森林防火应急通信

一、行业背景

森林火灾是森林最危险的敌人,也是林业最可怕的灾害,它会给森林带来最有害,最具有毁灭性的后果。而且森林火灾时序万变,消防员参与森林灭火,面临的危险也是层出不穷。由于森林里面树木林立,地形复杂,4G网络一般覆盖不到,当发生险情时,由于通信不畅,前方的情况无法传给指挥中心,指挥中心也无法及时下达调度命令,从而更增添事故发生的概率。根据《应急管理信息化发展战略规划框架-2018-2022年》要求,基于森林防火的重要性,建设一张前端基于Mesh自组网,后端回传基于LTE宽带专网和卫星网的森林防火应急通讯网,是十分必要的。

 

二、方案介绍

森林防火应急通讯网主要由无中心的Mesh自组网前端和有中心的4G LTE专网指挥网络后端组成,MESH自组网前端又由背负式宽带自组网设备、Mesh基站、机载式宽带自组网中继设备和配套的单兵图传、耳机、手麦、接口线等配件组成,是一种采用全新的“无线网状网”理念设计的移动宽带无线通信传输系统。系统采用同频组网技术,支持多跳中继,每个节点可随机移动,系统拓扑快速变化时也可快速重构路由。该通信系统利用Mesh设备的多跳中继性,可为前端人员与现场指挥部之间打造稳定的宽带通信链路,实现现场音视频及数据信息的实时传输,实现可视化指挥调度。现场指挥部的信息通过4G LTE专网、4G公网或者卫星通信网回传给总指挥中心,协同作战。

此外选取适合的地点,将适量的远距离无线Mesh基站安装在铁塔公司的无人值守机房,再利用山区地势高的优势,将无线信号全方位地发射到市级范围,在直升机森林巡查飞过这些区域时,将不再依赖运营商提供的 4G 信号,也不再需要额外的通信费用,就可以不间断地与地面的工作人员联系,双向大带宽的技术,使得实时视频和语音对讲都成为现实,不仅如此,机上的观察员还可以通过这些设备连接到指挥中心网络,保持机上人员的手机和电脑等设备一直在线。


三、方案特点  

◆ 软件无线电架构 采用通用的硬件平台,支持动态加卸载波形,可根据实际信道条件和用户状态的变化在线配置工作频率、带宽、发射功率、调制速率和网络拓扑等参数。

◆ 宽带Mesh自组网不依赖基站,高效、快速组成无中心的无线宽带网络。支持多跳中继,能有效拓展无线网络的覆盖半径。

◆ 网络具有自动选择最佳路由特性,自组织、自愈合,自动实现链式、星状等网络拓扑。

◆ 一机多模,开机即用任一节点设备可同时作为信息采集节点、中继节点或信息输出节点,开机即用,实现高清视频、语音、图像等数据双向传输,灵活机动、部署简单。

◆ 全IP组网,易于互联,提供IP接口,可实现与其它IP设备互联互通。

◆ 融合通信混合组网,既有有中心的4G LTE专网指挥网络,又有无中心的MESH自组网前端作战网络,既解决了复杂环境下的地下相互通信协同作战的难题,又解决了后端指挥部实时了解前方作战进展的需求。

 

四、相关设备介绍

1、背负式宽带自组网设备ZCXH3512

背负式宽带子网设备是一款使用非常灵活的产品,使用时由消防单兵携带,单兵图传或者其他前端视音频采集器与之通过WIFI 连接,实现现场音视频信息的采集与传输。

技术参数:

◆ 系统为无中心自组网系统,系统组网不需要基站或中心点支持,组成对等无中心结构网络,任意节点的退出和加入不影响其他节点的正常通信;

◆ 宽带Mesh、Wifi、可随身携带,开机一键式使用,无需配置和更改参数;

◆ 通信协议:支持 TCP/IP 标准协议,以及业务数据同网段透明传输;

◆ 支持VLAN功能,组播功能,RIP 协议等 IP 功能;

◆ 多个Mesh之间可实现动态发现,动态速率自适应,功率控制以及切换;

◆ 部署灵活,使用简单,携带方便;

◆ 天线:全向天线,增益不小于3dBi,专网使用;

◆ 工作频段:510MHz-580MHz,中心频点可调,工作频段可根据应急管理部规划后的工作频段进行调整;频率可配置调整,工作频率调整步进 250KHz,便于频率的精准配置;

◆ Mesh射频:MIMO 2×2

◆ 频宽:5M/10M/20M可调;

◆ 系统带宽:单跳≥70Mbps;

◆ 传输距离级跳数:不小于 5km,跳数不小于 6 跳,连接 6 跳后,链路带宽不小于 2.5Mbps;

◆ 设备接口:2 个以太网接口以及 wifi接口,wifi发射功率 250mw,覆盖半径100 米;

◆ 组网能力:支持最低组网容量不低于32 个;  

◆ 工作环境:工作温度:-30℃~+60℃,相对湿度:不低于 90%;

◆ 支持GPS/北斗定位;

