CN115460249A - 一种基于融合通信的三维可视化通信指挥系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于融合通信的三维可视化通信指挥系统，包括通信融合系统和三维可视化通信指挥系统。本发明围绕森林草原防火技术领域，多种通信手段融合，在平板移动端实现打通整合；二是利用高精度三维地图真实性、互动性强的特点，以高精度数字高程模型(DEM)和高分辨率遥感影像数据生成的三维地图场景为基础，集成所有的森林草原资源专题数据、森林草原防火专题数据库、救援队伍与物资等专题数据，实现所有防火相关要素的“三维一张图”展示，作为综合研判和指挥的三维可视化基础平台和融合通信的承载平台。

Description

一种基于融合通信的三维可视化通信指挥系统

技术领域

本发明涉及森林草原防火技术，具体涉及一种基于融合通信的森林草原防火三维可视化通信指挥系统。

背景技术

目前，火灾是危害森林草原资源的主要灾害，防范和减少森林草原火灾是林业工作的重要组成部分，是保护森林草原资源的重要措施。但是，由于人们在社会活动中的某些失控和异常自然因素影响等原因，森林草原火灾时有发生，对人类的生命财产、地球资源及生态环境造成了巨大的危害。随着森林草原保护和林草建设的不断发展，林草面积、林草蓄积量逐年增加，防火任务日益艰巨。森林草原火灾具有突发性、灾害发生的随机性、短时间内能造成巨大损失的特点，因此一旦有火警发生，必须以极快的速度采取扑救措施，扑救是否及时，决策是否得当，大都取决于对林草火灾行为的发现是否及时，分析是否准确合理，决策措施是否得当。坚持“积极预防、早发现、早出动、早扑灭”的方针，做到早发现，早解决。采用互联网、大数据、物联网和可视化等先进技术，用高科技手段来加强森林草原防火工作，在最短的时间内作出决策和指挥调度，从而为森林草原灭火赢得宝贵时间，最大限度地减少损失是林草防火管理发展的必然趋势。

林草防火指挥对通信和信息指挥系统建设的要求也越来越高。林草防火通信和信息指挥系统建设虽有统一规划，但缺乏顶层设计技术方案，具体实施时也是各自为战，导致建成后的系统不成体系，难以发挥整体效果。目前，全国范围内通信手段融合已具有一定研究和应用基础，但是将视频监控、三维地图、视频会议、卫星遥感、卫星VSAT小站、卫星手机、北斗综合融合通信系统，在森林草原防火领域进行应用研究和实践尚处于空白。此外，当前的通信融合均在二维地图上可以实现，还没有相对很成熟的在三维地图上实现融合的案例。随着通信技术和三维地理信息技术的进步，多通信手段融合与真实性和互动性更强的三维地图的结合，将在林业和草原防火领域应用的研究与实践中发挥重要作用。

在此背景下，深入开展基于融合通信的三维可视化指挥系统在森林草原防火领域应用的研究与实践，将各种林草防火通信手段整合到三维地图上，智能化集成各防火通信装备，互联互通各通信系统，实现森林草原多通信手段集成和三维综合指挥，达到终端即应用，所见即所得，为森林草原防火提供最便捷的通信保障和三维指挥体系，不仅能够强化森林草原防火的通信保障基础条件，提升森林草原灾害防治能力，还能够进一步提高林草部门的防灾、减灾管理水平，保证森林草原资源及人民群众和扑火队员的安全，减少森林草原火灾对人们的生命财产安全造成的损失。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于融合通信的三维可视化通信指挥系统，实现设备状态可视化、人员状态可视化、信息事件可视化，把森林草原防火系统工作人员从繁杂的日常工作中解放出来，将更多的精力放到更重要的决策性工作中，极大提高了防火工作管理效率。

本发明采用的技术方案是：一种基于融合通信的三维可视化通信指挥系统，包括通信融合系统和三维可视化通信指挥系统，所述通信融合系统利用多种通信手段，建立完善以固定通信网为基础，以车载、机械、移动通信设备为支撑，以便携式应用通信终端为补充的森林草原防火通信系统，用于保障火场指挥通信可靠；通过多通信手段融合技术，将森林草原防火通信系统中的各通信系统集成互通，共同构成完整的森林草原防火通信体系，确保通信联络的畅通，用于保障及时传达上级批示精神、上报林草火场最新信息和扑火作战指挥调度；

所述三维可视化通信指挥系统结合利用高精度三维地图真实性、互动性强的特点，以基于高精度数字高程模型和高分辨率遥感影像数据生成的三维地图场景为基础，集成所有的森林草原资源专题数据、森林草原防火专题数据库、救援队伍与物资这些专题数据，用于所有防火相关要素的三维一张图展示，作为综合研判和指挥的三维可视化基础平台和融合通信的承载平台，并形成森林草原防火三维可视化通信指挥系统。

进一步地，所述通信融合系统包括防火通信应用系统和多通信手段集成系统；

所述防火通信应用系统用于森林草原防火通信系统主要由有线综合通信网、卫星通信系统、超短波通信网、短波通信网、机动通信系统、森林草原消防通信系统；

所述多通信手段集成系统用于通过通信融合技术，将森林草原防火通信系统各自标准的通信手段整合成通信行业标准的通信协议和音频视频的编解码技术，并将森林草原防火视频监控摄像头、视频会议终端、卫星手机、卫星vsat小站、卫星指挥车、北斗终端这些不同的通信设备进行融合，使其任何一种通信设备都能利用标准的通信协议及音视频编解码技术和其它的通信设备进行语音或者视频的互通。

更进一步地，所述防火通信应用系统包括：

有线综合通信网，用于森林草原防火中的基础网络，能够承载所有的业务，保障在林草防火日常业务、应急业务中传送语音、视频、图像、数据这些信息；

所述有线综合通信网包括路由器、综合网关、综合调度系统及服务器，所述路由器、综合网关、综合调度系统及服务器，所述综合调度系统分别连接语音网关、监控系统及视频调度；

卫星通信系统，用于利用人造地球卫星作为中继站转发通信信号，联络起两个或多个地球站进行通信；

超短波通信网，用于以超短波通信为基础，采用先进数字通信技术，综合运用现代无线通信、有线通信、卫星通信、短波通信和计算机网络技术及软件技术，重点解决林场到护林员、扑火前指到扑火队长的通信，实现火灾现场从扑救人员、队伍到前线指挥部所需要的数字语音、数据、文件、短信、图像、GPS定位、数据查询这些多种业务应用；

短波通信网，由短波固定台、短波车载台、短波背负台等组成；短波固定台主要用于各级森林草原防火指挥中心，通过网关设备，可以将短波业务信息连接到有线网，通过有线网络进行传输；短波车载台用于组成火场指挥通信中心或作移动通信使用；短波背负台主要用于火场语音通信，利用地波进行近距离通信；

机动通信系统，用于实现通信保障、指挥调度，图像采集传输功能，把现场情况通过车载卫星系统回传指挥中心，实现火场与指挥中心之间的远程图像监控、语音联络、数据查询，使指挥决策人员如临其境，及时获得火场信息；

森林草原消防通信系统，用于综合利用各种有线、无线、卫星等各种通信手段，实现设备与火场之间指挥调度、视频图像等信息的传输。

更进一步地，所述多通信手段集成系统包括：

MESH模块，用于通过无线通信网络进行通信，据林草火灾扑灭工作要求添加新的功能；

通信一体化专网基站，主要由基带处理单元BBU、射频单元RRU、核心网EPC以及指挥调度系统单元组成，用于实现事故现场到前方指挥部的专网信号的快速覆盖；

融合通信智能网关，用于采用IP软交换技术，基于NGN网络架构设计，满足窄带、宽带、无线、有线等各种复杂的网络接入需求，满足模拟电话、IP电话、IP视频电话、对讲机、行业终端、布控球这些终端设备接入，提供系统通信控制、媒体交换、协议控制和转换、音视频编解码、通信信令控制和转换、系统通信调用接口、语音视频业务处理这些功能；

融合通信一张网，用于融合计算机网络和通信网络在一个网络平台上，实现电话、传真、数据传输、音视频会议、呼叫中心、即时通信这些应用服务；通过单呼、组呼、群呼为前端火灾处置人员进行组织调度；通过视频通信技术可将现场实时情况反馈给指挥中心。

更进一步地，所述三维可视化通信指挥系统包括防火信息指挥系统和三维可视化综合研判和指挥系统；

所述防火信息指挥系统用于围绕森林草原防火指挥调度、应急处置、防火值班等关键环节，建立贯通的林草防火指挥调度体系，建成可靠高效的应急处置平台，全面提升指挥调度能力，实现森林草原火灾防控现代化、应急响应快速化、管理工作规范化、扑救工作科学化；森林草原防火信息指挥系统包括综合显示、视频会商、视频监控、语音调度、中央控制、综合调度系、地理信息、综合接入、计算机网络这些系统；

所述三维可视化综合研判和指挥系统用于在三维地图场景的基础上，集成森林草原防火所需的专题数据，实现所有防火相关要素的三维一张图展示；集成多通信手段将相关人员和设备位置显示到三维可视化指挥平台，并部署到移动端PAD上，通过该PAD实现三维可视化的综合研判和融合通信指挥。

