CN101436341A - 一种大型民防警报多级控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型民防警报多级控制系统，包括控制网络、警报发布网络和通信网络，所述控制网络由高级控制中心、中级控制中心、末级控制中心、控制分中心组成，且高级控制中心、中级控制中心、末级控制中心和控制分中心之间通过通信网络连接；警报发布网络由直属警报终端和转属警报终端组成，直属警报终端通过通信网络与末级控制中心和控制分中心连接；控制网络内各级控制中心之间采用有线通信为主，卫星通信为辅；所述控制网络将警报发布命令传输给警报发布网络，警报发布网络执行警报发布命令。本发明综合各种网络的优势，是一种通信可靠、抗毁性强的民防警报控制系统；同时，满足大范围的警报需求。

Description

一种大型民防警报多级控制系统

技术领域

本发明涉及一种民防警报控制系统，特别是一种基于多网融合的大型民防警报多级控制系统。

背景技术

民防警报控制系统可以在第一时间发布灾害的警报，从而引导民众采取防范措施，减轻灾害的影响。我国自然灾害多发，而且地震、洪灾等破坏性大的灾害往往会使常规的通信系统瘫痪。建设可靠性高、抗毁性强的民防警报控制系统，对保证人民的生命财产安全具有重要意义。

现有的民防警报控制系统，主要由控制中心、警报终端，以及通信网络构成。通信网络可以有多种选择，比如采用有线网络或超短波无线通信。有线网络具有网络覆盖范围广、通信可靠的优势。然而，一旦遭遇洪水、地震、战争等强破坏性灾害，有线通信网络易被摧毁，且短时间内难以恢复。超短波无线通信网络架设方便，成本较低，然而视距传输距离有限、可靠性不高，且一旦控制中心无线电台遭到破坏，网络的无线控制功能随即丧失。

相对于有线通信和超短波通信，卫星通信在可靠性、抗毁性上具有明显优势，然而卫星通信的费用高，适用于突发或其它非常规状态下的通信保障。

发明内容

为了克服现有民防警报控制系统存在的问题，本发明的目的是提供一种新型的大型民防警报多级控制系统，本发明综合各种网络的优势，构建一种通信可靠、抗毁性强的民防警报控制系统；同时，满足大范围的警报需求。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种大型民防警报多级控制系统，包括控制网络、警报发布网络和通信网络，其特征在于：所述控制网络由高级控制中心、中级控制中心、末级控制中心、控制分中心组成，且高级控制中心、中级控制中心、末级控制中心和控制分中心之间通过通信网络连接；警报发布网络由直属警报终端和转属警报终端组成，直属警报终端通过通信网络与末级控制中心和控制分中心连接；所述通信网络包括超短波通信、有线通信、Internet和卫星通信；控制网络内各级控制中心之间采用有线通信为主，卫星通信为辅；所述控制网络将警报发布命令传输给警报发布网络，警报发布网络执行警报发布命令。

本发明中，所述高级控制中心拥有最高指挥权，进行警报发布和日志管理；中级控制中心、末级控制中心、控制分中心依次向下管理，进行自身区域管理、警报发布和日志管理，并受上一级的指挥。

控制网络内各级控制中心的计算机通过语音卡接入公用电话网，通过Internet构建VPN，在重要的控制点之间引入卫星通信。

控制网络内各级控制中心通过计算机实现控制；末级控制中心和控制分中心配有超短波电台，负责与警报发布网络的直属警报终端通信；直属警报终端设有超短波电台，接收末级控制中心或控制分中心的命令并解析，根据解析结果执行警报的发布，并将发布的结果反馈给末级控制中心或控制分中心。

所述警报发布网络以超短波视距通信为主；直属警报终端直接与末级控制中心或控制分中心通信；所述转属警报终端在末级控制中心或控制分中心的视距通信范围外，经过中继进行信号中转。

所述警报发布网络引入电话网作为辅助的通信手段；末级控制中心和控制分中心的计算机通过语音卡接入电话网，电话网的另一端接无线网络覆盖范围之外的或特别重要的直属警报终端和转属警报终端。

