基于融合通信的应急指挥系统设计

基于融合通信的应急指挥系统设计

0提升综合指挥能力随着我国经济和社会的快速发展，鉴于社会不稳定因素的多样性、犯罪的高增长和安全事件频发，政府当局保持稳定，打击犯罪和预防事故的难度不断增加。传统指挥系统往往存在以下弊端。a）前端通信设备与后端指挥中心之间缺乏紧密结合、指挥效率低，没有形成集约高效的综合指挥体系，已不能满足新形势下一体化、扁平化、实战化指挥的实际需要，且通信设备之间孤军作战、分散使用，未能形成整体战斗合成力量。b）传输网络需要安全性能高，传送的数据要进行每层加密及控制，前端数据来源和方式不同，需建设符合要求的共享型网络系统。c）缺乏多种通信设备及多种方式融合的综合应急指挥能力，无法满足第一现场和指挥中心领导团队之间的视频、语音、图像等多种方式融合的实时通信需求。针对以上问题，需要建立高效化、智能化、多元化协调的融合通信应急指挥体系来推动应急指挥决策机制变革，为“科技强警”注入新的重要内涵。本文设计的基于融合通信的应急指挥系统融合语音、视频、图像、数据等多种通信手段，在实际指挥调度工作中，能够使警情获悉、警令下达、指挥调度、警卫安保等任务的顺利执行得到充分保障。1多渠道系统接入基于融合通信的应急指挥系统包括语音业务融合、视频业务融合、对讲业务融合等，因此系统的建设需要充分考虑语音、IP话机、集群终端、视频会议、视频监控、执法记录仪、无人机航拍视频等多渠道多终端的接入，满足多级应急指挥的需求。1.1重大应急指挥调度融合互通基于融合通信的应急指挥系统总体架构如图1所示。本文设计的基于融合通信的应急指挥系统整合基础平台，对上与应用系统对接，对下连接各类终端，实现多渠道信息接入并有效支撑融合。系统通过丰富的开放接口支持多语音网络、多终端语音、多视频系统的全连接，实现固定电话、移动电话、各种集群终端、会议终端、视频终端等不同终端设备之间的互联互通。通过多种网络融合的语音、视频通信有效支撑重大应急事件处理，实现统一接报、统一指挥、联合行动，为重大应急事件提供紧急救援服务及强有力的指挥保障，最终形成对特殊、突发和重要事件的有序、快速、高效的应急处理机制。系统服务器支持提供SDK（软件开发工具包）接口，供第三方应用调用相关接口同系统互通，提升相关IT（互联网技术）系统的业务处置能力。基于融合通信的应急指挥系统在设计中将充分利用原有终端，并结合新建终端建立融合通信体系，完成对视频会商、即时通信、集群对讲、传统电话网络、传统视频会议等系统的融合打通，充分实现应急指挥业务需求。系统全面接入集群对讲语音、传统电话语音、视频监控、视频会议和移动无线传输等多种类型终端，通过即时通信功能实现群组内的高效沟通，打造一个随时随地高清可见、各种音视频通信系统全融合的新型应急指挥系统。1.2系统总体架构的设计1）采用跨网融合通信技术突发事件的应急救援往往涉及不同区域多个部门的联动协调指挥，融合通信系统的建设需要充分考虑网络、图像、通信、地理信息等多种资源的融合要求，跨网融合通信技术就非常重要。a）网络层融合：有线/无线融合、专网/公网融合、集群网/数据网/语音网融合、窄带/宽带融合。b）多媒体融合：语音/短信/传真/广播/会议融合、图片/视频融合、录音/录像融合。c）多业务融合：内部通信融合、公众通信融合、应急通信融合、GIS（地理信息系统）融合、应急系统融合、应用系统融合，实现以业务流程管理为核心、以动态实时的通信沟通为依托、以相关业务系统应用集成为支撑、以地理信息平台为展现的智能化一体化的融合通信应急指挥系统。2）结合分布式技术分布式技术是一种计算机处理技术，能够极大提升系统处理速度和性能。本系统结合分布式并行处理技术，提高系统数据处理效能。分布式存储系统提供无限存储能力，能够很好适应业务数据的快速增长，而且支持存储多种非结构化格式数据，并提供高冗余的存储能力，提高数据安全及访问能力。3）运用云计算技术系统运用云计算技术，在原有通信系统基础上，针对存在的缺陷、隐患和不足，提出新一代基于NGN（下一代网络）平台的高速分组交换、云计算技术及多种无线技术融合的系统。