煤礦安全生產應急救援衛星通信系統優化設計

文/屈立新

近年來，衛星通信系統在煤礦生產安全事故應急救援工作中得到了廣泛應用，為救援指揮提供了有力保障。但是，在應用過程中，也暴露出了一些亟需解決的問題。為充分發揮衛星通信系統在煤礦生產安全事故應急救援工作中的作用，提高應急救援信息化水平，對衛星通信系統優化設計改造十分必要。

一、煤礦安全生產應急救援衛星通信系統運行現狀和存在的突出問題

1.現狀

2011年，國家安全生產監督管理總局 （國家煤礦安全監察局）衛星地面站建設完成，同時依托煤炭企業和部門建設了21支國家（區域）礦山應急救援隊。另外，依托煤炭企業和部門還建設了部分中央企業救援隊。這些救援隊伍配備的移動衛星指揮車達幾十輛，均使用統一租用的中信衛星 “亞7”衛星8兆帶寬衛星信道。

2.存在的主要問題

（1）沒有衛星信道管理系統。無法實現衛星信道的動態管理、有效分配，無法對各地隨意占用衛星信道的行為進行控制，造成應急救援需要時信道被占用，嚴重影響應急救援工作。此外，信道的不規范使用會對其他衛星用戶造成干擾，但沒有有效的技術手段查找干擾源。

（2）衛星通信業務單一。除了視頻電視電話會議外，未充分開發利用諸如文件傳輸、對講機調度、視頻廣播等衛星通信功能。

（3）與部分中央企業救援隊伍，以及各省區自建的救援隊伍無法互聯互通。由于部分中央企業救援隊以及各省區自建的救援隊伍在建設時，配置的衛星裝備在通信體制、設備型號與國家安全生產監督管理總局所確定的不一致，造成無法互聯互通。

（4）衛星通信網絡建設滯后。應急衛星通信設備覆蓋面小，大部分省均未配備移動衛星指揮車。鑒于衛星指揮車價格昂貴，有必要配備一定數量的更加靈活的便攜衛星通信平臺，以縮短應急救援通信保障的響應時間。

（5）租用的衛星轉發器資源不足。目前，在亞洲7號衛星上租用了8MHz帶寬衛星信道。常規情況下，只能支持同時2路（2Mbps的速率）通信，遠不能滿足全國安全生產應急救援通信指揮的需要。

（6）衛星相關設備IP地址設置混亂，沒有按統一標準設置，制約了衛星設備的大規模配備。

二、煤礦安全生產應急救援衛星通信系統優化設計改造目標

對國家安全生產監督管理總局（國家煤礦安全監察局）現有衛星地面通信系統進行優化設計改造后，將實現應急平臺衛星信道的自動化管理，衛星通信網絡的通信時間、頻率和帶寬統一監控、管理和分配，徹底消除信道管理混亂帶來的問題；帶寬擴至20M，支持不少于同時8路以上衛星站接入，500臺衛星站在線，以滿足通信帶寬需求；實現以國家安全生產應急平臺為中心，除了與各國家級礦山應急救援基地互聯互通外，還可與各省（自治區、直轄市）安監機構、煤監機構，有關央企總部、國家級危險化學品應急救援基地等事故災難應急救援相關各方，音視頻上下貫通、左右銜接、互聯互通，實現信息共享、數據交換。具體見圖1所示。

圖1應急救援衛星通信系統優化設計改造目標示意圖

三、煤礦安全生產應急救援衛星通信系統優化改造內容

1．衛星站優化改造

優化改造后的衛星通信網絡管理系統可對本系統的衛星通信網絡進行管理，同時向下兼容手動管理模式。

（1）衛星通信系統綜合網管設計。在已建衛星固定站的基礎上，加裝VMS網管系統、DVB調制系統等設備，使地面站升級為網管主站，使衛星系統內各遠端站實現有序管理；另外，可配備頻譜儀以實時檢測衛星頻譜占用情況；配備一主一備衛星功放（BUC）及高頻頭（LNB），以提供更高系統可靠性。

（2）關口站設計。由于國家安全生產監督管理總局衛星主站和各個行業衛星系統所用衛星不同，使用的設備也不相同，無法做到直接互聯互通。通過在行業用戶衛星通信中心配備符合標準的衛星小站，將行業用戶衛星通信中心與國家安全生產監督管理總局應急救援衛星通信平臺互聯互通。救援現場的信息通過新建小站轉發，經衛星兩跳，落地到國家安全監管總局應急救援衛星通信平臺。見圖2所示。

圖2關口設計示意圖

（3）遠端站升級改造。對目前已經入網的上百個遠端站進行改造，以適應主站管理的需要，每個遠端站的調制解調器升級，規范設備IP地址，加裝DVB接收機及信道機。

2．視頻會議改造

現有D1視頻會議系統，升級為1080P高清視頻會議系統，國家安全生產監督管理總局視頻會議終端配備為4K設備，以保證未來發展需要；另外，增設一臺硬件級視頻會議MCU，解決現有會議系統無法多點開會問題。受衛星信道帶寬限制，20M信道帶寬可滿足同時8路視頻回傳、500路以上用戶在線觀看的需要。

3．對講機調度系統

在衛星主站上加裝對講機調度系統，在衛星車上新增一臺數字轉信臺和衛星系統連接，另配置一定數量帶GPS定位的對講機，實現總局應急指揮大廳對現場對講機的調度，并可顯示對講機的實時位置；不在指揮大廳的領導也可通過手機APP實現對現場對講機的指揮調度，并能觀看手機傳輸的現場圖像。

4．在線會商系統

在救援現場往往需要查詢相關資料，并和指揮中心的專家討論救援方案，在衛星信道上加裝文件傳輸系統，可以實現在指揮中心的專家直接把救援方案傳輸到現場，現場的照片、圖像等資料也可以傳輸給指揮中心的領導和專家，提高救援指揮的效率。

5．網絡及網絡安全設備

配合主站改造對現有衛星網絡設備進行適當升級以滿足未來5～10年的衛星網絡發展，并提高可靠性和安全性。根據業務需要增加：可堆疊48端口千兆網管交換機一臺、可堆疊48端口千兆三層交換機一臺。

為增強網絡安全性，滿足今后增加其他部門衛星或地面鏈路接入需要，增加NGFW防火墻一臺、網絡行為審計及流量回溯設備一臺。

6．電源及輔助配套設備

立足現有機房環境限制，遵循改造利舊不作浪費的原則，對現有機柜進行重新合理規劃，整合設備空間，可滿足升級改造需要。