CN204316595U - 一种基于北斗的火场感知实战指挥平台系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于北斗的火场感知实战指挥平台系统，包括北斗卫星导航系统、用于实时采集火场信息的数据采集系统、通讯系统、移动前线指挥车和后台指挥中心，北斗卫星导航系统由空间站、地面站和北斗用户终端组成，数据采集系统通过通讯系统分别与移动前线指挥车、后台指挥中心双向通讯，移动前线指挥车与后台指挥中心双向通讯。本实用新型通过前端对火灾信息进行实时的获取，实现火场前线的位置、音频、视频等各种信息感知；再有效整合包括无线公网、北斗通信、微波通信、集群网络等多种介质、多种协议的融合通讯，将火场各类信息、数据传输到后台指挥中心、移动前线指挥车中，实现所有资源信息统一管理、指挥、调度的平台系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及多网融合通讯技术领域，尤其是一种基于北斗的火场感知实战指挥平台系统。
背景技术
森林火灾具有偶然性、突发性、应急性的特点，火场信息瞬息万变，其指挥系统的建设具有很大的难度。主要体现在：1、火情获知缺乏技术手段，大量火情及与火情有关的信息无法获取，系统成为无源之水，缺乏时效性；2、信息技术很难支撑前线，使得指挥系统只能部署在指挥中心，在实战环境下，需要信息支撑的前线队伍，却没有应用系统可供使用；3、系统分散造就数据孤岛，目前大量投资的视频监控、地理信息系统由于通信、数据格式的不统一，无法形成共享共用，各自系统完全孤立，在瞬息万变的火灾现场，过多的信息系统反而让操作人员手忙脚乱，无法适从；4、高山密林形成通信鸿沟，使得火场态势、调度指令无法上传下达，信息指挥无从谈起。正是上述瓶颈，使得大量的指挥系统成为没有实战意义的“僵尸系统”、“花瓶系统”。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种在发生火灾时，能够第一时间获知火场信息，便于调度和管理，实用性强的基于北斗的火场感知实战指挥平台系统。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种基于北斗的火场感知实战指挥平台系统，包括北斗卫星导航系统、用于实时采集火场信息的数据采集系统、通讯系统、移动前线指挥车和后台指挥中心，北斗卫星导航系统由空间站、地面站和北斗用户终端组成，所述的北斗用户终端由安装在数据采集系统内的北斗终端一体机、安装在通讯系统内的北斗用户机、分别安装在移动前线指挥车、后台指挥中心内的第一、二北斗指挥机组成，数据采集系统通过北斗卫星导航系统和通讯系统分别与移动前线指挥车、后台指挥中心双向通讯，移动前线指挥车与后台指挥中心双向通讯。
所述北斗卫星导航系统与数据采集系统之间、北斗卫星导航系统与通讯系统之间、北斗卫星导航系统与移动前线指挥车之间、北斗卫星导航系统与后台指挥中心之间、数据采集系统与通讯系统之间、通讯系统与移动前线指挥车之间、通讯系统与后台指挥中心之间、移动前线指挥车与后台指挥中心之间均按照北斗军4.0协议通讯。
所述北斗卫星导航系统的空间站由5颗静止轨道卫星和11颗非静止轨道卫星组成，所述北斗卫星导航系统的地面站包括主控站、注入站和监测站。