更进一步地，所述防火信息指挥系统包括：

综合显示系统，用于显示视频、图像、文字等信息，是视频监控、视频会商、信息发布、火场指挥调度等系统的显示终端，包括大屏幕显示系统、投影系统、电视等设备；大屏幕显示系统包括大屏幕拼接墙、屏幕拼接器、高清视频矩阵等设备；投影系统包括投影仪和幕布，投影方式分为正投、背投、吊投、桌上；电视以液晶电视为主，可直接接入各种视频信息；

视频会商系统，用于召开视频会议，在发生火灾时以防火指挥中心为会场，进行火情会商和指挥调度；系统支持软硬结合的视频会议，将硬件视频会议的安全稳定性、易操作性以及良好的视频会议效果与软件视频会议强大的数据功能、移动性和可扩展性等相结合，组合成完整的视频会议解决方案；所述视频会商系统包括视频会议MCU、视频解码服务器、流媒体服务器、录播服务器、管理服务器及视频终端，所述视频会议MCU通过有线综合网分别连接视频解码服务器、流媒体服务器、录播服务器、管理服务器及视频终端；

视频监控系统，用于以森林现场图像采集为中心，以森林防火通信系统为传输平台，将光电转换技术、数字图像处理技术、通信网络技术、计算机软件技术这些综合应用于森林草原防火监控工作中，能够全天候、全方位、远距离地以高清晰度图像方式监控大范围的森林草原，把大面积的森林草原场景图像实时传输到防火指挥中心，实现防火人员在室内对野外的远距离集中监控；

综合调度系统，杨宏宇通过统一的中心管理平台，融合了指挥调度、视频会商、视频监控、语音调度、录音录像、电视墙多流输出这些功能；

中央控制系统，用于实现对声、光、电等各种设备进行集中管理和控制，操作员通过面板、触摸屏或无线遥控等设备，利用中央控制系统来控制投影仪、音视频矩阵、摄像机、功放、电动屏幕、三基色灯光、电话、电动窗帘这些设备；

地理信息系统，用于在电子地图的基础上，综合森林草原防火指挥调度、辅助决策、业务处理这些功能的应用系统，系统功能具体包括卫星热点管理、热点报警、热点查询、热点统计、火场定位、火情监测、火场态势标绘、火情预测、火险等级预报、扑火队伍跟踪、基础信息查询、案例分析；

信息安全保障系统，用于保证森林草原防火通信和信息指挥系统的高可用性和高可控性，包括物理安全、安全基础支撑、数据安全、计算环境安全、网络安全和安全管理；信息安全保障系统采用一体化集成设计原则进行配置。

更进一步地，所述地理信息系统包括服务器、数据库、电子地图、接口系统及业务应用系统，所述业务应用系统包括森林植被数据单元、扑火力量分布单元、重要目标及水源分布单元、卫星定位系统单元、火情监测信息单元、火场态势标绘单元、火险等级预报单元、队伍跟踪单元及案例分析系统单元；

森林植被数据单元，用于数据查询和地图检索查询；

数据查询主要是指在电子地图上进行数据查询，包括查询、浏览各类综合信息，包括如本地区的政治、经济、社会、自然、环境、地形、地貌、植被、交通、水系这些公共信息；

地图检索查询，根据需要，通过多种途径和方法调阅查找数据库中的地图及相关信息，根据地理坐标检索显示目标区域；根据经营管理单位检索显示目标区域，根据地名检索显示目标区域；根据系统提供的导航图确定显示目标区域；

扑火力量分布单元，用于在林火蔓延模拟结果基础之上，根据火灾情况与扑火需要，查询一定半径范围内的扑火力量和扑火物资；将查询半径范围内的扑火力量与扑火物资显示在图上，然后有选择性的进行最优路径分析；

重要目标及水源分布单元，用于重点防空区域设置和水源分布定位与查询，重点防空区域设置包括责任区域管理为管理者提供区域及巡查路线的管理功能，按照实际巡山区域设定区域，可在区域内指定护林员必须到达的巡查点，工作时是否按照要求到达指定的巡查点作为护林员工作完成的考核依据；区域管理的功能包括区域设定、区域删除、区域内部巡查点设定、区域内部巡查点删除以及越界报警；水源分布定位与查询用于充分了解地区的水源分布情况以及水源附近设施设备的分布情况；

卫星定位系统单元，用于卫星定位，输入火场的中心坐标，在图上进行定位，并查阅周围的相关信息；根据了望塔观测的方位和距离定位火点位置并以林火图标叠加于数字地图上；集成应用设备，支持对单个或多个设备进行实时定位，将设备的位置以特殊标志动态反映在电子地图上；

火情监测信息单元，用于火情监测信息，系统根据火险等级预报和火行为分析模型，结合当前火点的位置、风力、风向、温度、湿度、地表温度、植被这些信息动态推演计算火灾在一定时间内火蔓延的方向、面积、速度、强度以及直接侵害的区域；支持动态分析和预测火势蔓延的方向、火场面积、火场边界、火势蔓延速度这些功能；

火场态势标绘单元，用于火场态势标绘，根据扑火队伍行进方向、行进轨迹、扑救人员、车辆这些数据自动生成军标，并可查看扑救人员携带的扑火设备、防火物资；根据前方实时上报情况，在图上标绘隔离带、火场轮廓线、扑火队伍这些信息；

火险等级预报单元，用于火险等级查询管理，显示查询监测数据，在电子地图上显示火险等级、风速、气压、降雨量、温度、湿度这些专题图和气象站实时数据，系统可按时间段查询并动态回放；

队伍跟踪单元及案例分析系统单元，用于防火队伍跟踪和案例分析；所述防火队伍跟踪包括应急指挥者可查看其所属队伍、名称、电话这些信息；所述案例分析包括搜集整理森林防火历史数据，包括地形、建筑、道路、水源这些基础地理信息数据，卫星影像或航拍数据，林业小班数据；利用历史案例数据和火情因子采集分析器采集的气象信息对火灾的发展进行仿真模拟。

更进一步地，所述信息安全保障系统包括安全管理单元、网络安全单元、计算环境安全单元、数据安全单元、安全支撑环境单元及物理安全单元；

安全管理单元，用于权限管理；

网络安全单元，用于安全管理，提供边界高性能防火墙、入侵防护IPS、防病毒这些基础网络安全保护，同时针对网站业务的具体使用环境，具备海量异常流量检测和清洗，保障内部网络的访问流量的纯净；

计算环境安全单元，用于故障管理和配置管理；

数据安全单元，用于数据授权，防止侵入者在网络上发送错误信息；访问控制，控制对网络资源的访问；安全日志，对授权机制、访问控制的记录生成安全日志；数据备份恢复，对数据定期备份，确保第一时间进行恢复使用；

安全支撑环境单元，用于电子监控，对突发性异常事件的过程进行及时的监视和记忆，用以提供高效、及时地处理；

物理安全单元，用于环境安全，对自然灾害的抵抗程度，比如水灾火灾、漏电这些情况；设备安全，相关的网络设备，没有被破坏或者因为事物导致的硬件损坏；媒体安全，媒体的安全保管，防盗，防毁，防拷贝，防消磁。

更进一步地，所述三维可视化综合研判和指挥系统包括：

三维一张图展示平台，用于以基于高精度数字高程模型和高分辨率遥感影像数据生成的三维地图场景为基础，集成森林草原防火所需的所有森林草原资源专题数据、森林草原防火专题数据、救援队伍与物资等专题数据，形成防火资源一张图；通过地图全面监控前端设备实时运转状况，调取地图上任意地点实时视频，做到视频和地图实时联动，形成防火视频监控一张图；基于地图的空间分析技术、地图标绘技术，实现火情处置信息的上传下达，形成应急处置一张图；

三维可视化指挥平台，用于以防火三维一张图为基础支撑，集成视频会议系统、卫星vsat小站、卫星指挥车、卫星手机、卫星遥感监测系统、运营商手机等多通信手段，并基于北斗定位将相关人员和设备位置，显示到平台，并部署到移动端PAD上，通过该PAD的三维综合研判指挥系统，或任意一部可视电话机、指挥中心实现一键呼通任一视频分会场或卫星VSAT小站、卫星手机、对讲机及普通运营商手机，实现森林草原防火三维可视化的综合研判和融合通信指挥。

本发明的优点：

本发明围绕森林草原防火技术领域，一是在防火视频监控系统、视频会议系统、卫星应急通信系统、超短波对讲系统、卫星遥感监测系统、网络通信系统、地理信息系统、北斗通信系统等的基础上，多种通信手段融合，在平板移动端实现打通整合；二是利用高精度三维地图真实性、互动性强的特点，以高精度数字高程模型(DEM)和高分辨率遥感影像数据生成的三维地图场景为基础，集成所有的森林草原资源专题数据、森林草原防火专题数据库、救援队伍与物资等专题数据，实现所有防火相关要素的“三维一张图”展示，作为综合研判和指挥的三维可视化基础平台和融合通信的承载平台。