系统克服了传统的封闭交换结构在灵活组网过程中遇到的缺陷，采用完全不同的横向组合模式，并实现无缝对接兼容。基于“云”的融合通信系统，对外呈现统一的入口，调度员、管理者获取权限以后均通过此入口使用云端的资源。所有的调度业务、录音、数据库、视频等，用户经由入口的统一门户可以使用“云”中的各类服务，不同用户的定制配置（如：调度台界面设置、用户权限信息、分组信息等）存储在云系统的数据库中，用户登录可以全网“漫游”，即用户登录系统不会由于地理位置的改变而造成操作上的变化。4）使用虚拟机技术基于融合通信的系统使用虚拟机技术实现对硬件的抽象，完成系统资源分配、调度及管理。系统软交换平台支持虚拟分区，将物理资源转化为逻辑上可用作管理的资源。虚拟分区可以融合的其他应用系统提供的服务以及共享物理设备提供的基础资源，无需重复建设，并且对外呈现友好统一界面，有利于进行集中维护管理。5）利用SOA架构和分布式部署采用SOA（面向服务的架构）支持将业务作为链接服务或可重复业务任务进行集成，同时发布各类应用支持分布式部署模式，系统应用支撑扩展和负载均衡。遵循国家应急指挥平台标准，结合本项目的实际情况，以SOA技术架构为基准，制定出系统总体技术架构。6）基于组件化开发基于组件化开发的融合通信应急指挥系统具备更好的独立性和复用性，组件作为统一处理复杂逻辑的应用单元大大提升了系统的效率，也使系统软件质量得到很大提升，同时也提高了融合通信应急指挥系统的可靠性。2技术应用架构基于对融合通信应急指挥实际需求的分析，打造适合应急指挥要求的纵向横向互通的融合通信应急指挥系统是一个融合多种通信资源的系统，系统技术架构的重点是多层次实时通信。系统结合当前物联网、云计算和大数据等热点技术，再运用计算机网络、通信、音视频图像、GIS等多个方面的成果和经验，根据实际需求，突破信息孤岛的壁垒，构建一个以融合通信为核心的综合性应急指挥系统。系统在技术开发上将结合J2EE(Java2平台企业版）规范，应用B/S（浏览器和服务器结构）与C/S（客户机/服务器）相结合的模式，发挥各自的优势，构造出具有高可用性、高可靠性的综合应用。系统中应急业务管理系统采用B/S架构，采用组件开发技术和SOA的设计思想，便于业务功能调整与扩展，方便布署和维护。B/S多层体系结构是一种层次化系统体系，对各层重点进行松耦合分治管理。业务应用系统采用B/S多层体系结构具有易实现、安全可靠和分布式操作等一系列优点。将各层功能严格分离开、分别进行设计，如果其中某一层发生变化，只需在该层修改即可不影响其他层，设计更加方便快捷，同时也确保了数据访问安全。系统同时支持C/S和B/S架构的界面呈现，根据指挥中心、现场应急指挥部、车载等不同应用场景，提供满足不同需求的用户界面和承载设备，用户根据分配到的不同调度权限以实现不同业务功能。专业应急救援队伍配备专门的C/S架构应急通信系统软件，可具备专用的应急指挥业务功能；常备应急人员通过在通用B/S架构平台集成基础的通信调度功能进行一般的应急调度业务。所有接入应急指挥通信系统的指挥操作终端之间，可实现信息共享、数据动态更新，并根据预先设置的权限，实现分级协同指挥调度。基于融合通信的应急指挥系统技术架构如图2所示，结合融合通信的层次结构，系统技术架构主要分为资源层、接入层、平台层和应用层。1）资源层资源层包含了语音终端、视频监控、视频会议终端、业务应用、单兵系统，以及后续基于以上系统扩容或新建的其他的音视频系统。融合通信系统对于这些基础的业务系统不是新建和替代，而是在利用这些资源实现原有业务功能的基础上，采用基于服务的集成技术来整合集成，实现这些已经建设完成的业务资源综合调用。2）接入层资源层的各类系统通常涉及种类多样，且同一类业务还可能存在不同制式、不同厂家的系统。接入层主要通过软交换设备、音频网关、集群网关、传真服务器、编解码器等设备，实现与各类系统的对接，以及媒体流的编解码转换与控制协议/信令的转换。接入层通过SBC（会话边界服务器）或VPN（虚拟专用网络）穿透软件实现互联网到政务外网（应急专网）的访问。