所述数据采集系统由用于采集火灾视频信息的烟火识别摄像头、无人机、固定摄像头，用于采集火灾音视频信息的单兵图传，用于采集地图信息的地图标会单元，用于采集气象信息的自动气象站，用于采集着火点数据信息的火险因子采集器以及用于采集位置信息和短报文信息的北斗终端一体机组成；所述通讯系统由光纤通讯系统、微波通讯系统、数字集群和北斗通讯系统组成；所述烟火识别摄像头、无人机、固定式摄像头、单兵图传均与光纤通讯系统或微波通讯系统或数字集群单向通讯，所述地图标会单元、火险因子采集器、自动气象站、北斗终端一体机均与北斗通讯系统双向通讯；所述北斗通讯系统、光纤通讯系统、微波通讯系统、数字集群均与移动前线指挥车、后台指挥中心双向通讯。
所述北斗通讯系统包括安装在其内部的北斗用户机和第一编/解码器，所述第一编/解码器分别与所述数据采集系统、北斗用户机双向通讯，所述移动前线指挥车内设第一北斗指挥机、第二编/解码器和第一人机交互单元，所述后台指挥中心内设第二北斗指挥机、第三编/解码器和第二人机交互单元，北斗用户机分别与第一、二北斗指挥机双向通讯，第一北斗指挥机与第二编/解码器双向通讯，第二编/解码器与第一人机交互单元双向通讯；第二北斗指挥机与第三编/解码器双向通讯，第三编/解码器与第二人机交互单元双向通讯。
所述第一、二、三编/解码器电路相同，第一编/解码器由编码器和解码器组成，所述编码器由数据接收模块、数据处理模块和数据发送模块组成，数据接收模块的输入端与数据采集系统的输出端相连，数据接收模块的输出端与数据处理模块的输入端相连，数据处理模块的输出端与数据发送模块的输入端相连，数据发送模块的输出端与北斗用户机的输入端相连。
由上述技术方案可知，本实用新型通过前端对火灾信息进行实时的获取，实现火场前线的位置、音频、视频等各种信息感知；再有效整合包括无线公网、北斗通信、超短波电台、微波通信、集群网络、互联互通等多种介质、多种协议、多种环境通信网络的融合通讯，将火场各类信息、数据、指令传输到后台指挥中心、移动前线指挥车等各个火场信息终端中，实现所有资源信息统一管理、指挥、调度的平台系统，在发生火灾时，能够第一时间获知火场信息，便于调度和管理，实用性强。此外，即使在没有其他网络通讯的情况下，本系统单独通过北斗通讯就能尽快搭建北斗通讯系统进行指挥调度，适用于高山密林等存在通信鸿沟场合下的火灾指挥。
附图说明
图1是本实用新型的系统结构框图。
图2是本实用新型中数据采集系统、通讯系统、移动前线指挥车和后台指挥中心的结构框图。
具体实施方式
一种基于北斗的火场感知实战指挥平台系统，包括北斗卫星导航系统1、用于实时采集火场信息的数据采集系统2、通讯系统3、移动前线指挥车4和后台指挥中心5，北斗卫星导航系统1由空间站、地面站和北斗用户终端组成，所述的北斗用户终端由安装在数据采集系统2内的北斗终端一体机、安装在通讯系统3内的北斗用户机、分别安装在移动前线指挥车4、后台指挥中心5内的第一、二北斗指挥机组成，数据采集系统2通过北斗卫星导航系统1和通讯系统3分别与移动前线指挥车4、后台指挥中心5双向通讯，移动前线指挥车4与后台指挥中心5双向通讯，如图1所示。
如图1所示，所述北斗卫星导航系统1与数据采集系统2之间、北斗卫星导航系统1与通讯系统3之间、北斗卫星导航系统1与移动前线指挥车4之间、北斗卫星导航系统1与后台指挥中心5之间、数据采集系统2与通讯系统3之间、通讯系统3与移动前线指挥车4之间、通讯系统3与后台指挥中心5之间、移动前线指挥车4与后台指挥中心5之间均按照北斗军4.0协议通讯。所述北斗卫星导航系统1的空间站由5颗静止轨道卫星和11颗非静止轨道卫星组成，所述北斗卫星导航系统1的地面站包括主控站、注入站和监测站。数据采集系统2中各个采集因子的协议格式转换成北斗军4.0协议格式，通过北斗卫星网络进行传输。