基于融合通信的三维可视化通信指挥系统，通过多种数据呈现形式展现多维度数据态势，把“实体空间”和“虚拟呈现”融合在一起，在“虚拟呈现”环境中利用三维可视化技术实现集成展示及更多的分析、模拟、推演、预警和监控功能，可对接各种森林草原防火应用系统平台(包括ERP系统、MES系统、WMS系统、工业物联网平台等)，综合一体化数据集成，全维度整合数据，使现场实时数据三维可视化呈现，实现设备状态可视化、人员状态可视化、信息事件可视化，把森林草原防火系统工作人员从繁杂的日常工作中解放出来，将更多的精力放到更重要的决策性工作中，极大提高了防火工作管理效率，帮助相关职能管理部门提升森林草原灾害防治能力。

以三维高精度地图为底图，支持国际先进的前沿技术，支持国际主流的SIP、H323、IAX、H.265等通信协议，具有良好的系统互联、联动的能力，除导航定位、路径选择等，还可与视频会议系统、视频监控系统、卫星通信系统、北斗定位系统、各种智能终端等融合、互联。

具有1000余个技术先进、调用简单的API，可根据用户的个性需求定制开发属于用户自己的应用系统。

灾情点自动报警显示卫星预警系统或视频监控系统发现灾情，监控摄像头自动联动、实时显示相关人员位置支持SIP、H323、IAX等国际标准协议，,可以和众多的音视频系统互通融合。

基于融合通信的三维可视化通信指挥系统应用到森林草原防火领域，将有效提升森林草原防火的通信保障能力，做到无信号森林草原盲区通信的所见即所得，从而保障无通信信号区域的防火能力，有效提高林草部门的防灾、减灾管理水平，保证森林草原资源及人民群众和扑火队员的安全，减少森林草原火灾对人们的生命财产安全造成的损失。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明的有线综合网结构图；

图2是本发明的通信一体化专网基站结构图；

图3是本发明的视频会商系统组成图；

图4是本发明的视频监控系统架构图；

图5是本发明的中央控制系统组成图；

图6是本发明的地理信息系统组成图；

图7是本发明的安全保障系统结构图；

图8是本发明的三维可视化指挥平台示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1至图8，一种基于融合通信的三维可视化通信指挥系统，包括通信融合系统和三维可视化通信指挥系统。

通信系统融合

综合利用多种通信手段，建立完善以固定通信网为基础，以车载、机械、移动通信设备为支撑，以便携式应用通信终端为补充的森林草原防火通信系统，确保火场指挥通信得到可靠保障；通过多通信手段融合技术，将森林草原防火通信系统中的各通信系统集成互通，共同构成完整的森林草原防火通信体系，确保通信联络的畅通，保障及时传达上级批示精神、上报林草火场最新信息和扑火作战指挥调度。

防火通信系统应用

森林草原防火通信系统主要由有线综合通信网、卫星通信系统、超短波通信网、短波通信网、机动通信系统、森林草原消防通信系统等组成，各通信系统在技术上各有优势、互为补充。

有线综合通信网

有线综合通信网是依托国家电子政务外网，或是利用国家林业局信息办专网、互联网以及其他公众网，建立的森林防火指挥中心地面专线网。卫星通信网可在卫星固定站接入有线网，机动通信系统可通过卫星通信网接入地面有线网，森林草原航空消防通信系统可在航站接入有线网，短波网可通过综合网管连接各级有线网络的多任务交换机，实现与有线网络的语音、数据、视频、图像的传输。有线综合通信网是森林草原防火中的基础网络，能够承载所有的业务，保障在林草防火日常业务、应急业务中传送语音、视频、图像、数据等信息。

根据现有网络资源，以电子政务网或林业专网为依托，以互联网、3G、4G为补充，加快各级指挥中心上下级联网建设，打牢防火通信和信息指挥系统基础，满足各级森林防火部门对高清视频、3图像传输等大数据业务的需求，实现各级网络结构的信息贯通、资源共享，可保障日常及扑救火灾时的指挥调度需要。

卫星通信系统

卫星通信利用人造地球卫星作为中继站转发通信信号，联络起两个或多个地球站进行通信。卫星通信所使用的电磁波频率处在微波的频率范围之内，具有容量大、覆盖面广、通信质量高和选站灵活的特点。在森林草原防火通信中，卫星通信和地面有线通信互为补充，是实现火场图像传输的重要手段。

森林草原防火卫星通信系统，主要包括VSAT卫星系统、海事卫星系统、北斗卫星系统。其中，VSAT卫星系统包括卫星固定站、车载站、便携站等，主要保障前线指挥部通信，可实时、高质量地传输火场的图像、语音、数据，便于领导及时了解火情和指挥扑救。海事卫星系统主要包括车载终端和卫星手持机，车载终端可提供中低质量的图像、语音、数据通信传输能力，卫星手持机可提供方便的语音通信能力，车载终端设备体积小、便于携带，卫星手持机也可随身携带，因此，海事卫星主要保障移动中通信，与VSAT卫星系统互为补充，互为备份。北斗卫星系统用于各种导航、定位，特别适用于森林草原防火工作，利用该系统提供的服务，可极大地提升森林防火通信系统的能力。

建立起以VSAT卫星系统为主，海事卫星系统为辅，北斗卫星系统为补充的卫星通信系统，可满足同时处置多个火场的通信保障需求，可实现扑火前指和各级指挥中心之间的多媒体通信，具有远程掌握火情、实时视频会商和调度指挥等功能。必要时可作为图像传输的备份手段，利用卫星线路召开视频会议，全面提升森林火灾处置能力。

超短波通信网

超短波通信是森林防火工作中主要的通信手段，具有组网快捷、性能可靠、机动灵活等优点。

目前，各地组建的森林草原防火超短波通信技术体制均为模拟制式，其网络简单、手段单一、功能不强，通信质量不高，难以保障火场通信容量大等实际需求。数字超短波通信技术采用了较先进的传输手段，能够保障扑救任务重的特大森林草原火灾的通信质量，随着技术的成熟，数字通信得到了快速普及。数字超短波通信网具有较大的灵活性，业务功能多，可采用面向专业调度的集群专网设计，同时也支持单基站模式下的应急语音调度和数据传输。

以超短波通信为基础，采用先进数字通信技术，综合运用现代无线通信、有线通信、卫星通信、短波通信和计算机网络技术及软件技术，重点解决林场到护林员、扑火前指到扑火队长(员)的通信，实现火灾现场从扑救人员、队伍到前线指挥部所需要的数字语音、数据、文件、短信、图像、GPS定位、数据查询等多种业务应用。建立一套技术先进、安全稳定、组网快捷、覆盖范围广泛的森林草原防火数字超短波通信网，并能与IP网络、有线电话、GSM、CDMA、卫星、短波电台等综合组网。

短波通信网

短波通信是无线电通信的一种，频率范围3兆赫～30兆赫。短波发射电波经电离层的反射到达接收设备，通信距离较远，而且不受地面障碍物阻挡，是远程通信的重要手段。在森林草原防火通信中，短波通信网由短波固定台、短波车载台、短波背负台等组成。短波固定台主要用于各级森林草原防火指挥中心，通过网关设备，可以将短波业务信息连接到有线网，通过有线网络进行传输。

短波车载台用于组成火场指挥通信中心或作移动通信使用，一般使用鞭形天线、半环天线和双极天线等；短波背负台主要用于火场语音通信，具有体积小、重量轻等特点，一般采用鞭形天线，利用地波进行近距离通信。短波通信网建设以网络和专向为主要形式，重点建设并配备车载台以及背负台。

建立森林草原防火短波通信网，确保在超短波网和公众网不能覆盖的地区仍能通过短波通信网进行通信，克服信道不稳定、干扰大、可靠性差等不足，实现森林防火信息的及时有效传输，使得短波通信能够在跨区域、长距离、大范围的森林草原防火工作中发挥有效作用。

机动通信系统

机动通信系统是指设置在森林草原防火车辆、飞机等运载工具上的通信系统。机动通信系统是相对于固定通信系统而言的，它能移动到所指定的任务位置并为各级防火部门提供指挥、控制和通信功能，通常也能够在运动中提供这些功能。机动通信系统与固定通信系统在功能上没有本质的区别。但是，由于机动通信系统是可移动的，其物理配置受到车辆和飞机等运载工具的空间限制，所以它的配置比固定通信系统更加灵活。

机动通信系统采用先进的车辆改装、卫星通信、无线通信、图像采集和传输、计算机通信、无线微波传输和图像处理等技术，组成一个功能完备的移动指挥中心，在扑火中机动灵活、快速反应，实现通信保障、指挥调度，图像采集传输功能，把现场情况通过车载卫星系统回传指挥中心，实现火场与指挥中心之间的远程图像监控、语音联络、数据查询。使指挥决策人员如临其境，及时获得火场信息，提高决策的准确性和及时性，为实现火场和指挥中心联动提供可靠的通信保障。通信车上具备卫星通信、地面无线通信等多种方式，各通信方式互为补充、备份，保证在任何情况下通信不中断，为顺利完成各项任务提供可靠的保障。