这些平台可以屏蔽不同通信类型的差异，并向上层提供业务化的调用接口，封装了对实体资源的访问，使得上层平台和应用调用与底层基础资源之间形成调用依赖解耦。3）平台层平台层是整合融合通信应急指挥系统的核心，完成对通信资源的整合、综合调用和业务控制，实现具体的应用业务逻辑。通过相应的综合子系统业务服务模块与接入层的软交换设备、网关设备对接或直接和资源层的业务系统通过协议对接。平台层一方面将接入的各类通信资源进行虚拟化，进行抽象化统一标识，实现资源的一体化融合。另外一方面，平台层接受应用层的指令，进行操作逻辑具象化，并通过相应的综合业务处理模块控制接入的各类资源完成操作，如：拨打电话、调用监控图像、召开视频会议等。同时，系统提供可视化交互模块，为不同类型的用户使用融合通信应急指挥系统提供入口，面向不同的用户对象，提供三种用户交互方式。a）面向指挥中心指挥调度和管理人员的指挥调度客户端。b）面向移动应急指挥应用场景的客户端。c）为第三方业务系统提供标准的API（应用程序接口），使得第三方业务系统在其业务使用过程中，可以方便、快捷、可靠地调用各类语音、视频等多媒体业务。4）应用层应用层面向具体应用场景提供不同应用需求，本次项目建设主要包含4类应用。a）统一会控：基于“云通信录”对接入的各类语音、监控、会议等重点进行统一的业务调用和业务组合应用，满足日常管理时的通信与信息获取需求。b）统一调度：将接入的各类终端资源、业务资源利用差异化的图标分类并关联地理位置信息进行综合呈现，提供基于地理信息的调度方式。以位置为关键索引，可视化地展现所需要调用的各类资源，为应急事件处理提供辅助决策。c）统一网管：实现对融合通信系统接入的各类资源、使用的各类网关、服务器进行统一的状态监控、拓扑管理、设备管理、安全管理。d）业务集成：融合通信系统可通过标准的API接口服务器与应急管理相关部门的相关业务系统集成，实现灾情汇报、预警发布、应急监测和指挥调度等功能。3系统功能赋能下的用户互通方案本系统构建省、市、区（县）三级级联的应急指挥系统组网模式，并支持多级联合部署。系统组网设计如图3所示。系统采用逐层汇聚的方式形成一级、二级、三级多级组网。依托省、市、县（区）多级应急通信网络，融合通信应急指挥系统利用通信服务总线进行系统间互联互通。第三级部署单独系统，具备完整的业务功能，将音、视频及数据上传、汇聚到二级指挥通信系统，结合二级系统业务，形成以二级为中心的市二级/县三级业务系统。二级系统将音视频及数据进行上传、汇聚到一级指挥通信系统，结合一级系统业务，形成以一级为中心的多级业务系统，实现分级分权部署、一级统一调度以及各区域的内部指挥调度。各级用户根据分配到的不同调度权限以实现不同业务功能，不同级别的通信调度终端可以实现信息共享、数据动态更新，并根据预先设置的权限，实现分级协同指挥调度。1）上下级单位组网省应急指挥信息系统的底层支撑融合通信系统支持标准的SIP（会话初始化协议），可与其他上下级应急指挥通信系统实现多级组网（实现通信的互联互通和主要调度指挥功能的透明组网），可实现有线、无线调度的同级及跨级的强插、强拆、组播、单呼等调度指挥功能，保证应急指挥指令的上传下达、横向贯通。在较大以上事件处置过程中应具备对其他节点的调度指挥功能、实现多路由迂回，保障通信网络的稳定性和安全性。软交换设备应支持程控与软交换双平面，在同一平台中实现对两套系统的支持（程控与软交换），两套系统间用户的互联互通，同时由程控系统向软交换系统平滑升级过渡。良好的互通能力可与现网已建程控系统实现互通，增强指挥调度系统的健壮性，以保证调度指令的可靠传达。2）横向单位组网省应急指挥信息系统的底层支撑融合通信系统支持标准的SIP协议，支持与已有行业应急指挥通信系统进行融合对接、互联互通，包括与原有安监、应急办、人防、消防、公安、医疗等通信平台对接。基于标准SIP协议，通过IP直连SIP注册的方式实现与不同厂家软交换设备之间的语音互通，实现调度台对固话、手机进行呼叫、编组、会议等功能。实现与其他部门应急指挥通信系统组网（实现通信的互联互通和主要调度指挥功能的透明组网），可实现有线、无线调度的同级及跨级的强插、强拆、组播、单呼等调度指挥功能，保证