所述控制分中心与末级控制中心有相同的物理结构和通信频率；在末级控制中心的超短波设备损毁时，控制分中心可以通过修改软件限制来代替末级控制中心的工作。

本发明所述的一种大型民防警报多级控制系统，综合采用多种通信渠道保证通信的可靠性。

(1)控制网络组网方案

本发明所述的一种大型民防警报多级控制系统的控制网络部分，负责控制指令的下达与传输，进而与警报发布网络进行交互。所述的控制网络由多级警报控制中心和各种通信网络构成。

a.所述的多级警报控制中心包括高级控制中心、中级控制中心、末级控制中心、控制分中心，各级控制中心在系统中的作用和分工不同。

b.高级控制中心拥有最高的指挥权，主要负责最高指令的下发、对系统中所有控制中心及警报终端的监控、资料的存储管理。

c.中级控制中心主要负责数据转发、下属区域资料管理(下属末级控制中心及警报终端的监控和资料管理)。中级控制中心将高级控制中心的指令发给末级控制中心，接收末级控制中心的反馈结果，进行存储，同时将反馈结果转发一份给高级控制中心。

d.末级控制中心接收中级或高级控制中心的指令，转发给下属的警报终端，然后接收警报终端的反馈结果，进行存储，并将反馈结果转发一份给中级控制中心。末级控制中心主要负责指令的转发和本区域警报终端的监控与资料管理，它既属于控制网络，也属于警报发布网络。

e.控制分中心与末级控制中心有相同的物理结构，主要负责下属区域管理，并且作为末级控制中心的备份，增强系统的抗毁性。控制分中心既属于控制网络，也属于警报发布网络。

f.所述的控制网络中的各种通信网络，包括有线网络和卫星通信网络。所述的有线网络以公用电话网为主，Internet为辅。

g.所述的公用电话网的有线通信方案，采用以下技术方案实现：各级控制中心通过操作计算机，发出指令或转发数据，计算机之间通过公用电话网通信，计算机采用语音卡接入公用电话网。所述的语音卡内嵌于计算机的PCI插槽，对外提供电话线接口，可直接接入电话网，因此设备简单，特别适合于通信对象较多的大型网络。

h.所述的Internet的有线通信方案，作为一种辅助的有线通信渠道，保证通信的可靠性。各级控制中心之间通过Internet构建虚拟专用网络VPN，可以保证警报控制数据传输的私有性和安全性。

i.所述的卫星通信网络作为辅助通信手段，适用于有线网络损毁时的通信，可以增强系统抗毁性。为了节省费用，卫星通信仅用在高级控制中心、中级控制中心和个别重要的末级控制中心之间。

j.所述的中级控制中心或末级控制中心可以独立地管理本区域，自行下达警报命令，接收并存储反馈结果，不必向上汇报。所述的中级控制中心根据需求而设置，如果系统规模不大，仅高级控制中心和末级控制中心即可满足功能需求。

本发明所述的控制网络部分，采用多级管理，各级分工明确，特别适用于大型网络的管理控制；控制网络部分提供了多种通信渠道，可以保证通信的可靠性；在关键控制点之间引入卫星通信，增强了系统关键部分的抗毁性。

(2)警报发布网络组网方案

本发明所述的一种大型民防警报多级控制系统的警报发布网络部分，负责将控制网络的指令发布到下属的警报终端，并将警报的结果反馈给控制网络。所述的警报发布网络，以超短波视距通信为主要通信手段，公用电话网通信为辅助。

a.所述的超短波视距通信主要用于末级控制中心(或控制分中心)、警报终端、中继之间。

b.末级控制中心和控制分中心都置有超短波电台，与警报终端采用超短波视距通信。

c.警报终端主要负责与末级控制中心和控制分中心通信、执行警报的发布，并将警报结果反馈。警报终端内置超短波电台，与末级控制中心或控制分中心直接进行超短波视距通信的警报终端称为直属终端。

d.由于视距传输距离有限，且信号传输过程中可能存在障碍物遮挡，当警报终端处于末级控制中心或控制分中心电台的视距范围外时，需要架设中继进行信号的中转。为保证视距信号不被遮挡，中继需要架高。中继的一端负责与末级控制中心或控制分中心通信，另一端则与一批警报终端通信，这批警报终端称为此中继的转属终端，这批转属终端与所属中继组成一个中继群。根据需要，末级控制中心或控制分中心下可以有多个中继群。