◆ 发射功率:1W;

◆ 防护等级:IP66;

◆ 电池供电:不少于8小时;

◆ 支持 AES 或 DES 加密功能。

 

2、Mesh基站 ZCXH3709

Mesh基站安装于通信指挥车,或者安装在铁塔公司的无人值守机房,利用山区地势高的优势,将无线信号全方位地发射到森林范围,在直升机森林巡查飞过这些区域时,将不再依赖运营商提供的 4G 信号,也不再需要额外的通信费用,就可以不间断地与地面的工作人员联系。


技术参数:

◆ 实现灾害事故现场到前方指挥部的Mesh信号自动覆盖,在基站中配置4G上网卡,在公网信号好的区域,通过4G公网传输至后方指挥部;

◆ 一键式操作:开机直接使用,基站开机一键式使用,自动覆盖周围信号,自动和Mesh中继台联网,可让战斗员快速投入战斗,无需配置和更改参数。并且能够配合4G专网基站使用,只要在信号覆盖范围内就可开机自动入网;

◆ 多网融合:支持Mesh、4G公网(含4G公网模块)、4G专网,根据公网4G信号、专网4G信号和Mesh信号质量,自动切换,选择信号质量好的链路进行传输;在同一个Mesh网络中,允许有多个节点开启4G功能,与4G网络通信,并保证单兵业务通信的就近原则,即单兵在保证业务不断开的情况下,离哪个开启4G的Mesh节点近,就从哪个节点发送业务数据给4G网络;

◆ Mesh网络和4G网络协议融合(无线链路层互通):Mesh网络和4G网络协议融合,无需通过另外一个设备,无需通过设备之间线缆互联,实现信号接力,利用4G专网基站实现专网信号的区域覆盖,利用Mesh手段将信号延伸至建筑物内部,实现图像、数据、语音信号的全覆盖。

◆ 具有自动防环路检测功能:系统具有自动检测功能,自行优化传输链路,避免多个Mesh设备外部端口二层级联时形成环路,保证网络正常工作;

◆ 配置不变的情况下,通过任意形态的Mesh设备进行无线中继多跳,多跳链路中的设备位置可以任意进行交换,支持不小于6跳,最末端带宽不低于4M,开机一键式使用,无需配置和更改参数;

◆ 工作频段:512-582MHz(专网使用),能够快速调整频率,可加入频率一致的设备形成的通信网络,不同频率的Mesh基站分为若干个小组进行通信,每个小组之间互不干扰;

◆ 天线:全向天线,增益不小于8dBi,长度不大于1.2m,专网使用;

◆ 频宽:5M/10M/20M可调;网络系统带宽不低于70Mbps;

◆ 发射功率:2×1000mW;

◆ 双频Wi-Fi(覆盖半径不少于50m);

◆ 防护等级:不低于IP66;

◆ 工作温度:-30℃~+55℃;

◆ 重量:3.5kg;

◆ 尺寸:240×200x100mm(W×H×D);

◆ 支持电脑、手机端APP对周围无线环境、频率、频宽等信息的批量管理配置,拓扑呈现,频谱扫描。

 

3、机载式宽带自组网中继设备

机载式宽带自组网中继设备是安装于无人机上的一款小型轻量化Mesh设备,用于现场作战小组的空中中继节点,形成空地一体的Mesh自组网络,可以有效地解决树林遮挡信号问题,大大提高Mesh的覆盖范围。

技术参数:

◆ 传输距离级跳数:≥ 10km,跳数≥ 6 跳;

◆ 传输速率:连接 6 跳后,链路带宽不小于 2.5Mbps;

◆ 设备接口:1 个以上以太网接口(支持外置 wifi 模块接口);

◆ 通信协议:支持 TCP/IP 标准协议;

◆ 续航时间: 1 个小时;

◆ 防水要求: IP65;

◆ 工作环境:工作温度:-30℃~+60℃,相对湿度:90%;

◆ 整机重量:350g

◆ 支持 GPS/北斗定位;

◆ 支持 AES 或 DES 加密功能;

◆ 系统为无中心自组网系统,系统组网不需要基站或中心点支持,组成对等无中心结构网络,任意节点的退出和加入不影响其他节点的正常通信。

 

4、4G LTE专网基站 ZCXH7403

含多通信制式融合模块,实现救援现场到前方指挥部的4G专网信号覆盖,在野外空旷地覆盖半径不小于5km,在城市建筑群覆盖半径不小于2km,在信号屏蔽场所覆盖半径不小于800m,能够将4G专网、Mesh、Wifi等无线资源进行融合统一管理。

技术参数:

◆ 用于实现事故现场到前方指挥部的4G专网信号的覆盖,在野外空旷地覆盖半径不小于5km,在城市建筑群覆盖半径不小于2km,在信号屏蔽场所覆盖半径不小于800m,开机一键式使用,无需配置和更改参数;可配合卫星便携站、Mesh基站、Mesh中继台使用,无需连接线缆,采用无线互通。