如图1、2所示，所述数据采集系统2由用于采集火灾视频信息的烟火识别摄像头、无人机、固定摄像头，用于采集火灾音视频信息的单兵图传，用于采集地图信息的地图标会单元，用于采集气象信息的自动气象站，用于采集着火点数据信息的火险因子采集器以及用于采集位置信息和短报文信息的北斗终端一体机组成；所述通讯系统3由光纤通讯系统、微波通讯系统、数字集群和北斗通讯系统组成；所述烟火识别摄像头、无人机、固定式摄像头、单兵图传均与光纤通讯系统或微波通讯系统或数字集群单向通讯，所述地图标会单元、火险因子采集器、自动气象站、北斗终端一体机均与北斗通讯系统双向通讯；所述北斗通讯系统、光纤通讯系统、微波通讯系统、数字集群均与移动前线指挥车4、后台指挥中心5双向通讯。北斗的短报文数据、定位信息、气象数据信息、火险因子信息、音频信息、视频信息、护林员轨迹信息、无人机巡航等信息通过自动化采集经北斗、微波等通信传输至移动前线指挥车4与后台指挥中心5统一管理。
所述北斗通讯系统包括安装在其内部的北斗用户机和第一编/解码器，所述第一编/解码器分别与所述数据采集系统2、北斗用户机双向通讯，所述移动前线指挥车4内设第一北斗指挥机、第二编/解码器和第一人机交互单元，所述后台指挥中心5内设第二北斗指挥机、第三编/解码器和第二人机交互单元，北斗用户机分别与第一、二北斗指挥机双向通讯，第一北斗指挥机与第二编/解码器双向通讯，第二编/解码器与第一人机交互单元双向通讯；第二北斗指挥机与第三编/解码器双向通讯，第三编/解码器与第二人机交互单元双向通讯。所述第一、二、三编/解码器电路相同，第一编/解码器由编码器和解码器组成，所述编码器由数据接收模块、数据处理模块和数据发送模块组成，数据接收模块的输入端与数据采集系统2的输出端相连，数据接收模块的输出端与数据处理模块的输入端相连，数据处理模块的输出端与数据发送模块的输入端相连，数据发送模块的输出端与北斗用户机的输入端相连。
数据的接收部分通过中断实现，数据接收采集的数据，并将数据存储到本地缓存区中。数据处理：检测接收到的数据是否含有标识符，若含有帧头则接收218字节并计算校验和是否正确，当校验和正确时则认为接收到一帧有效数据，将接收数据标志位置1；在主程序中查询数据标志位，当检测到标志位时，延时1分钟，为了防止接收端北斗用户机接收信息冲突，并取该帧数据进行组包处理。数据发送：数据发送采用查询法实现，当每包数据组帧完成后调用串口函数通过数据出发送给北斗用户机，并将气象数据标志位置0，将数据通过北斗链路传回至移动前线指挥车4、后台指挥中心5。
所述移动前线指挥车4、后台指挥中心5均包括数据管理系统、火险预测系统和火险应急系统，其中：数据管理系统，以森林资源二类数据、高分辨率航拍数据、大比例尺空间矢量数据为基础建成的林业综合数据中心；火险预测系统，根据各种采集到的环境信息，通过局域的环境信息，风速风向、气温、植被类型等数据分析判断火险等级；火险应急系统，利于北斗卫星定位系统，获得实时火场前线多源动态信息，；建立指挥中心与各作战单位和装备之间的综合信息链；构建从终端数据采集、传输到服务器端信息处理、分析以及各类指令上传下达的中转平台。
以下结合图1、2对本实用新型作进一步的说明。
本实用新型采用北斗通信的方式，把前端数据采集系统2采集到的报文信息以北斗链路传输至后台指挥平台中心5或移动前线指挥车4；移动前线指挥车4便于指挥决策者的现场指挥和指令的下达，实时掌控林火的发展动态，实现前线指挥与后端指挥实时联动。通过多网融合通讯的方式把采集到的音视频信息传输至移动前线指挥车4、后台指挥平台中心5中，便于指挥决策者的指挥、调度以及指令的下达。
火场感知信息由几大种类构成：视频信息、音频信息、位置信息、环境信息、以及其它相关信息，其中：
视频信息：视频具有直观、信息量大的特点，对于灾害应急的处置，决策与参与人员最希望获得的就是视频信号。视频信息将通过固定式摄像头、单兵图传、无人机及烟火识别摄像头分别获得，实现从局部到全局、有平视到俯视的多角度观察。