e.在频率分配上，末级控制中心与控制分中心使用相同的工作频率与直属终端及中继通信(设为f0)，而中继则使用本群特定的通信频率与下属转属终端通信，例如，中继1使用频率f1与本群转属终端通信，中继k使用频率fk与本群转属终端通信。中继的换频通信可以保证不同中继群内通信的独立性，避免群内通信与群外通信相互干扰。

f.所述的公用电话网通信，用于末级控制中心(或控制分中心)与特别重要的警报终端(或无线网络覆盖范围之外警报终端)之间。

g.末级控制中心或控制分中心计算机，采用语音卡接入公用电话网，通过公用电话网与警报终端通信。

h.连接公用电话网的警报终端，内置电话modem模块，可以实现公用电话网通信。

i.末级控制中心与控制分中心物理结构完全相同，且使用相同的工作频率，二者的区别在于在警报发布网络中的地位不同：末级控制中心可以监控所有控制分中心及警报终端，而控制分中心由于软件设置的限制，只可以监控自身的下属终端；正常工作时，控制分中心受末级控制中心控制；当发生灾害导致末级控制中心的超短波通信功能损毁时，控制分中心可以通过修改软件的设置，解除呼叫范围的限制，代替末级控制中心的一切工作。

本发明所述的警报发布网络部分，采用超短波通信与公用电话网通信相结合，保证了通信的可靠性；通过引入中继，将整个网络划分为几个群，既扩大了网络的覆盖范围，又便于网络的分层管理；控制分中心作为末级控制中心的备份，保证当破坏性灾害发生时，只要至少有一个末级控制中心和所有控制分中心没被破坏，系统仍可以工作。

本发明所述的一种大型民防警报多级控制系统，采用多级控制、多网融合的方案，具有以下优势：

①多级控制中心，便于集中管理，适用于大型网络。

②各级控制中心计算机通过内嵌语音卡接入公用电话网，设备简单。随着系统规模的增大，只需增加语音卡数目和电话线，适用于大型警报控制网络。

③控制网络综合采用有线网络和卫星进行通信，警报发布网络采用有线、无线通信相结合，整个系统通信渠道多样、通信可靠。

④在控制网络的关键节点引入卫星通信，用作非常规状态下的通信保障，控制网络的抗毁性强。

⑤控制分中心与末级控制中心具有相同的物理结构和工作频率，当末级控制中心的超短波电台毁坏时，控制分中心可以代替其工作，起到备份的作用，系统的超短波通信抗毁性强。

附图说明

图1为本发明的网络结构示意图；

图2为本发明中末级控制中心下属的警报发布网络的组网方案示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1为本发明所述的大型民防警报多级控制系统的网络结构示意图。图1中，大型民防警报多级控制系统包括控制网络1、警报发布网络2和通信网络3，控制网络1由高级控制中心11、中级控制中心12、末级控制中心13、控制分中心14组成，且各级控制中心之间通过通信网络3连接；警报发布网络2由直属警报终端21和转属警报终端22组成，直属警报终端21通过通信网络3与末级控制中心13和控制分中心14连接；通信网络3包括超短波通信、有线通信、Internet和卫星通信；控制网络1内各级控制中心之间采用有线通信为主，卫星通信为辅；所述控制网络1将警报发布命令传输给警报发布网络2，警报发布网络2执行警报发布命令。

图2为末级控制中心下属的警报发布网络的组网方案示意图。图2中，9计算机，10路由器，4.防火墙，5.语音卡，6.中心控制器，7.Internet，8.公用电话网。

(1)系统组网方案

如图1所示，各级控制中心的物理结构类似，都配有监控用的计算机。计算机上安装警报控制软件，通过对软件的设置限制不同级别控制中心的功能。所述的警报控制软件根据用户的具体需求设计，本例中采用南京厚华通信设备有限责任公司的RWJK-B警报控制软件。

所述的各级控制中心主要通过有线网络通信。所述的有线网络以公用电话网为主，Internet为辅。本例中，各级控制中心计算机上装有语音卡，用来接入公用电话网(参见图2)。同时，计算机间通过Internet构建VPN，并利用加密技术，保证警报控制数据传输的私有性和安全性。