◆ Mesh网络和4G网络协议融合:4G专网基站与Mesh基站协议层互通,无需通过其他设备,无需通过设备之间线缆互联,通过Mesh基站内置的4G专网模块和4G基站直接互联互通;

◆ 频点调节功能:可根据现场电磁环境快速修改调整中心频点;

◆ 与消防部队图像综合管理平台对接:含音视频、数据融合调度服务等音视频通信,能实现与部消防救援局双向720P的视频会议,能接入消防图像综合管理平台;图像分辨率:支持1080P@60/30fps、1080i、720P、SIF/CIF;编解码分辨率:800×600、1024×768、1280×1024、1280×720、1920×1080、1600×1200;

◆ 多网络融合综合管理:可管理在线设备数量不低于1000个,对灾害事故现场4G专网、Mesh、Wifi等无线资源进行融合统一管理,互联互通;

◆ 现场网络设备侦测:支持对专网(LTE、Mesh)设备的统一管理,即:网络覆盖强度侦测、基站(中继)用户在线数、手工调整用户工作网络节点等;

◆ 工作频段:586-626MHz,中心频点可调,工作频段可根据应急管理部规划后的工作频段进行调整;

◆ 系统容量:在线用户数不低于1000,系统吞吐量不低于1Gbps;

◆ 可进行信号过滤;

◆ VPN隧道:不低于32路;

◆ 天线采用便携桅杆;

◆ 防护等级IP67;

◆ 工作温度:-40℃~+55℃;

◆ 重量:12kg;

◆ 尺寸:375×263×140mm(W×H×D)。


5、多通信制式融合基站 ZCXH7205

◆ 通过4G专网基站,对事故现场4G专网、Mesh、Wifi等无线资源进行融合统一管理,互联互通,开机一键式使用,无需配置和更改参数;

◆ 支持综合接入Android手持终端视频、音视频布控球视频、单兵视频、固定监控视频等多种视频源;支持480p、720p、1080i、1080p等多种图像分辨率,支持码流传输带宽自适应策略;支持终端间以及现场调度台与终端间的实时视频转分发功能;

◆ 支持点对点多媒体消息,包括:文字、图片、视频、文件等;支持点到群组多媒体消息,包括:文字、图片、视频、文件等;支持历史消息查询功能;

◆ 防护等级:IP67;

◆ 工作温度:-40℃~+55℃;

◆ 尺寸:280×246×60mm(W×H×D);

◆ 重量:4kg。

 

6、相关配件

单兵图传

◆ 操作系统: Andriod 6.1;

◆ 芯片:骁龙 660;

◆ 运行内存(RAM):3GB;

◆ 机身内存(ROM): 64GB;

◆ 屏幕尺寸: 5.5英寸;

◆ 屏幕分辨率: 200 万像素;

◆ 主摄像头:2000 万像素;

◆ 副摄像头:800 万像素;

◆ 电池容量:4000mAh;

◆ 网络制式:支持 3G、4G 全网通;

◆ 定位:支持北斗/GPS/AGPS;

◆ NFC:支持;

◆ 蓝牙:Ver4.0,Class2 ;

◆ WLAN:IEEE 802.11b/g/n;

◆ 传感器:支持光线传感器/陀螺仪/指南针;

◆ 防水:IP68 标准,跌落高度 1.8m,整机防水;

◆ 配置:专业单耳对讲耳挂、充电器、金属背夹等。 

 

手麦

◆ 支持PPT ;

◆ 7PIN雷默头;

◆ 麦克 -21±3dB@1kHz;

◆ 风灵 3.0V;

◆ 敏度 2.2K,0dB=1v/Pa;

◆ 颜色 黑色;

◆ 外形尺寸 82*56*32.2mm;

◆ 工作温度 -30°C~65°C;

◆ 贮存温度 -40°C~85°C。

 

骨传导耳机


◆ 全骨传导:骨传导喇叭+骨传导麦克风,发送和接收均为骨传导方式声音;

◆ 失真小,还原度高,能清晰分辨出所熟识人的讲话;

◆ 两侧骨传导喇叭,双声道接收,佩戴时双耳开放,不影响使用者聆听周围环境的声音;

◆ 独特的VOX声控功能设计,解放使用者双手;

◆ 人体工程学设计,佩戴舒适,兼容各种头盔、空气呼吸器、防毒面具及其它防护用品;

◆ 防水防尘符合IP67;

◆ 配备安全自脱装置;

◆ 无线PTT采用NFMI(近磁场感应技术),可与任意一套耳机进行配对,方便仓储及使用。

 

五、软件形式

系统软件能有效调度管理MESH无线自组网系统内的各个MESH节点。在系统软件主界面,基于地图实时显示现场人员及设备的位置、轨迹;一键音视频采集、回传、呼叫、求助;半双工单呼、全双工单呼、组呼、强拉、强拆、监听、录音等集群呼叫功能;视频上拉、视频回传、视频推送、云镜控制、视频对讲、视频会议等视频监控、视频调度功能等。

 

 

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