正交子信道中進行傳輸。COFDM圖傳系統具有繞射、穿透能力強；抗干擾、抗衰落能力強；適合高速數據傳輸；適合高速移動中傳輸；信道利用率高等優點。

2.3 CDMA圖傳

CDMA[3]是近年來用于數字蜂窩移動通信的一種先進的無線擴頻通信技術，主要利用已建成的較完善的公共民用無線通信網絡來傳輸數據，其基本原理是在發送端使用各不相同、相互（準）正交的偽隨機地址碼調制發送信號，接收端采用同樣地偽隨機地址碼從混合信號中解調檢測出相應信號。CDMA圖傳系統具有傳輸穩定；傳輸速率高；網絡覆蓋率廣；終端價格低廉；按流量收費、價格合理等優點。

2.4 340M集群圖傳

太原市公安局投資 3000萬元左右，采用JoMobile Net組網型網絡，共建340M基站23個，按照市局要求，支隊通信指揮車上配備了 340M 無線圖傳終端。340M 集群圖傳系統采用時分多址（TDMA）方式，多基站協調工作，多個遠端共享一個基站的帶寬，支持8路并發上傳圖像。其主要特點有:多遠端與多中心同頻組網；高清晰度的圖像傳輸；保持出色的非視距與高速移動中的傳輸能力；可擴展性好。

2.5 微波圖傳

微波通信[4]是指利用微波作為載波攜帶信息并通過電波空間進行傳輸的無線通信方式，分為模擬微波通信和數字微波通信兩類。模擬微波僅適合點對點視距傳輸，且抗干擾性差、調試復雜，受氣候影響大、難以集中管理，現已逐漸退出市場。微波圖傳系統采用數字微波技術，基于時分復用技術，利用微波信道傳送音視頻信息，具有頻帶較寬；可復用大量數字信號(寬帶高速數據)；抗干擾能力強；保密性好；傳輸距離遠；受氣候、地形影響較小；擴展能力強等優點。

2.6 衛星圖傳

衛星通信[5]是以人造衛星為中繼的一種微波通信方式，由空間部分（通信衛星）和地面部分（通信地面站、移動地面站）組成。通信衛星作為一個空間懸掛的通信中繼站，使得一個地面站點可以跟其他地面站點保持站點間通信。消防部隊衛星通信網遵照《公安車載應急通信系統技術規范》等相關標準的要求，該網完成在滅火救援現場及其他重大災害事故現場有效傳輸圖像、話音等數據信息的任務。衛星通信系統[6]主要使用公安部的Ku頻段衛星轉發器資源，或租用商用衛星轉發器，按照規定，公安部消防局配備公安部消防指揮衛星地面站、各消防總隊配備總隊衛星地面站和總隊指揮車載站、消防支隊和百強縣大隊配備支隊指揮車載站或便攜衛星終端（有條件的支隊建設地面站），實現現場信息通過衛星網絡及地面通信網傳輸到部局、總隊、支隊各級指揮中心。衛星圖像傳輸系統中，通信指揮車拍攝的圖像通過衛星被地面站接收，再傳至各級指揮中心，完成上級調度和下級反饋工作。衛星通信具有覆蓋區域大，通信距離遠；頻帶寬，通信容量大；系統可靠，通信質量好；通信機動，不受地理環境影響；具有多址連接能力；可自發自收等優點。

2.7 光纖圖傳

光纖圖像傳輸系統是有線傳輸的主要方式，光纖通信具有傳輸頻帶寬，傳輸容量大；損耗低，中繼距離長；抗電磁干擾能力強；重量輕、體積小，易敷設；泄漏小，保密性能好；耐腐蝕，不怕高溫，壽命長；原材料豐富等優點，光纖通信[7]與數字微波通信、衛星通信一起并稱為現代通信三大傳輸手段。

3 各系統如何協同作戰，發揮作用

圖像傳輸系統可將事故現場圖像第一時間傳輸至指揮中心，并可通過系統平臺快速召開會議，供各級領導、專家與現場指揮人員進行及時討論，其優勢不言而喻。但在選擇圖傳系統時，不可一味追求高價格，選擇設備最高配置，也不能盲目跟風，看到別的地方買了某設備，就馬上著手購買。事實上，各圖像傳輸系統都存在自身缺點[8]，比如:3G、COFDM、CDMA依賴于各運營商公網，保密性較差，網絡容易擁堵，而且現在3G覆蓋范圍還不太廣，在地震等重大災害事故發生時，如果公網癱瘓，這些設備不能正常使用。集群通信主要依賴于各地集群基站。微波通信只能進行“視距”直線傳播，傳播距離近。衛星通信具有信號極弱（毫微微瓦級）；一次性投資費用高；時延大，實時性差；衛星資源有限等缺點。光纖通信缺點為:傳送電力、接口昂貴、強度較差、維修復雜昂貴、未經時間長久考驗等。所以在實際使用過程中，要注意各系統協同作戰，將優勢發揮到最大，最優化保障通信暢通。

作為一名通信人員，要善于總結自己本單位的通信條件，根據本地地理位置，結合實際情況，注意數據加密[9]，選配合適的圖像傳輸系統完成信號接力。所以，各個圖像傳輸系統應該協同作戰，共同發揮作用。未來 3G網絡通信必將是網絡首選，網絡覆蓋率也將逐步擴大，3G圖傳必將承擔著主要傳輸任務，但從利用率角度看，3G網絡不可能將所有區域覆蓋，在山區、沙漠等盲區，衛星圖傳可將圖像傳至信號區；在礦井、地下空間等盲區可以利用微波圖傳、光纖圖傳將圖像傳至室外，然后再利用3G網絡傳輸。

4 結語

圖像傳輸系統在消防部隊中應用非常廣泛，該系統能將實時采集的現場圖像、語音信息傳送到現場指揮車和指揮中心，為上級指揮中心提供快速、科學的輔助決策信息，這對于貫徹“科技強警”、提高快速反應能力和重大突發事件的處置能力起到了強有力的支持作用，可以有效地減少人民財產損失和國家財產損失，具有十分重要的意義。

[1]劉繼旺,胡艷軍,許耀華,等.一種基于無線傳感網的圖像傳輸系統[J].通信技術,2010,43(05):176-177.

[2]周勇.基于3G網絡的消防視頻監控系統[J].科技傳播,2010(08):213-214,218.

[3]高建文.CDMA無線圖像傳輸技術在消防應急通信中的應用[J].科技之友,2007(10):41-42.

[4]張光富,張曙光,田華.現代通信技術與網絡應用[M].西安:西安電子科技大學出版社,2010.

[5]宋波,趙小江,董波,等.衛星傳輸在3G應急通信中應用[J].通信技術,2010,43(09):54-55,58.

[6]周煒.消防通信[M].北京:中國人民公安大學出版社,2007.

[7]陳暉,祝世雄.光纖通信竊聽及其檢測技術探討[J].信息安全與通信保密,2012(01):61-63.

[8]李栗,劉濤.關于火場無線圖像傳輸的綜合解決方案[J].消防技術與產品信息,2009(05):29-31.

[9]文飛.基于混沌的數字圖像信息加密安全傳輸研究[J].信息安全與通信通密,2010(10):86-87,91.