基于北斗和無(wú)線系統(tǒng)的森林防火系統(tǒng)解決方案
消防 林業(yè)
星橋恒遠(yuǎn)
森林火災(zāi)時(shí)有發(fā)生，一旦發(fā)生森林火災(zāi)都會(huì)對(duì)環(huán)境、人員造成巨大的危害。對(duì)森林防火工作人員及車(chē)輛的指揮監(jiān)控變得日益重要。早期大多采用GPS+ GSM/GPRS的模式。但由于除高速公路等主干道外的許多地區(qū)還未實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋，因而很多地域尚處于監(jiān)控盲區(qū)。當(dāng)執(zhí)行任務(wù)的人員和車(chē)輛發(fā)生故障后很難進(jìn)行有效監(jiān)控和救援，尤其是人員通過(guò)無(wú)人區(qū)時(shí)更是處于無(wú)人知曉狀態(tài)，對(duì)人員和車(chē)輛的安全管理形成嚴(yán)峻考驗(yàn)。隨著我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的成功建立和穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)，依托北斗衛(wèi)星，構(gòu)建人員及車(chē)輛指揮監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。由于北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)具備位置信息服務(wù)和短信息報(bào)文服務(wù)雙重功能，因此使得基于北斗衛(wèi)星指揮監(jiān)控系統(tǒng)擺脫了傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)的制約，成為全時(shí)域和全地域的指揮監(jiān)控系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)車(chē)輛指揮監(jiān)控的無(wú)縫隙覆蓋。
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具有定位功能、授時(shí)功能和短報(bào)文通信功能。可全天候、全天時(shí)提供衛(wèi)星導(dǎo)航信息和短信息傳輸服務(wù)，可在我國(guó)及周邊廣大地區(qū)，為公路交通、鐵路運(yùn)輸、海上作業(yè)、水文、氣象等領(lǐng)域提供定位及數(shù)據(jù)通信服務(wù)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有積極推動(dòng)作用。
目前，經(jīng)過(guò)國(guó)家衛(wèi)星導(dǎo)航民用產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，基于“北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)”的民用運(yùn)營(yíng)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與通信終端產(chǎn)品已具備了成熟的技術(shù)基礎(chǔ)，并已開(kāi)始在水利、地質(zhì)、煤礦、漁業(yè)、交通、石油、氣象等行業(yè)得到了較多的成功應(yīng)用。本案例充分體現(xiàn)了北斗系統(tǒng)的特有功能及其典型應(yīng)用，具有重要的示范意義。
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由北斗衛(wèi)星、地面控制中心站和用戶設(shè)備三部分組成。
如下圖所示：
北斗系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能
位置信息獲取功能；
北斗短信息通信功能；
北斗授時(shí)功能；
北斗系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
它同時(shí)具備位置信息獲取與短信息通信功能，不需要其他通訊系統(tǒng)支持；
覆蓋范圍大，沒(méi)有通訊盲區(qū)。北斗系統(tǒng)覆蓋了亞太地區(qū)，不僅可為中國(guó)、也可為周邊國(guó)家服務(wù)；
特別適合于集團(tuán)用戶大范圍監(jiān)控管理和數(shù)據(jù)采集用戶數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用；
自主系統(tǒng)，安全、可靠、穩(wěn)定、保密性強(qiáng)，適合關(guān)鍵部門(mén)應(yīng)用
總體設(shè)計(jì)方案
此方案目標(biāo)是建設(shè)一個(gè)以可靠性、安全性、可擴(kuò)展性、可管理性、先進(jìn)性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)時(shí)性為原則的、能滿足監(jiān)控指揮所要求的定位監(jiān)控、短報(bào)文傳輸、存儲(chǔ)、分析、處理系統(tǒng)；并可通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)將火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的視頻偵查信息傳輸給指揮中心。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，遵循下述原則：