森林草原消防通信系统

森林草原消防通信系统根据森林草原防火的特点，综合利用各种有线、无线、卫星等各种通信手段，实现设备与火场之间指挥调度、视频图像等信息的传输，确保火场情况能实时上报，指挥命令能顺利下达，提高决策的准确性和及时性，提升防火的能力，为实现上级指挥中心对火场的实时指挥提供可靠的通信保障。

森林草原消防通信系统的建设目标是综合利用卫星、短波、超短波、地面有线通信等机动、固定骨干节点相配合的综合通信手段向护林站及各级森林防火指挥中心提供及时、准确、全面的火情信息，为迅速制定森林扑火行动方案、进行森林扑火行动提供有力保障，在电子信息系统的有力支撑下，完成火情侦察、人员物资输送等各项森林草原扑火任务，实现扑火指挥一体化。

多通信手段集成

通过通信融合技术，将森林草原防火通信系统各自标准的通信手段整合成通信行业标准的通信协议和音频视频的编解码技术，并将森林草原防火视频监控摄像头、视频会议终端、卫星手机、卫星vsat小站、卫星指挥车、北斗终端等不同的通信设备进行融合，使其任何一种通信设备都能利用标准的通信协议及音视频编解码技术和其它的通信设备进行语音或者视频的互通。

MESH技术

由于森林草原地处偏远，地理环境复杂，部署有线网络异常困难，现有通信基础设施覆盖范围和通信容量不能满足现代化的防火需求，而无线通信自组网拥有配置灵活、搭建快捷、抗毁性强、成本较低等特点，应用干森林草原防火可满足林业部门及安全管理部门的实际应用需求。采用行业前沿的MESH技术，不仅可在无线通信网络技术上实现新突破，还能根据林草火灾扑灭工作的实战需求增添多项新功能。

安装Mesh节点非常简单，将设备从包装盒里取出来，接上电源就行了。用户可以很容易增加新的节点来扩大无线网路的覆盖范围和网路容量。Mesh的设计目标就是将有线设备和有线AP的数量降至最低，因此大大降低了总拥有成本和安装时间，仅这一点带来的成本节省就是非常可观的。非视距传输(NLOS)，利用无线Mesh技术可以很容易实现配置，在室外和办公场所应用广泛。Mesh网路比单跳网路更加健壮，其不依赖于某一个单一节点的性能。在单跳网络中，如果某一节点出现故障，整个网路也就随之瘫痪。而在Mesh网路结构中，由于每个节点都有一条或几条传送数据的路径。如果最近的节点出现故障或者受到干扰，数据包将自动路由到备用路径继续进行传输，整个网路的运行不会受到影响。如果几个设备要同时访问网络，就可能产生通信拥塞并导致系统的运行速度降低。而在多跳网络中，设备可以通过不同的节点同时连接网络，因此不会导致系统性能的降低。Mesh网络还可提供更大的冗余机制和通信负载平衡功能。高带宽，无线通信的物理特性决定了通信传输的距离越短就越容易获得高带宽，因为随着无线传输距离的增加，各种干扰和其他导致数据丢失的因素随之增加。因此选择经多个短跳来传输数据将是获得更高网络带宽的一种有效方法。

通信一体化专网基站

通信一体化专网基站主要由基带处理单元(BBU)、射频单元(RRU)、核心网(EPC)以及指挥调度系统单元组成。该设备体积小、重量轻、低功耗、安装方便；支持LTE双流MIMO，具备高集成度、高性能、高带宽和灵活性强等特点。用于实现事故现场到前方指挥部的专网信号的快速覆盖，可应用于军警安防、抢险救灾等多种特种行业。

通信一体化专网基站采用基带射频一体化设计、集成核心网EPC功能，一个网元即可完成原来网络中eNodeB、MME、HSS、S-GW、P-GW等多个网元的功能。小巧轻便，可方便地安装在桌面、墙壁或屋顶等地方，快速实现专网覆盖；支持多种频点，可以根据客户需求进行软件更改；可通过在核心网侧增加调度服务器，以兼容的方式来扩展专业集群功能；采用专网传输，也可采用现有的宽带公网作为传输，灵活应用于各类场景中；通过标准S1接口与EPC连接、X2接口与同类基站连接，与其它基站共网管平台和EPC，无缝与现网融合；耗电低，可靠性强，系统集成度高。基站通信方式主要包括三个类别，分别是一体化便携专网基站+专网手机、一体化便携专网基站+CPE+摄录装置、一体化便携专网基站+CPE+MESH自组网/卫星网/4G公网+终端机等。

融合通信智能网关

融合通信智能网关采用先进的IP软交换技术，基于NGN网络架构设计，满足窄带、宽带、无线、有线等各种复杂的网络接入需求，满足模拟电话、IP电话、IP视频电话、对讲机、行业终端、布控球等多种终端设备接入，提供系统通信控制、媒体交换、协议控制和转换、音视频编解码、通信信令控制和转换、系统通信调用接口、语音视频业务处理等功能。具备语音融合(IP电话、模拟电话、运营商电话、卫星电话、广播系统、350M数字集群、公网集群等)，视频融合(公网集群终端视频、布控球视频、IP网络摄像头视频，28181视频对接等)，协议支持(SIP、GB28181、RTMP、7号SS7、PRI、一号R2、CAS、Q.SIG、V5.2、DPNSS、T30、T38)等融合能力。

融合通信交换一体设备以软交换和IP技术为基础，将业务、承载、接入分离，模块化部署，可灵活配置，方便扩展，可提供二次业务开发接口；具有多级冗余备份，关键设备双机热备，多路由及链路备份，确保任何环境和条件下通信可达；提供丰富的接入方式，具备强大的组网能力，业务功能多；将多种通信手段融合，实现全方位、一体化，多业务的融合通信调度；兼容性强，支持多种有/无线终端的接入，让沟通“无处不在，有求必应”，并提供专业的操作维护网管系统，实现系统运行状态实时监控，简化用户操作，提升用户体验；具备语音激活检测(VAD)、舒适噪音生成(CNG)、回声消除技术(G.168)等语音技术；能够完成窄带终端、宽带终端、模拟电话、数字电话等融合调度，并实现视频通话、视频回传、监控预览、定位跟踪等媒体调度。

融合通信一张网

融合计算机网络和通信网络在一个网络平台上，实现电话、传真、数据传输、音视频会议、呼叫中心、即时通信等众多应用服务。通过单呼、组呼、群呼为前端火灾处置人员进行组织调度；通过视频通信技术可将现场实时情况反馈给指挥中心。

一张网融合通信系统在满足网络传输要求的基础上，满足高清视频回传、大数据采集、AR远程辅助、无人机巡检、智能机器人、智能工作面等后期应用场景的网络需求。一张网融合通信系统建设，以智慧化森林草原防火应急指挥系统建设为出发点，从平台到传输再到终端，全方位采用最新的技术与设备，可实现有线传输的改造、无线传输的低延高速接入。在林草区域部署SPN技术，为智慧森林草原防火应急指挥系统建设提供传输保障，为森林草原防火终端提供高速、多连、低延的信号接入。一张网融合通信系统采用独特的公网专享+本地备份的网络架构，可实现多信号的综合覆盖；其具有高带宽、低延时、多连接等特性，适用于多种应用场景，可以支撑VR/4K/AGV等大带宽、低时延、多连接的应用；此外，可以为手机、AI摄像仪、巡检机器人等设备或采集的数据提供接入与传输服务，实现无线远程控制。

三维可视化通信指挥系统

结合利用高精度三维地图真实性、互动性强的特点，以基于高精度数字高程模型(DEM)和高分辨率遥感影像数据生成的三维地图场景为基础，集成所有的森林草原资源专题数据、森林草原防火专题数据库、救援队伍与物资等专题数据，实现所有防火相关要素的三维一张图展示，作为综合研判和指挥的三维可视化基础平台和融合通信的承载平台，并形成森林草原防火三维可视化通信指挥系统。

防火信息指挥系统

围绕森林草原防火指挥调度、应急处置、防火值班等关键环节，建立贯通的林草防火指挥调度体系，建成可靠高效的应急处置平台，全面提升指挥调度能力，实现森林草原火灾防控现代化、应急响应快速化、管理工作规范化、扑救工作科学化。森林草原防火信息指挥系统包括综合显示、视频会商、视频监控、语音调度、中央控制、综合调度系、地理信息、综合接入、计算机网络等系统。

综合显示系统

综合显示系统用以显示视频、图像、文字等信息，是视频监控、视频会商、信息发布、火场指挥调度等系统的显示终端，包括大屏幕显示系统、投影系统、电视等设备。大屏幕显示系统包括大屏幕拼接墙、屏幕拼接器、高清视频矩阵等设备；投影系统包括投影仪和幕布，投影方式分为正投、背投、吊投、桌上；电视以液晶电视为主，可直接接入各种视频信息。各级指挥中心根据面积大小，配置大屏幕显示系统、投影系统和电视。为方便使用，可同时配置，也可配置其中一两种。支持各类视频信息综合显示，支持视频信息自由切换，支持任意屏开窗显示、任意组合拼接以及开窗跨屏漫游。

