融合通信在高速公路应急调度指挥通讯系统中的应用

张忠刚，李一锋，王占军，李兴江，谭 军，徐 成

(1.中铁开发投资集团有限公司，云南昆明650118 ;2.中国中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都 610000;3.成都金隧自动化工程有限责任公司，四川成都 610000;4.西南交通大学，四川成都 610000)

1 高速公路管理

随着高速公路建设与运营里程的不断加大，大量的桥梁、隧道和复杂的地理环境条件，使高速公路容易受到严重地质灾害(如泥石流、洪水等)和恶劣气象条件(大雾、冰雪、暴风等)的影响，同时高速公路也容易发生翻车、撞壁、火灾、追尾等突发交通事故[1]。高速公路一旦发生重大突发事件，或者需要大规模养护作业时，根据事件的等级，高速公路运营管理者需要启动应急调度指挥预案，调度指挥本单位多个部门，协调外部单位如：交警、消防、公安、环保等共同应对和处置重大应急事件[2]。

为应对交通运输面临的新形势、新要求、新挑战，《交通运输“十二五”发展规划》明确提出要“加强交通安全监管和应急体系建设”。《公路水路交通运输信息化“十二五”发展规划》更是明确提出要开展“公路水路安全畅通与应急处置系统”重大工程(以下简称“应急重大工程”)建设[3]。

因此，利用新一代的融合通信技术，搭建融合通讯服务设备群，集无线集群通信、语音中心、视频会议、视频系统、微信公众号、移动APP于一体的高速公路融合通信智能调度指挥平台，在调度指挥中提供可靠、安全运行提供强有力的保障，有效、快速协调通知处理高速公路突发事件，减少和减轻突发事件造成的人员伤害和财产损失，减少对高速公路路网交通的运行影响，保证其整个路网的服务质量一直是高速公路营运管理单位思考和急需解决的问题。

2 现状分析

我国公路目前已经建成监控系统、通信系统、收费系统、交通流量数据采集、气象信息采集、ITS智能交通等信息系统，当前大多数路网监测与应急处置中心的成立，结合其应急职能将面临以下几个方面的重要问题。

2.1 突发事件预测预警方面，存在信息孤岛

智能联动差：各个系统之间无法实现智能联动，例如在收到气象预警、交通流量过大预警时，系统自动联动相关路段的视频监控呈现出实时的监控图像，同时联动突发事件应急预案的启动，以及迅速呼叫相关人员、召开语音会议进行全方位的协调、指挥、调度。

2.2 在应急处置方面，由于突发事件预测难度较大

(1)指挥调度：指挥中心往往在事故发生的第一时间，无法及时有效收到信息，并进行迅速发布。

(2)会议会商：无法迅速综合协调相关区域、部门内部、外协单位的人员进行紧急语音会议会商。

(3)多媒体呈现：指挥中心无法将视频会议、视频监控、可视电话、手机视频等图像在指挥中心大屏幕上的综合呈现。

(4)集群通信：现场处置情况无法及时通过智能手机/单兵等终端回传至指挥中心，以便指挥中心第一时间作出决策。

3 融合通信的解决思路

3.1 关于融合通信

融合通信是以IP通信为基础，以VoIP(基于IP的语音传输)、视频通信、多媒体会议、协同办公、通信录及即时通信等为核心业务能力的，无论用户在哪儿都可以接入到网络享有统一通信的各种服务;统一通信平台还可以使用户通过多样化的终端、以IP为核心的统一控制和承载网以及融合的业务平台实现各类通信的统一和用户体验的统一。统一通信能够适应不同行业甚至不同企业的通信需求，与企业的应用相结合，例如可以与OA办公/CRM客户管理系统、邮件和办公软件以及第三方应用的集成等。融合通信有三大特点：(1)业务融合(视频、话音和数据)，(2)电信、互联网、IT三个领域交互，(3)企业应用特点显著。

3.2 解决思路

本文提出建立高速公路融合通信系统智能调度指挥平台，将已有资源的最大化利用，整合语音、视频监控/会议、指挥调度、集群对讲、GPS/GIS业务、3D实景、3G/4G单兵、应急预案等系统，建立集语音、视频、数据三位于一体的全面综合指挥调度系统，如图1所示，实现语音、视频、数据的融合与调度功能。进一步建立、健全日常综合指挥调度管控、突发事件预警和应急保障机制，提高各级指挥效率。

图1 融合通信智能调度指挥平台构建思路

根据实际情况，可采取多级部署模式，实现省/市/县各级跨地区、跨部门之间的统一指挥协调，形成对突发事件的快速上报、统一部署、迅速处理和联合行动，提高各行业的指挥能力。

4 系统架构与部署

系统充分整合通信业务、视频业务、数据业务，满足高速公路安全监管工作的日常联络与突发事件应急处置时话音、数据、视频等业务通信需要，确保部门内部以及跨部门、跨地域的各类路网管理机构和人员之间应急处置时通信联络的安全、可靠、通畅(图2)。