所述的通信卫星作为控制网络的辅助通信手段，主要用于高级控制中心11、中级控制中心12和个别重要的末级控制中心13之间。卫星通信可以保证当地面有线网络遭到破坏时，各级控制中心之间可靠的通信。

所述的警报发布网络6参见图2。

如图2所示，末级控制中心13是警报发布网络的控制端，包括中心计算机9(安装有警报控制软件和语音卡5)、路由器10、防火墙4，以及中心控制器6。

所述的语音卡5内嵌于计算机9的PCI插槽，对外提供电话线接口，用来接入公用电话网8。根据系统的规模，可以选择不同的语音卡。本例中采用东进通讯技术股份有限公司的D161A模拟语音卡，它提供16个电话通道，单机最多可插16片卡，对外提供RJ11接口，通过电话双绞线可以直接接入公用电话网8。本例中采用C#语言对语音卡进行二次开发，以便与本例的RWJK-B警报控制软件更好的兼容。通过编程将语音卡通信功能封装并嵌入到警报控制软件中，实现了用户通过警报控制软件对语音卡的透明操作。

所述的路由器10和防火墙4用来实现计算机接入Internet7。

所述的中心控制器6，可通过串口线或电话线接收控制命令，并通过超短波电台与警报终端进行超短波通信。本例中采用南京厚华通信设备有限责任公司的RWJK-B中心控制器。

所述的控制分中心14与末级控制中心13具有完全相同的物理结构。不同之处在于，二者通过对警报控制软件的设置，具有不同的呼叫限制。中心计算机9可以呼叫此控制中心下所有的警报终端。分中心计算机仅可以呼叫本控制分中心下的警报终端。同时，如图2所示的中心控制器6，通过串口线受控于中心计算机9，并将指令通过频率f0发布给所有直属终端(和中继)。而控制分中心内的中心控制器通过串口线受控于分中心计算机，同时也通过电话线受控于中心计算机2，它也工作在频率f0，但由于软件限制，它仅可以与自身下属的直属终端(和中继)通信。

所述的直属警报终端(和中继)21包括中心直属警报终端211、带有线连接的中心直属警报终端212、带有线连接的分中心直属警报终端215、分中心直属警报终端216，以及中心直属中继(中继1……中继k)和分中心直属中继(中继k+1……中继n)。

所述的转属警报终端22包括中继1下属的转属警报终端，……，中继n下属的转属警报终端。所述的警报终端，本例中采用南京厚华通信设备有限责任公司的RWJK-B警报控制终端。所述的中继，本例中采用南京厚华通信设备有限责任公司的RWJK-B中继设备。

所述的直属警报终端和中继与上级通信的一端均工作在频率f0上，所述的转属警报终端22及中继与转属通信的一端工作在本群特定的频率上。例如，中继1与转属通信的一端及其转属警报终端都工作在频率f1上，中继k与转属通信的一端及其转属警报终端都工作在频率fk上，中继n与转属通信的一端及其转属警报终端都工作在频率fn上。各群的工作频率分开，保证了群内与群外的通信不会相互干扰。而中心和分中心的工作频率相同，则使分中心在必要时可以执行中心的功能，增强系统的抗毁性。

图2所示的警报发布网络以超短波通信为主，同时结合了有线通信：末级控制中心13和控制分中心14通过公用电话网8和Internet7进行通信；个别重要的警报终端(例如警报终端212)、重要的中继1(图中标号213)、超短波无法到达的警报终端(例如警报终端215)，则需要再借助公用电话网通信，实现控制端计算机利用公用电话网8控制警报终端。

(2)系统通信实例

本发明所述的一种大型民防警报多级控制系统的一种通信实例如下：

高级控制中心通过操作警报控制软件，通过有线网络将命令依次传达给中级控制中心、末级控制中心、控制分中心。末级控制中心和下属的控制分中心通过串口向中心控制器转发命令，末级控制中心还借助语音卡通过公用电话网，向下属的所有控制分中心的中心控制器转发命令。中心控制器通过超短波电台将命令发出。接收到超短波信号的中继，不加任何判断地对信息进行转发。接收到超短波信息的警报终端则对命令进行解析，由于命令中指定了呼叫的警报终端的台号(所有警报终端都存有自己唯一的台号)，警报终端通过解析确定自身是否是呼叫的对象。如果不是，则不执行任何动作；如果是，则控制警报器发出相应的警报，并通过电台向控制端发出反馈。