视频会商系统

视频会商系统主要用于召开视频会议，在发生火灾时以防火指挥中心为会场，进行火情会商和指挥调度。系统支持软硬结合的视频会议，将硬件视频会议的安全稳定性、易操作性以及良好的视频会议效果与软件视频会议强大的数据功能、移动性和可扩展性等相结合，优势互补，组合成完整的视频会议解决方案。

视频会商系统可通过硬件设备或软件系统来实现，硬件设备包括多点控制单元(MCU)和终端，软件系统包括视频会议终端平台和视频会议终端软件，可与硬件视频会商系统互为备份。各级指挥中心根据实际需求配置硬件MCU，并选择相应硬件会议终端以及软件会议终端的数量，此外还须配置流媒体服务器、录播服务器、存储服务器和视频解码器等辅助设备。视频会商系统可实现各级指挥中心的视频会商，实现视频图像实时接入森林防火指挥调度中心，集视音频交互、视频调度、应急指挥于一体。

视频监控系统

视频监控系统是一个森林草原防火数字化、网络化工程，它以森林现场图像采集为中心，以森林防火通信系统为传输平台，将光电转换技术、数字图像处理技术、通信网络技术、计算机软件技术等综合应用于森林草原防火监控工作中，能够全天候、全方位、远距离地以高清晰度图像方式监控大范围的森林草原，把大面积的森林草原场景图像实时传输到防火指挥中心，实现防火人员在室内对野外的远距离集中监控。

视频监控系统主要运用视频监控技术、网络传输技术、GIS地理信息技术和图像智能识别技术等；系统通过超低照度透雾摄像机、非制冷红外热成像仪、可回传角度的数字变速云台、电动长焦透雾镜头、高效的视频图像传输技术等一系列先进的监控设备实现对森林防火全天候的远程监控，可快速准确实时地监控林火情况。视频监控系统主要由前端视频采集子系统、网络传输子系统和野外供电子系统等部分组成。监控视频信息通过有线综合网传输到各级指挥中心，通过综合显示系统予以展示。建立科学有效的森林防火视频监控系统，可进一步强化森林防火监测体系建设，不断提高森林防火现代化水平。

综合调度系统

综合调度系统通过统一的中心管理平台，融合了指挥调度、视频会商、视频监控、语音调度、录音录像、电视墙多流输出等功能。调度台内置通信调度控制软件，对综合调度系统进行整体调度控制，是综合调度系统的核心管理控制设备。可以通过大屏幕触摸屏，以图形化方式对综合调度系统中的众多业务模块进行管理、调度。

通过综合调度系统，只需在综合调度台上便可方便完成指挥调度、视频监控、视频会议、语音电话、录音录像、电视墙多流显示等众多业务功能的统一管理、操作。无需分开登录多台设备，降低了操作复杂度。语音调度由调度台和录制、存储设备等组成，实现正常电话的调度以及录音和话单的查询。各级指挥中心根据内部视频会商、视频监控、语音调度系统的实施情况来选择配置相应的综合调度系统。综合调度系统能有效管理、调度各种类型通讯终端，实现视频会商、视频监控、语音调度等的无缝融合通信。

中央控制系统

中央控制系统能实现对声、光、电等各种设备进行集中管理和控制，操作员可以通过面板、触摸屏或无线遥控等设备，利用中央控制系统来控制投影仪、音视频矩阵、摄像机、功放、电动屏幕、三基色灯光、电话、电动窗帘等设备。

中央控制系统一般由用户界面、中央控制主机、各类控制接口和受控设备组成。操作员通过用户界面和中央控制主机，控制和管理灯光、电源、视频、屏幕等设备。中央控制主机预留接口，在需要添加控制设备时按需接入。在各级指挥中心配置中央控制系统，实现对各类设备的集中控制。此外，可根据需要合理配置触摸屏、手持式控制面板、遥控器等操作控制设备。中央控制系统能够实现对摄像设备、显示设备、音响设备、播放设备、灯光、窗帘、电源等系统的集中控制，提升对各系统的控制和管理能力。

地理信息系统

地理信息系统是在电子地图的基础上，综合了森林草原防火指挥调度、辅助决策、业务处理等功能的应用系统。系统功能具体包括卫星热点管理、热点报警、热点查询、热点统计、火场定位、火情监测、火场态势标绘、火情预测、火险等级预报、扑火队伍跟踪、基础信息查询、案例分析等。地理信息系统依托有线综合网，由服务器、数据库、电子地图、接口系统、业务应用等部分组成，各级地理信息系统配置相应的电子地图和二维、三维数据信息，并根据实际的业务需要，自主配置接口系统和业务应用模块。将地理信息技术运用到森林草原防火实践，达到可以查询、检索森林草原资源和森林草原防火数据，可以实时汇总、直观反映森林草原火险情况和卫星监测热点信息，可以标注火场实况、火情发展势态和扑火队伍布局，在系统中直观地反映出火情发展变化势态和扑火队伍布局情况的水平，增强扑火指挥决策的科学性，为指挥辅助决策提供技术支撑。

所述地理信息系统包括服务器、数据库、电子地图、接口系统及业务应用系统，所述业务应用系统包括森林植被数据单元、扑火力量分布单元、重要目标及水源分布单元、卫星定位系统单元、火情监测信息单元、火场态势标绘单元、火险等级预报单元、队伍跟踪单元及案例分析系统单元；

森林植被数据单元，用于数据查询和地图检索查询；数据查询主要是指在电子地图上进行数据查询，包括以下功能：查询、浏览各类综合信息。如本地区的政治、经济、社会、自然、环境、地形、地貌、植被、交通、水系等公共信息；

地图检索查询

根据需要，有多种途径和方法调阅查找数据库中的地图及相关信息。

可根据地理坐标检索显示目标区域；

可根据经营管理单位检索显示目标区域，

可根据地名检索显示目标区域；

可根据系统提供的导航图确定显示目标区域。

扑火力量分布单元

扑火力量分布：主要涉及到火场、道路、扑火力量驻地、扑火设施、水系等方面。在林火蔓延模拟结果基础之上，根据火灾情况与扑火需要，查询一定半径范围内的扑火力量和扑火物资。将查询半径范围内的扑火力量与扑火物资显示在图上，然后有选择性的进行最优路径分析。

利用系统空间定位与查询可充分了解火场周围地区的道路交通情况以及火源附近扑火队伍的分布情况，根据阻碍系数层分析和最短路径分析，对扑火队伍行进的路线、扑火队伍的选派、各扑火队伍突入火场的行进方向等经过计算、决策得到扑救方案，为用户制订最终扑救方案提供决策依据。指挥调度包括扑火指挥、图上信息查询、前线指挥功能和移动目标管理。

重要目标及水源分布单元

重点防空区域设置：责任区域管理为管理者提供区域及巡查路线的管理功能，可以按照实际巡山区域设定区域，可在区域内指定护林员必须到达的巡查点，工作时是否按照要求到达指定的巡查点作为护林员工作完成的考核依据。区域管理的功能包括区域设定、区域删除、区域内部巡查点设定、区域内部巡查点删除以及越界报警。

水源分布：水源分布定位与查询可充分了解地区的水源分布情况以及水源附近设施设备的分布情况。

卫星定位系统单元

卫星定位：输入火场的中心坐标，在图上进行定位，并查阅周围的相关信息。

根据了望塔观测的方位和距离定位火点位置并以林火图标叠加于数字地图上。可集成应用设备，支持对单个或多个设备进行实时定位，将设备的位置以特殊标志动态反映在电子地图上。方便监控者准确知道每个设备，也即手持该设备的护林员、防火调度人员当前所处的位置。

火情监测信息单元

火情监测信息：系统根据火险等级预报和火行为分析模型，结合当前火点的位置、风力、风向、温度、湿度、地表温度、植被等信息动态推演计算火灾在一定时间内火蔓延的方向、面积、速度、强度以及直接侵害的区域；支持动态分析和预测火势蔓延的方向、火场面积、火场边界、火势蔓延速度等功能。

火场态势标绘单元

态势标绘：根据扑火队伍行进方向、行进轨迹、扑救人员、车辆等数据自动生成军标，并可查看扑救人员携带的扑火设备、防火物资。根据前方实时上报情况，在图上标绘隔离带、火场轮廓线、扑火队伍等信息。

应急指挥人员在电子地图上可自动(或手动)标绘火场态势图，即绘制火点、火线、火场、防火隔离带、军标等元素，按火场的发展实况绘制不同图形，添加标题及注释等生成灭火指挥态势标绘地形图，形成指挥方案，并保存。

支持对标绘的火场态势图进行编辑、旋转等操作。同时系统会自动将标绘的火场态势图上传回指挥中心，辅助应急指挥者火场指挥决策，提高工作效率。

点击进入“态势标绘”功能界面，自动显示火点位置信息(也可手动绘制火点)，在电子地图上进行火灾应急的处置标绘过程(如队伍信息等标绘)，标绘的结果以列表的形式显示。系统支持查看火点附近一定范围内的地物、地貌信息。