以安全性、可靠性為原則，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的設(shè)備選型，充分考慮野外實(shí)用性、可擴(kuò)展性、設(shè)備的成熟性，為以后系統(tǒng)的進(jìn)一步升級(jí)打下基礎(chǔ)；
系統(tǒng)是一個(gè)長(zhǎng)期運(yùn)行的系統(tǒng)，保障系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行是首先要考慮的；
此方案設(shè)計(jì)北斗指揮監(jiān)控系統(tǒng)和3G傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。北斗系統(tǒng)主要用于監(jiān)控各下屬車(chē)輛和人員的位置信息；實(shí)現(xiàn)與下屬車(chē)輛和人員的北斗通信指揮；3G網(wǎng)絡(luò)主要用于火場(chǎng)前沿的查視頻圖像等大信息量數(shù)據(jù)傳輸。兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)，從而增強(qiáng)系統(tǒng)功能。
系統(tǒng)組成架構(gòu)圖。
如圖2所示：
市級(jí)指揮中心
市級(jí)指揮中心配備3G系統(tǒng)和北斗中心式指揮型用戶機(jī)，兼顧3G網(wǎng)絡(luò)和北斗網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)全覆蓋。3G系統(tǒng)接收下屬車(chē)輛3G通信回傳的視頻圖像等大數(shù)據(jù)量信息。北斗中心式指揮型用戶機(jī)所轄下屬用戶數(shù)量達(dá)到1000個(gè)，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)C/S架構(gòu)的服務(wù)器/客戶端顯示，中心式指揮型用戶機(jī)可將接收到的北斗信號(hào)、監(jiān)測(cè)站所采集數(shù)據(jù)接入局域網(wǎng)內(nèi)，客戶端接收局域網(wǎng)數(shù)據(jù)后進(jìn)行顯示、分析，并可通過(guò)局域網(wǎng)操作北斗中心指揮型用戶機(jī)。通過(guò)這種模式可有效的擴(kuò)展中心指揮型用戶機(jī)的使用，便于多席位的數(shù)據(jù)采集分析。
如圖3所示：
北斗中心式指揮型用戶機(jī)與帶有12英寸屏幕的數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，無(wú)需再另配數(shù)據(jù)服務(wù)器支撐龐大的數(shù)據(jù)流；數(shù)據(jù)服務(wù)器采用雙XEON處理器，單處理器4核心，整機(jī)達(dá)到8核數(shù)據(jù)處理速度，搭配4GB DDRII雙通道內(nèi)存和雙千兆以態(tài)網(wǎng)口，實(shí)現(xiàn)大容量北斗數(shù)據(jù)的處理接收；同時(shí)整機(jī)采用雙硬盤(pán)、雙冗余電源，硬盤(pán)采用RAID 1鏡像備份，充分保護(hù)因硬盤(pán)損壞或電源損壞而帶來(lái)的數(shù)據(jù)丟失。
如圖4所示：
在市級(jí)指揮中心的軟件采用“北斗指揮型用戶機(jī)監(jiān)控軟件”，可通過(guò)配置實(shí)現(xiàn)不同的指揮監(jiān)控功能。
區(qū)縣級(jí)指揮中心
區(qū)縣級(jí)指揮中心采用北斗指揮型用戶機(jī)和3G網(wǎng)絡(luò)模塊，指揮機(jī)所轄下屬用戶數(shù)量達(dá)到100個(gè)；整機(jī)采用1U高度設(shè)計(jì)，安裝支架后可架設(shè)到標(biāo)準(zhǔn)19寸機(jī)柜中。
圖5：指揮機(jī)安裝示意圖
區(qū)縣級(jí)指揮中心的指揮機(jī)軟件與市級(jí)指揮中心軟件一致。
現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)指揮車(chē)
現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)指揮車(chē)配備便攜式偵查指揮終端。此終端采用便攜式、一體化和防淋雨設(shè)計(jì)。裝配給移動(dòng)指揮車(chē)，指揮人員即可以在車(chē)輛上使用，也可以在車(chē)輛無(wú)法到達(dá)的現(xiàn)場(chǎng)，由作業(yè)人員攜行到一線工作。可進(jìn)行視頻、圖像的采集、存儲(chǔ)，通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場(chǎng)火情快速回傳給區(qū)級(jí)指揮中心或市級(jí)指揮中心進(jìn)行分析決策；同時(shí)還兼有北斗指揮型用戶機(jī)的定位監(jiān)控、通信的功能；內(nèi)置電源系統(tǒng)，可保證在野外工作4小時(shí)以上；獨(dú)立的顯控處理計(jì)算機(jī)單元。
一線車(chē)輛和人員
一線車(chē)輛配備北斗/GPS雙模式車(chē)載型用戶機(jī)，用于本級(jí)的北斗定位導(dǎo)航；上級(jí)指揮中心監(jiān)收本機(jī)位置；接收上級(jí)指揮中心的北斗命令；回復(fù)上級(jí)指揮中心的北斗信息；與同級(jí)用戶之間的北斗短語(yǔ)聯(lián)絡(luò)。
一線人員攜帶北斗手持型用戶機(jī)，在火場(chǎng)前沿地帶用于本級(jí)的北斗定位導(dǎo)航；上級(jí)指揮中心監(jiān)收本機(jī)位置；接收上級(jí)指揮中心的北斗命令；回復(fù)上級(jí)指揮中心的北斗信息；與同級(jí)用戶之間的北斗短語(yǔ)聯(lián)絡(luò)。
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