融合通信在高速公路應急調度指揮通訊系統中的應用

張忠剛，李一鋒，王占軍，李興江，譚 軍，徐 成

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

1 高速公路管理

隨著高速公路建設與運營里程的不斷加大，大量的橋梁、隧道和復雜的地理環境條件，使高速公路容易受到嚴重地質災害(如泥石流、洪水等)和惡劣氣象條件(大霧、冰雪、暴風等)的影響，同時高速公路也容易發生翻車、撞壁、火災、追尾等突發交通事故[1]。高速公路一旦發生重大突發事件，或者需要大規模養護作業時，根據事件的等級，高速公路運營管理者需要啟動應急調度指揮預案，調度指揮本單位多個部門，協調外部單位如：交警、消防、公安、環保等共同應對和處置重大應急事件[2]。

為應對交通運輸面臨的新形勢、新要求、新挑戰，《交通運輸“十二五”發展規劃》明確提出要“加強交通安全監管和應急體系建設”。《公路水路交通運輸信息化“十二五”發展規劃》更是明確提出要開展“公路水路安全暢通與應急處置系統”重大工程(以下簡稱“應急重大工程”)建設[3]。

因此，利用新一代的融合通信技術，搭建融合通訊服務設備群，集無線集群通信、語音中心、視頻會議、視頻系統、微信公眾號、移動APP于一體的高速公路融合通信智能調度指揮平臺，在調度指揮中提供可靠、安全運行提供強有力的保障，有效、快速協調通知處理高速公路突發事件，減少和減輕突發事件造成的人員傷害和財產損失，減少對高速公路路網交通的運行影響，保證其整個路網的服務質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 現狀分析

我國公路目前已經建成監控系統、通信系統、收費系統、交通流量數據采集、氣象信息采集、ITS智能交通等信息系統，當前大多數路網監測與應急處置中心的成立，結合其應急職能將面臨以下幾個方面的重要問題。

2.1 突發事件預測預警方面，存在信息孤島

智能聯動差：各個系統之間無法實現智能聯動，例如在收到氣象預警、交通流量過大預警時，系統自動聯動相關路段的視頻監控呈現出實時的監控圖像，同時聯動突發事件應急預案的啟動，以及迅速呼叫相關人員、召開語音會議進行全方位的協調、指揮、調度。

2.2 在應急處置方面，由于突發事件預測難度較大

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

(2)會議會商：無法迅速綜合協調相關區域、部門內部、外協單位的人員進行緊急語音會議會商。

(3)多媒體呈現：指揮中心無法將視頻會議、視頻監控、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。

(4)集群通信：現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 關于融合通信

融合通信是以IP通信為基礎，以VoIP(基于IP的語音傳輸)、視頻通信、多媒體會議、協同辦公、通信錄及即時通信等為核心業務能力的，無論用戶在哪兒都可以接入到網絡享有統一通信的各種服務;統一通信平臺還可以使用戶通過多樣化的終端、以IP為核心的統一控制和承載網以及融合的業務平臺實現各類通信的統一和用戶體驗的統一。統一通信能夠適應不同行業甚至不同企業的通信需求，與企業的應用相結合，例如可以與OA辦公/CRM客戶管理系統、郵件和辦公軟件以及第三方應用的集成等。融合通信有三大特點：(1)業務融合(視頻、話音和數據)，(2)電信、互聯網、IT三個領域交互，(3)企業應用特點顯著。

3.2 解決思路

本文提出建立高速公路融合通信系統智能調度指揮平臺，將已有資源的最大化利用，整合語音、視頻監控/會議、指揮調度、集群對講、GPS/GIS業務、3D實景、3G/4G單兵、應急預案等系統，建立集語音、視頻、數據三位于一體的全面綜合指揮調度系統，如圖1所示，實現語音、視頻、數據的融合與調度功能。進一步建立、健全日常綜合指揮調度管控、突發事件預警和應急保障機制，提高各級指揮效率。

圖1 融合通信智能調度指揮平臺構建思路

根據實際情況，可采取多級部署模式，實現省/市/縣各級跨地區、跨部門之間的統一指揮協調，形成對突發事件的快速上報、統一部署、迅速處理和聯合行動，提高各行業的指揮能力。

4 系統架構與部署

系統充分整合通信業務、視頻業務、數據業務，滿足高速公路安全監管工作的日常聯絡與突發事件應急處置時話音、數據、視頻等業務通信需要，確保部門內部以及跨部門、跨地域的各類路網管理機構和人員之間應急處置時通信聯絡的安全、可靠、通暢(圖2)。