对火灾进行态势标绘等功能需选择要进行处置的火灾，并对火灾可进行位置定位。

火场标绘标注着整个火灾发展过程中的敌情、我情和现场环境的变化过程，用户按照指定的样式，直接在绘制图层上绘制添加、修改、删除，箭头、旗帜、集结区、火线、文本、火点等图形元素，并能对已经绘制完成的一系列图形进行历史回放，并在系统里绘制的每个符号都需有其所代表的实物在火灾发展过程中存在的起止时间。火场标绘具备按火灾发展过程的历史回放功能。

火险等级预报单元

火险等级查询管理：显示查询监测数据，在电子地图上显示火险等级、风速、气压、降雨量、温度、湿度等专题图和气象站实时数据，系统可按时间段查询并动态回放。

具备从外网气象局(实时)、内网气象站(实时)或界面输入三种途径接收气象数据的能力。具备按区域(按行政区划或林相区划等地里片区)计算火险等级，并且输出火险专题图和报表的功能。

队伍跟踪单元及案例分析系统单元

防火队伍跟踪：应急指挥者可查看其所属队伍、名称、电话等信息。

以列表形式查看应急指挥队伍，显示字段包括人员名称、所属队伍、职务、手机号码、位置坐标，也可以根据人员姓名或队名名称进行精确查询，查询结果以列表显示。

防火队伍所含所有数据均按照省-市-县-乡四级管理，并具有精确坐标信息，都在电子地图上通过不同的图层显示；

案例分析：搜集整理森林防火历史数据，包括地形、建筑、道路、水源等基础地理信息数据，卫星影像或航拍数据，林业小班数据等。

可利用历史案例等数据和火情因子采集分析器采集的气象信息对火灾的发展进行仿真模拟，确定未来火灾的范围供决策者进行参考，以便制定合理的防火决策。

信息安全保障系统

以信息安全保障理论为指导，针对可能遇到的各种安全威胁和风险，采取行之有效的安全措施，保证森林草原防火通信和信息指挥系统的高可用性和高可控性，确保信息系统能够安全、稳定、可靠地运行。

信息安全保障系统由物理安全、安全基础支撑、数据安全、计算环境安全、网络安全和安全管理六部分组成。信息安全保障系统采用一体化集成设计原则进行配置，尽可能减少安全防护设备的数量，尽可能使用一种安全防护设备完成多种安全防护功能，同时做到各级网络中设备标准统一、接口统一、型号统一以便减少设备维护的成本。在统一规划和部署下，建立统一的安全保障措施。

所述信息安全保障系统包括安全管理单元、网络安全单元、计算环境安全单元、数据安全单元、安全支撑环境单元及物理安全单元。

安全管理单元

权限管理：系统实行操作权限管理，按实际的管理架构对每个用户赋予不同权限等级；系统登录、操作都需要进行权限查验；

系统所有重要操作,如登录、控制、退出、报警确认等，均有操作记录，系统可对操作记录进行查询和统计，所有操作记录具有不可删除和不可更改性；

有网络安全保护，保证系统数据和信息不被窃取和破坏；

系统保存的所有重要数据，包括用户信息、报警信息、操作记录、日志等，具有不可删除和不可更改性；

网络安全单元

安全管理：提供边界高性能防火墙、入侵防护(IPS)、防病毒等基础网络安全保护，同时针对网站业务的具体使用环境，具备海量异常流量检测和清洗，保障内部网络的访问流量的纯净。

计算环境安全单元

故障管理：故障管理是网络管理中最基本的功能之一。用户都希望有一个可靠的计算机网络。当网络中某个组成失效时,网络管理器必须迅速查找到故障并及时排除。通常不大可能迅速隔离某个故障,因为网络故障的产生原因往往相当复杂,特别是当故障是由多个网络组成共同引起的。在此情况下,一般先将网络修复,然后再分析网络故障的原因。分析故障原因对于防止类似故障的再发生相当重要。网络故障管理包括故障检测、隔离和纠正三方面。

配置管理：配置管理同样相当重要。它初始化网络、并配置网络,以使其提供网络服务。配置管理是一组对辨别、定义、控制和监视组成一个通信网络的对象所必要的相关功能,目的是为了实现某个特定功能或使网络性能达到最优。

数据安全单元

数据授权：防止侵入者在网络上发送错误信息。

访问控制：控制对网络资源的访问。

安全日志:对授权机制、访问控制的记录生成安全日志。

数据备份恢复：对数据定期备份，确保第一时间进行恢复使用。

安全支撑环境单元

电子监控：对突发性异常事件的过程进行及时的监视和记忆，用以提供高效、及时地处理。

物理安全单元

环境安全：对自然灾害的抵抗程度，比如水灾火灾、漏电等等情况。

设备安全：相关的网络设备等，没有被破坏或者因为事物等导致的硬件损坏。

媒体安全：媒体的安全保管。防盗，防毁，防拷贝，防消磁等。

在网络之间部署网络边界防护设备，保障网络传输安全；在计算环境中采用多种安全保障措施，保障各种应用的安全；同时，采用专用的数据安全防护措施保障数据安全。信息安全保障系统建设从森林草原防火通信和信息指挥系统整个系统的安全体系结构出发，综合考虑所采用信息技术的各种实体和各个环节，综合使用不同层次的不同安全手段。同时，信息安全保障系统有一定的灵活性来应对全国森林防火通信和信息指挥系统在实施过程中结构和配置的变化，做到层次性、体系性，既有利于系统的安全，又有利于系统的扩展。

三维可视化综合研判和指挥

在三维地图场景的基础上，集成森林草原防火所需的专题数据，实现所有防火相关要素的三维一张图展示；在此基础上，集成多通信手段将相关人员和设备位置显示到三维可视化指挥平台，并部署到移动端PAD上，通过该PAD实现三维可视化的综合研判和融合通信指挥。

三维一张图展示平台

以基于高精度数字高程模型(DEM)和高分辨率遥感影像数据生成的三维地图场景为基础，集成森林草原防火所需的所有森林草原资源专题数据、森林草原防火专题数据、救援队伍与物资等专题数据，形成防火资源“一张图”；通过地图全面监控前端设备实时运转状况，调取地图上任意地点实时视频，做到视频和地图实时联动，形成防火视频监控“一张图”；基于地图的空间分析技术、地图标绘技术，实现火情处置信息的上传下达，形成应急处置“一张图”。

使用“卫星遥感+无人机拍摄”的方式，建立林草区三维模型，录入卫星遥感数据，可通过卫星遥感数据逐年分析变化情况；建立森林草原资源空间信息查询、编辑、空间属性一体化数据库，包括行政区划、水系河流、交通道路、消防队伍、森林资源、草原资源、防火设施等基础数据；构建全三维场景，供林草区管理人员常态管理和火灾时指挥人员直观指挥调度。防火三维一张图展示采用三维引擎技术，直接调用OpenGL函数库，不针对硬件特性建设，不依赖其他第三方开发平台；

系统加载速度快，海量数据加载无需等待，满足日常规划工作对数据进行高效、安全访问的需要；

数据扩张性强，系统特有的数据处理能力，支持无限制数据量的扩张；三维仿真，指标互动实现二、三维数据叠加一体化，具有三维仿真、属性指标动态更新等特点；将基础地理信息数据和各类规划成果进行入库，实现各类信息的查询、分析、管理及建设项目辅助决策，为规划编制、规划审批、规划管理提供切实可行的技术支持。

防火三维一张图以“平台+终端”的模式，打通固定作战平台到森林草原防灭火一线的最后一公里，全面提升森林草原防火信息化作战指挥效能。“一张图”构建了一个“大整合、高共享、流程化”的平台，将相互独立的防火信息系统整合为森林草原防火综合研判和指挥的三维可视化基础平台。通过平台的建设，实现覆盖防火责任区，联通前沿指挥部、指挥所、现场巡查人员及社会防控面力量等关键环节，应用卫星通信及导航定位、三维仿真及物联网等技术，构建集数据、图像、视频通信于一体的通信网络，实现警情定位管理、通信调度、现场指挥、辅助决策支持等功能，实现根据警情需求对森林草原防火作战力量进行合理高效优化集结与调配，初步形成人员编组、车辆编队、战斗编成的防火作战模式，全面提升森林草原消防队伍反应能力和作战能力，推动林草消防信息化建设跨上一个新台阶。

三维可视化指挥平台

三维可视化指挥平台以防火三维“一张图”为基础支撑，集成视频会议系统、卫星vsat小站、卫星指挥车、卫星手机、卫星遥感监测系统、运营商手机等多通信手段，并基于北斗定位将相关人员(前线指挥人员、巡视人员、扑火队员等)和设备(指挥车、单兵设备等)位置，显示到平台，并部署到移动端PAD上，通过该PAD的三维综合研判指挥系统，或任意一部可视电话机、指挥中心实现一键呼通任一视频分会场或卫星VSAT小站、卫星手机、对讲机及普通运营商手机，从而真正实现森林草原防火三维可视化的综合研判和融合通信指挥。

平台通过一体化监测、通信传输、三维展示、会商与态势指挥等系统，实现森林草原火情综合指挥调度和科学决策支持，为灾后损失评估提供关键数据：

(1)平台作为服务器端，对多源数据展开分析处理，运用对空间信息数据的切割和析取，支持网络传输，为移动单元提供强大的数据分析和处理能力支持。当三维界面的视角调至90度俯视后，即可任意切割所选择区域，完成该区域的空间矢量、栅格数据以及相关属性数据的提取和分析