同时，个别特殊的警报点还通过公用电话网进行了有线连接。各级控制中心计算机，通过操作警报控制软件，调用语音卡拨通需要的下属警报终端的电话，建立有线连接。用户通过软件下发警报命令，命令经语音卡调制送入公用电话网的传输。下属警报终端内置电话modem，可以接收来自公用电话网的数据，并对数据进行解调，解调后的数字信号被送入警报控制器进行解析。警报控制器根据解析结果控制警报器发出相应的警报，并通知电话modem向控制端发出反馈。发送命令的控制中心的语音卡接收到反馈来的数据，并解调成数字信号送入计算机，警报控制软件将收到的数据取出，供用户监测。

若遭遇强破坏性灾害，造成地面有线网络损毁可以采用如下方案通信：高级控制中心通过卫星将命令传达给末级控制中心，末级控制中心通过中心控制器向本警报发布网络发出警报指令。如果灾害造成末级控制中心的中心控制器损毁，无法向本警报发布网络发出指令，可以通过修改某一控制分中心的软件设置，将本地信息由控制分中心改为末级控制中心，并将末级控制中心下所有控制分中心、中继及警报终端的信息导入，这时此控制分中心就可以替代末级控制中心，监控本警报发布网络内所有的警报终端了。

Claims (7)

1、一种大型民防警报多级控制系统，包括控制网络(1)、警报发布网络(2)和通信网络(3)，其特征在于：所述控制网络(1)由高级控制中心(11)、中级控制中心(12)、末级控制中心(13)、控制分中心(14)组成，且高级控制中心(11)、中级控制中心(12)、末级控制中心(13)和控制分中心(14)之间通过通信网络(3)连接；警报发布网络(2)由直属警报终端(21)和转属警报终端(22)组成，直属警报终端(21)通过通信网络(3)与末级控制中心(13)和控制分中心(14)连接；所述通信网络(3)包括超短波通信、有线通信、Internet和卫星通信；控制网络(1)内各级控制中心之间采用有线通信为主，卫星通信为辅；所述控制网络(1)将警报发布命令传输给警报发布网络(2)，警报发布网络(2)执行警报发布命令。

2、根据权利要求1所述的一种大型民防警报多级控制系统，其特征在于：所述高级控制中心(11)拥有最高指挥权，进行警报发布和日志管理；中级控制中心(12)、末级控制中心(13)、控制分中心(14)依次向下管理，进行自身区域管理、警报发布和日志管理，并受上一级的指挥。

3、根据权利要求1所述的一种大型民防警报多级控制系统，其特征在于：控制网络(1)内各级控制中心的计算机通过语音卡接入公用电话网，通过Internet构建VPN，在重要的控制点之间引入卫星通信。

4、根据权利要求1所述的一种大型民防警报多级控制系统，其特征在于：控制网络(1)内各级控制中心通过计算机实现控制；末级控制中心(13)和控制分中心(14)配有超短波电台，负责与警报发布网络(2)的直属警报终端(21)通信；直属警报终端(21)设有超短波电台，接收末级控制中心(13)或控制分中心(14)的命令并解析，根据解析结果执行警报的发布，并将发布的结果反馈给末级控制中心(13)或控制分中心(14)。

5、根据权利要求1所述的一种大型民防警报多级控制系统，其特征在于：所述警报发布网络(2)以超短波视距通信为主；直属警报终端(21)直接与末级控制中心(13)或控制分中心(14)通信；所述转属警报终端(22)在末级控制中心(13)或控制分中心(14)的视距通信范围外，经过中继进行信号中转。

6、根据权利要求5所述的一种大型民防警报多级控制系统，其特征在于：所述警报发布网络(2)引入电话网作为辅助的通信手段；末级控制中心(13)和控制分中心(14)的计算机通过语音卡接入电话网，电话网的另一端接无线网络覆盖范围之外的或特别重要的直属警报终端(21)和转属警报终端(22)。

7、根据权利要求5所述的一种大型民防警报多级控制系统，其特征在于：所述控制分中心(14)与末级控制中心(13)有相同的物理结构和通信频率；在末级控制中心(13)的超短波设备损毁时，控制分中心(14)代替末级控制中心(13)的工作。

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