圖2 融合通信智能調度指揮平臺組網說明

4.1 組網說明

(1)調度主機配置音頻接入模塊與調音臺，實現與數字會議系統互聯互通。

(2)調度主機配置數字中繼模塊與運營商PSTN(公共交換電話網絡)對接，實現對外語音通信。

(3)調度主機配置無線模塊與車載臺對接，實現對集群系統調度。

(4)視頻監控接入管理服務器與視頻監控系統對接，實現音頻與視頻的聯動。

(5)手機終端接入管理服務器、實現手機可視對講功能，加大現場的監控能力。

(6)系統提供互聯接口(即開發接口)與視頻會議、GIS地理信息系統、隧道廣播系統對接。

(7)多場景智能呈現服務器與視頻矩陣對接實現大屏上墻。

4.2 網絡部署

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

(2)融合通信平臺通過“數據接入交換機”接入視頻監控系統、視頻會議系統、隧道廣播系統數據，根據相關要求需要在“數據接入交換機”邏輯隔離劃分相應的VLAN。

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

5 通信業務融合

5.1 語音中繼備份

系統提供2路E1 中繼與PSTN對接，實現系統與公共電話網絡的互通，保障通信線路的暢通(圖3)。(PSTN注：Public Switched Telephone Network 定義：公共交換電話網絡，一種常用舊式電話系統。即我們日常生活中常用的電話網。)

圖3 融合通信智能調度指揮平臺語音中繼備份接入

5.2 數字會議系統

系統提供音頻模塊與調音臺對接，實現與指揮中心數字會議系統的互聯互通；利用數字會議系統中的話筒，相關領導可完成對電話、對講機、單兵等多種語音終端的調度(圖4)。

圖4 融合通信智能調度指揮平臺數字會議接入

5.3 隧道廣播系統

系統提供互聯接口接入隧道廣播、報警電話，實現報警系統的統一管理與定位，同時與視頻監控聯動(圖5)。

圖5 融合通信智能調度指揮平臺隧道廣播接入

5.4集群通信系統

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

圖6 融合通信智能調度指揮平臺集群通訊接入

6 視頻業務融合

6.1 視頻監控

系統可以接入視頻監控信息，支持H.264、MPEG、MPEG-4等視頻格式。視頻模塊具有標準化接口，支持多種標準化協議，系統支持三種接入方式進行視頻接入(圖7)。

圖7 融合通信智能調度指揮平臺視頻接入

(1)平臺接入：通過標準接口或SDK直接通過監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控系統，通過SDK或者標準化接口接入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備，直接接入IP攝像機的視頻監控圖像，模擬攝像機需配置視頻編碼設備接入至系統。

6.2 APP可視對講

系統提供手機可視對講APP，實現指揮中心對現場人員的調度，所以本次項目應考慮公網引入。通過客戶端IM(即時通訊)協同辦公、集群對講、視頻對講、撥號通話等功能了解現場情況，現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 融合通信智能調度指揮平臺APP對講

6.3 視頻會議融合

系統可接入視頻會議信息，支持H.264、MPEG、MPEG-4等視頻格式。系統可通過SDK接口、SIP(會話初始協議)中繼、H.323協議三種對接方式與視頻會議系統對接，實現綜合指揮調度系統與視頻會議系統的互聯互通(圖9)。(注：MCU，即指視頻會議系統中心控制設備)

圖9 融合通信智能調度指揮平臺視頻會議接入

7 數據業務融合

7.1 傳真

系統配置相應傳真模塊與配套軟件，實現多路電子傳真功能，該功能支持T3.0,T3.8協議，且最大支持16路并發(圖10)。

圖10 融合通信智能調度指揮平臺傳真接入

7.2 短信

配置GSM/CDMA模塊，通過調度臺可進行短信單發、群發、接收短信等功能。短信業務包含對接設備告警信息收發、短信回執、通知下發等(圖11)。

圖11 融合通信智能調度指揮平臺短信接入

7.3 二維GIS地理信息系統互聯

系統提供GIS地理信息系統互聯接口，實現與GIS系統互聯互通，并可在此基礎之上實現對視頻監控的點位標注，從而實現通信對象地圖定位功能(圖12)。

圖12 融合通信智能調度指揮平臺GIS系統互聯

8 融合通信廠家及二次開發實現

目前，現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度主機及全套實施硬件，并且提供互聯接口，供第三方平臺調用，提供WebService、SDK兩種開發接口。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開發包提供Windows下打開視頻監控、可視IP電話視頻功能，提供SDK或者ActiveX方式。

9 結論

配套開發完成的融合通訊軟件平臺，將融合通訊應用于高速公路管理，突發事件應急預案啟動后，以迅速呼叫相關人員、召開語音會議進行全方位的協調、指揮、調度。指揮中心利用融合通信事故發生的第一時間，及時有效的收到信息，并進行迅速發布；在應急會商方面，能夠迅速綜合協調相關區域、部門內部、外協單位的人員進行緊急語音會議會商；在應急多媒體呈現方面，則指揮中心能將視頻會議、視頻監控、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；在集群通信方面，現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，能實現各個系統之間無法實現智能聯動。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 融合通信智能調度指揮平臺軟件系統