工作。

(2)平台融合风力、风向等气象因素，植被、地形和地貌等自然因素，壕沟和栅栏等人工阻隔物因子，基于林草火灾蔓延模型模拟出设定时间及区域内的林草火灾蔓延时空状态，并自动评估蔓延结果的可信率；可查询过火面积内的森林资源数据、高压线、油库等重要信息，为扑火决策提

供重要的技术支撑。

(3)平台配合应急抢险和指挥车辆的GPS等智能终端设备，结合WEBGIS系统，提供车辆或者人员定位、指令下达、告警上传、历史轨迹查询、视频信息上传和实时语音通话等服务，通过车载电话实现实时抢险调度，并可以与指挥中心保持双向联系，便于指挥中心统筹调度。

(4)平台通过对火灾发生前、火灾发生后、生长季末期的高分系列遥感影像辐射定标、正射校正、几何校正等图像预处理工作，从灾后影像中通过目标监测分析方法获取火场过火区范围，结合从火灾现场反馈的视频资料、灾前影像中获取的植被类型专题图，从而求得不同植被类型的过火区面积；采用深度学习算法，运用燃烧面积指数(BAI)求得过火区林地烧伤等级，获取火区价值损失及灾后植被恢复情况评估。

(5)平台具有指挥中心、前线指挥所、扑火队伍三方信息互动(包括音频、视频、位置信息、物联网数据信息等全面的信息互动)功能，能够与前端语音/视频通话，查看实时执法视频，推演展示扑火线路，标注行进轨迹，生成有针对性的扑火方案，并根据火情在地图中的推演，实时对车辆、人员进行指挥调度。

森林草原防火三维可视化指挥平台的建设，能够全面提高森林草原火灾预防、火情控制、灾后评估等方面的能力，大力提升森林防火技术水平。

本发明基于融合通信的三维可视化通信指挥系统，通过多种数据呈现形式展现多维度数据态势，把“实体空间”和“虚拟呈现”融合在一起，在“虚拟呈现”环境中利用三维可视化技术实现集成展示及更多的分析、模拟、推演、预警和监控功能，可对接各种森林草原防火应用系统平台(包括ERP系统、MES系统、WMS系统、工业物联网平台等)，综合一体化数据集成，全维度整合数据，使现场实时数据三维可视化呈现，实现设备状态可视化、人员状态可视化、信息事件可视化，把森林草原防火系统工作人员从繁杂的日常工作中解放出来，将更多的精力放到更重要的决策性工作中，极大提高了防火工作管理效率，帮助相关职能管理部门提升森林草原灾害防治能力。

以三维高精度地图为底图，支持国际先进的前沿技术，支持国际主流的SIP、H323、IAX、H.265等通信协议，具有良好的系统互联、联动的能力，除导航定位、路径选择等，还可与视频会议系统、视频监控系统、卫星通信系统、北斗定位系统、各种智能终端等融合、互联。具有1000余个技术先进、调用简单的API，可根据用户的个性需求定制开发属于用户自己的应用系统。

灾情点自动报警显示卫星预警系统或视频监控系统发现灾情，监控摄像头自动联动、实时显示相关人员位置支持SIP、H323、IAX等国际标准协议，可以和众多的音视频系统互通融合。

基于融合通信的三维可视化通信指挥系统应用到森林草原防火领域，将有效提升森林草原防火的通信保障能力，做到无信号森林草原盲区通信的所见即所得，从而保障无通信信号区域的防火能力，有效提高林草部门的防灾、减灾管理水平，保证森林草原资源及人民群众和扑火队员的安全，减少森林草原火灾对人们的生命财产安全造成的损失。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于融合通信的三维可视化通信指挥系统，其特征在于，包括通信融合系统和三维可视化通信指挥系统，

所述通信融合系统利用多种通信手段，建立完善以固定通信网为基础，以车载、机械、移动通信设备为支撑，以便携式应用通信终端为补充的森林草原防火通信系统，用于保障火场指挥通信可靠；通过多通信手段融合技术，将森林草原防火通信系统中的各通信系统集成互通，共同构成完整的森林草原防火通信体系，确保通信联络的畅通，用于保障及时传达上级批示精神、上报林草火场最新信息和扑火作战指挥调度；

所述三维可视化通信指挥系统结合利用高精度三维地图真实性、互动性强的特点，以基于高精度数字高程模型和高分辨率遥感影像数据生成的三维地图场景为基础，集成所有的森林草原资源专题数据、森林草原防火专题数据库、救援队伍与物资这些专题数据，用于所有防火相关要素的三维一张图展示，作为综合研判和指挥的三维可视化基础平台和融合通信的承载平台，并形成森林草原防火三维可视化通信指挥系统。

2.根据权利要求1所述的基于融合通信的三维可视化通信指挥系统，其特征在于，所述通信融合系统包括防火通信应用系统和多通信手段集成系统；

所述防火通信应用系统用于森林草原防火通信系统主要由有线综合通信网、卫星通信系统、超短波通信网、短波通信网、机动通信系统、森林草原消防通信系统；

所述多通信手段集成系统用于通过通信融合技术，将森林草原防火通信系统各自标准的通信手段整合成通信行业标准的通信协议和音频视频的编解码技术，并将森林草原防火视频监控摄像头、视频会议终端、卫星手机、卫星vsat小站、卫星指挥车、北斗终端这些不同的通信设备进行融合，使其任何一种通信设备都能利用标准的通信协议及音视频编解码技术和其它的通信设备进行语音或者视频的互通。

3.根据权利要求2所述的基于融合通信的三维可视化通信指挥系统，其特征在于，所述防火通信应用系统包括：

有线综合通信网，用于森林草原防火中的基础网络，能够承载所有的业务，保障在林草防火日常业务、应急业务中传送语音、视频、图像、数据这些信息；

所述有线综合通信网包括路由器、综合网关、综合调度系统及服务器，所述路由器、综合网关、综合调度系统及服务器，所述综合调度系统分别连接语音网关、监控系统及视频调度；

卫星通信系统，用于利用人造地球卫星作为中继站转发通信信号，联络起两个或多个地球站进行通信；

超短波通信网，用于以超短波通信为基础，采用先进数字通信技术，综合运用现代无线通信、有线通信、卫星通信、短波通信和计算机网络技术及软件技术，重点解决林场到护林员、扑火前指到扑火队长的通信，实现火灾现场从扑救人员、队伍到前线指挥部所需要的数字语音、数据、文件、短信、图像、GPS定位、数据查询这些多种业务应用；

短波通信网，由短波固定台、短波车载台、短波背负台等组成；短波固定台主要用于各级森林草原防火指挥中心，通过网关设备，可以将短波业务信息连接到有线网，通过有线网络进行传输；短波车载台用于组成火场指挥通信中心或作移动通信使用；短波背负台主要用于火场语音通信，利用地波进行近距离通信；

机动通信系统，用于实现通信保障、指挥调度，图像采集传输功能，把现场情况通过车载卫星系统回传指挥中心，实现火场与指挥中心之间的远程图像监控、语音联络、数据查询，使指挥决策人员如临其境，及时获得火场信息；

森林草原消防通信系统，用于综合利用各种有线、无线、卫星等各种通信手段，实现设备与火场之间指挥调度、视频图像等信息的传输。

4.根据权利要求2所述的基于融合通信的三维可视化通信指挥系统，其特征在于，所述多通信手段集成系统包括：

MESH模块，用于通过无线通信网络进行通信，据林草火灾扑灭工作要求添加新的功能；

通信一体化专网基站，主要由基带处理单元BBU、射频单元RRU、核心网EPC以及指挥调度系统单元组成，用于实现事故现场到前方指挥部的专网信号的快速覆盖；

融合通信智能网关，用于采用IP软交换技术，基于NGN网络架构设计，满足窄带、宽带、无线、有线等各种复杂的网络接入需求，满足模拟电话、IP电话、IP视频电话、对讲机、行业终端、布控球这些终端设备接入，提供系统通信控制、媒体交换、协议控制和转换、音视频编解码、通信信令控制和转换、系统通信调用接口、语音视频业务处理这些功能；

融合通信一张网，用于融合计算机网络和通信网络在一个网络平台上，实现电话、传真、数据传输、音视频会议、呼叫中心、即时通信这些应用服务；通过单呼、组呼、群呼为前端火灾处置人员进行组织调度；通过视频通信技术可将现场实时情况反馈给指挥中心。

5.根据权利要求1所述的基于融合通信的三维可视化通信指挥系统，其特征在于，所述三维可视化通信指挥系统包括防火信息指挥系统和三维可视化综合研判和指挥系统；

所述防火信息指挥系统用于围绕森林草原防火指挥调度、应急处置、防火值班等关键环节，建立贯通的林草防火指挥调度体系，建成可靠高效的应急处置平台，全面提升指挥调度能力，实现森林草原火灾防控现代化、应急响应快速化、管理工作规范化、扑救工作科学化；森林草原防火信息指挥系统包括综合显示、视频会商、视频监控、语音调度、中央控制、综合调度系、地理信息、综合接入、计算机网络这些系统；