图2 融合通信智能调度指挥平台组网说明

4.1 组网说明

(1)调度主机配置音频接入模块与调音台，实现与数字会议系统互联互通。

(2)调度主机配置数字中继模块与运营商PSTN(公共交换电话网络)对接，实现对外语音通信。

(3)调度主机配置无线模块与车载台对接，实现对集群系统调度。

(4)视频监控接入管理服务器与视频监控系统对接，实现音频与视频的联动。

(5)手机终端接入管理服务器、实现手机可视对讲功能，加大现场的监控能力。

(6)系统提供互联接口(即开发接口)与视频会议、GIS地理信息系统、隧道广播系统对接。

(7)多场景智能呈现服务器与视频矩阵对接实现大屏上墙。

4.2 网络部署

(1)融合通信平台“指挥中心”、“核心机房”设备部署在内网，“设备接入交换机”提供对融合通信平台各个设备接入。

(2)融合通信平台通过“数据接入交换机”接入视频监控系统、视频会议系统、隧道广播系统数据，根据相关要求需要在“数据接入交换机”逻辑隔离划分相应的VLAN。

(3)手机APP用作现场音视频回传、视频监控点播控制等功能，因此需要考虑公网引入,以及为融合通信平台分配公网固定IP；手机终端接入管理服务器内置SBC(边界会话控制器)功能，可实现内、外网安全管控。

5 通信业务融合

5.1 语音中继备份

系统提供2路E1 中继与PSTN对接，实现系统与公共电话网络的互通，保障通信线路的畅通(图3)。(PSTN注：Public Switched Telephone Network 定义：公共交换电话网络，一种常用旧式电话系统。即我们日常生活中常用的电话网。)

图3 融合通信智能调度指挥平台语音中继备份接入

5.2 数字会议系统

系统提供音频模块与调音台对接，实现与指挥中心数字会议系统的互联互通；利用数字会议系统中的话筒，相关领导可完成对电话、对讲机、单兵等多种语音终端的调度(图4)。

图4 融合通信智能调度指挥平台数字会议接入

5.3 隧道广播系统

系统提供互联接口接入隧道广播、报警电话，实现报警系统的统一管理与定位，同时与视频监控联动(图5)。

图5 融合通信智能调度指挥平台隧道广播接入

5.4集群通信系统

系统提供2路无线模块，可以进行波段设定，每块集群板卡可与两台集群接入设备进行对接，实现不同波段集群的接入(图6)。

图6 融合通信智能调度指挥平台集群通讯接入

6 视频业务融合

6.1 视频监控

系统可以接入视频监控信息，支持H.264、MPEG、MPEG-4等视频格式。视频模块具有标准化接口，支持多种标准化协议，系统支持三种接入方式进行视频接入(图7)。

图7 融合通信智能调度指挥平台视频接入

(1)平台接入：通过标准接口或SDK直接通过监控平台对选定的视频进行接入。

(2)前端接入：对于平台不好接入的部分监控系统，通过SDK或者标准化接口接入DVR、NVR、车载等视频。

(3)摄像机接入：针对前面两种方式无法接入的设备，直接接入IP摄像机的视频监控图像，模拟摄像机需配置视频编码设备接入至系统。

6.2 APP可视对讲

系统提供手机可视对讲APP，实现指挥中心对现场人员的调度，所以本次项目应考虑公网引入。通过客户端IM(即时通讯)协同办公、集群对讲、视频对讲、拨号通话等功能了解现场情况，现场人员通过手机可视对讲APP及时向指挥中心反馈情况(图8)。

图8 融合通信智能调度指挥平台APP对讲

6.3 视频会议融合

系统可接入视频会议信息，支持H.264、MPEG、MPEG-4等视频格式。系统可通过SDK接口、SIP(会话初始协议)中继、H.323协议三种对接方式与视频会议系统对接，实现综合指挥调度系统与视频会议系统的互联互通(图9)。(注：MCU，即指视频会议系统中心控制设备)

图9 融合通信智能调度指挥平台视频会议接入

7 数据业务融合

7.1 传真

系统配置相应传真模块与配套软件，实现多路电子传真功能，该功能支持T3.0,T3.8协议，且最大支持16路并发(图10)。

图10 融合通信智能调度指挥平台传真接入

7.2 短信

配置GSM/CDMA模块，通过调度台可进行短信单发、群发、接收短信等功能。短信业务包含对接设备告警信息收发、短信回执、通知下发等(图11)。

图11 融合通信智能调度指挥平台短信接入

7.3 二维GIS地理信息系统互联

系统提供GIS地理信息系统互联接口，实现与GIS系统互联互通，并可在此基础之上实现对视频监控的点位标注，从而实现通信对象地图定位功能(图12)。

图12 融合通信智能调度指挥平台GIS系统互联

8 融合通信厂家及二次开发实现

目前，现在市场上有很多融合通信解决方案厂家，均提供融合通讯的调度主机及全套实施硬件，并且提供互联接口，供第三方平台调用，提供WebService、SDK两种开发接口。WebWervice接口提供呼叫、录音、组呼、组呼通知、会议、提供短信、传真发送功能(需配置短信板、传真板)；提供获取录音文件、录音记录、呼叫记录等功能。SDK开发包提供Windows下打开视频监控、可视IP电话视频功能，提供SDK或者ActiveX方式。

9 结论

配套开发完成的融合通讯软件平台，将融合通讯应用于高速公路管理，突发事件应急预案启动后，以迅速呼叫相关人员、召开语音会议进行全方位的协调、指挥、调度。指挥中心利用融合通信事故发生的第一时间，及时有效的收到信息，并进行迅速发布；在应急会商方面，能够迅速综合协调相关区域、部门内部、外协单位的人员进行紧急语音会议会商；在应急多媒体呈现方面，则指挥中心能将视频会议、视频监控、可视电话、手机视频等图像在指挥中心大屏幕上的综合呈现；在集群通信方面，现场处置情况能够及时通过智能手机/单兵等终端回传至指挥中心，以便指挥中心第一时间作出决策，能实现各个系统之间无法实现智能联动。其效果如图13所示，可见软件可充分试验期望功能，并具有较好的展示效果。

图13 融合通信智能调度指挥平台软件系统