所述三维可视化综合研判和指挥系统用于在三维地图场景的基础上，集成森林草原防火所需的专题数据，实现所有防火相关要素的三维一张图展示；集成多通信手段将相关人员和设备位置显示到三维可视化指挥平台，并部署到移动端PAD上，通过该PAD实现三维可视化的综合研判和融合通信指挥。

6.根据权利要求5所述的基于融合通信的三维可视化通信指挥系统，其特征在于，所述防火信息指挥系统包括：

综合显示系统，用于显示视频、图像、文字等信息，是视频监控、视频会商、信息发布、火场指挥调度等系统的显示终端，包括大屏幕显示系统、投影系统、电视等设备；大屏幕显示系统包括大屏幕拼接墙、屏幕拼接器、高清视频矩阵等设备；投影系统包括投影仪和幕布，投影方式分为正投、背投、吊投、桌上；电视以液晶电视为主，可直接接入各种视频信息；

视频会商系统，用于召开视频会议，在发生火灾时以防火指挥中心为会场，进行火情会商和指挥调度；系统支持软硬结合的视频会议，将硬件视频会议的安全稳定性、易操作性以及良好的视频会议效果与软件视频会议强大的数据功能、移动性和可扩展性等相结合，组合成完整的视频会议解决方案；所述视频会商系统包括视频会议MCU、视频解码服务器、流媒体服务器、录播服务器、管理服务器及视频终端，所述视频会议MCU通过有线综合网分别连接视频解码服务器、流媒体服务器、录播服务器、管理服务器及视频终端；

视频监控系统，用于以森林现场图像采集为中心，以森林防火通信系统为传输平台，将光电转换技术、数字图像处理技术、通信网络技术、计算机软件技术这些综合应用于森林草原防火监控工作中，能够全天候、全方位、远距离地以高清晰度图像方式监控大范围的森林草原，把大面积的森林草原场景图像实时传输到防火指挥中心，实现防火人员在室内对野外的远距离集中监控；

综合调度系统，杨宏宇通过统一的中心管理平台，融合了指挥调度、视频会商、视频监控、语音调度、录音录像、电视墙多流输出这些功能；

中央控制系统，用于实现对声、光、电等各种设备进行集中管理和控制，操作员通过面板、触摸屏或无线遥控等设备，利用中央控制系统来控制投影仪、音视频矩阵、摄像机、功放、电动屏幕、三基色灯光、电话、电动窗帘这些设备；

地理信息系统，用于在电子地图的基础上，综合森林草原防火指挥调度、辅助决策、业务处理这些功能的应用系统，系统功能具体包括卫星热点管理、热点报警、热点查询、热点统计、火场定位、火情监测、火场态势标绘、火情预测、火险等级预报、扑火队伍跟踪、基础信息查询、案例分析；

信息安全保障系统，用于保证森林草原防火通信和信息指挥系统的高可用性和高可控性，包括物理安全、安全基础支撑、数据安全、计算环境安全、网络安全和安全管理；信息安全保障系统采用一体化集成设计原则进行配置。

7.根据权利要求6所述的基于融合通信的三维可视化通信指挥系统，其特征在于，所述地理信息系统包括服务器、数据库、电子地图、接口系统及业务应用系统，所述业务应用系统包括森林植被数据单元、扑火力量分布单元、重要目标及水源分布单元、卫星定位系统单元、火情监测信息单元、火场态势标绘单元、火险等级预报单元、队伍跟踪单元及案例分析系统单元；

森林植被数据单元，用于数据查询和地图检索查询；

数据查询主要是指在电子地图上进行数据查询，包括查询、浏览各类综合信息，包括如本地区的政治、经济、社会、自然、环境、地形、地貌、植被、交通、水系这些公共信息；

地图检索查询，根据需要，通过多种途径和方法调阅查找数据库中的地图及相关信息，根据地理坐标检索显示目标区域；根据经营管理单位检索显示目标区域，根据地名检索显示目标区域；根据系统提供的导航图确定显示目标区域；

扑火力量分布单元，用于在林火蔓延模拟结果基础之上，根据火灾情况与扑火需要，查询一定半径范围内的扑火力量和扑火物资；将查询半径范围内的扑火力量与扑火物资显示在图上，然后有选择性的进行最优路径分析；

重要目标及水源分布单元，用于重点防空区域设置和水源分布定位与查询，重点防空区域设置包括责任区域管理为管理者提供区域及巡查路线的管理功能，按照实际巡山区域设定区域，可在区域内指定护林员必须到达的巡查点，工作时是否按照要求到达指定的巡查点作为护林员工作完成的考核依据；区域管理的功能包括区域设定、区域删除、区域内部巡查点设定、区域内部巡查点删除以及越界报警；水源分布定位与查询用于充分了解地区的水源分布情况以及水源附近设施设备的分布情况；

卫星定位系统单元，用于卫星定位，输入火场的中心坐标，在图上进行定位，并查阅周围的相关信息；根据了望塔观测的方位和距离定位火点位置并以林火图标叠加于数字地图上；集成应用设备，支持对单个或多个设备进行实时定位，将设备的位置以特殊标志动态反映在电子地图上；

火情监测信息单元，用于火情监测信息，系统根据火险等级预报和火行为分析模型，结合当前火点的位置、风力、风向、温度、湿度、地表温度、植被这些信息动态推演计算火灾在一定时间内火蔓延的方向、面积、速度、强度以及直接侵害的区域；支持动态分析和预测火势蔓延的方向、火场面积、火场边界、火势蔓延速度这些功能；

火场态势标绘单元，用于火场态势标绘，根据扑火队伍行进方向、行进轨迹、扑救人员、车辆这些数据自动生成军标，并可查看扑救人员携带的扑火设备、防火物资；根据前方实时上报情况，在图上标绘隔离带、火场轮廓线、扑火队伍这些信息；

火险等级预报单元，用于火险等级查询管理，显示查询监测数据，在电子地图上显示火险等级、风速、气压、降雨量、温度、湿度这些专题图和气象站实时数据，系统可按时间段查询并动态回放；

队伍跟踪单元及案例分析系统单元，用于防火队伍跟踪和案例分析；所述防火队伍跟踪包括应急指挥者可查看其所属队伍、名称、电话这些信息；所述案例分析包括搜集整理森林防火历史数据，包括地形、建筑、道路、水源这些基础地理信息数据，卫星影像或航拍数据，林业小班数据；利用历史案例数据和火情因子采集分析器采集的气象信息对火灾的发展进行仿真模拟。

8.根据权利要求6所述的基于融合通信的三维可视化通信指挥系统，其特征在于，所述信息安全保障系统包括安全管理单元、网络安全单元、计算环境安全单元、数据安全单元、安全支撑环境单元及物理安全单元；

安全管理单元，用于权限管理；

网络安全单元，用于安全管理，提供边界高性能防火墙、入侵防护IPS、防病毒这些基础网络安全保护，同时针对网站业务的具体使用环境，具备海量异常流量检测和清洗，保障内部网络的访问流量的纯净；

计算环境安全单元，用于故障管理和配置管理；

数据安全单元，用于数据授权，防止侵入者在网络上发送错误信息；访问控制，控制对网络资源的访问；安全日志，对授权机制、访问控制的记录生成安全日志；数据备份恢复，对数据定期备份，确保第一时间进行恢复使用；

安全支撑环境单元，用于电子监控，对突发性异常事件的过程进行及时的监视和记忆，用以提供高效、及时地处理；

物理安全单元，用于环境安全，对自然灾害的抵抗程度，比如水灾火灾、漏电这些情况；设备安全，相关的网络设备，没有被破坏或者因为事物导致的硬件损坏；媒体安全，媒体的安全保管，防盗，防毁，防拷贝，防消磁。

9.根据权利要求5所述的基于融合通信的三维可视化通信指挥系统，其特征在于，所述三维可视化综合研判和指挥系统包括：

三维一张图展示平台，用于以基于高精度数字高程模型和高分辨率遥感影像数据生成的三维地图场景为基础，集成森林草原防火所需的所有森林草原资源专题数据、森林草原防火专题数据、救援队伍与物资等专题数据，形成防火资源一张图；通过地图全面监控前端设备实时运转状况，调取地图上任意地点实时视频，做到视频和地图实时联动，形成防火视频监控一张图；基于地图的空间分析技术、地图标绘技术，实现火情处置信息的上传下达，形成应急处置一张图；

三维可视化指挥平台，用于以防火三维一张图为基础支撑，集成视频会议系统、卫星vsat小站、卫星指挥车、卫星手机、卫星遥感监测系统、运营商手机等多通信手段，并基于北斗定位将相关人员和设备位置，显示到平台，并部署到移动端PAD上，通过该PAD的三维综合研判指挥系统，或任意一部可视电话机、指挥中心实现一键呼通任一视频分会场或卫星VSAT小站、卫星手机、对讲机及普通运营商手机，实现森林草原防火三维可视化的综合研判和融合通信指挥。

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