音频信息：音频交流是人与人之间最直接、最有效率的沟通方式。一方面将手机与对讲机互通，并整合到指挥系统中，让对话在系统内完成；另一方面通过语言合成，将系统传递的文字内容通过语言传达，简化前线人员的操作。
位置信息：位置信息包括人员物资的位置信息和火点火线的位置信息。系统通过实时定位，获知移动目标的轨迹、分布，了解火场动态；前线人员亦能够通过手持信息终端，标绘火烧迹线等数据信息，标注火场态势。
环境信息：环境信息包括温度、风向、风速等气象因子和危险气体含量等环境数据，前线人员的生命体征数据获取，以及区域内的高压线、重点仓库、危险源、古树名木等敏感高危设施分布。系统借助专业传感器技术，可通过穿戴式设计与装备、服装结合，实时监测环境数据；后端信息系统检索高危重点设施，主动推送提醒。
北斗卫星导航系统1﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System﹞是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。
所述的林火监控、无人机动态监控信息、火险因子信息，巡护员位置信息，单兵图传音视频采集，北斗定位、通讯的信息采集、火场侦查的系统采集，通过自动化的手段进行自动感知采集。通过多种融合通讯的手段把采集到音频信息、视频信息、位置信息、火险因子信息、气象信息等因素传输至实战指挥决策平台系统上，如果地面网络短波通讯、GPRS或者光纤通讯无法使用，关键信号通过北斗网络传回至移动前线指挥车4、后台指挥平台中心5。
综上所述，本系统通过各种协议转换，将大数据运算存储、专业模型分析、负责多样的服务后台部署在移动前线指挥车4、后台指挥平台中心5，将数据采集、指令下达等操作功能渗透到一线人员、装备上，进而将强大的信息应用更直接地支撑到信息化最薄弱、也最需要的前线，使得信息指挥灵活高效。
Claims (6)
1.一种基于北斗的火场感知实战指挥平台系统，其特征在于：包括北斗卫星导航系统（1）、用于实时采集火场信息的数据采集系统（2）、通讯系统（3）、移动前线指挥车（4）和后台指挥中心（5），北斗卫星导航系统（1）由空间站、地面站和北斗用户终端组成，所述的北斗用户终端由安装在数据采集系统（2）内的北斗终端一体机、安装在通讯系统（3）内的北斗用户机、分别安装在移动前线指挥车（4）、后台指挥中心（5）内的第一、二北斗指挥机组成，数据采集系统（2）通过北斗卫星导航系统（1）和通讯系统（3）分别与移动前线指挥车（4）、后台指挥中心（5）双向通讯，移动前线指挥车（4）与后台指挥中心（5）双向通讯。
2.根据权利要求1所述的基于北斗的火场感知实战指挥平台系统，其特征在于：所述北斗卫星导航系统（1）与数据采集系统（2）之间、北斗卫星导航系统（1）与通讯系统（3）之间、北斗卫星导航系统（1）与移动前线指挥车（4）之间、北斗卫星导航系统（1）与后台指挥中心（5）之间、数据采集系统（2）与通讯系统（3）之间、通讯系统（3）与移动前线指挥车（4）之间、通讯系统（3）与后台指挥中心（5）之间、移动前线指挥车（4）与后台指挥中心（5）之间均按照北斗军4.0协议通讯。
3.根据权利要求1所述的基于北斗的火场感知实战指挥平台系统，其特征在于：所述北斗卫星导航系统（1）的空间站由5颗静止轨道卫星和11颗非静止轨道卫星组成，所述北斗卫星导航系统（1）的地面站包括主控站、注入站和监测站。
4.根据权利要求1所述的基于北斗的火场感知实战指挥平台系统，其特征在于：所述数据采集系统（2）由用于采集火灾视频信息的烟火识别摄像头、无人机、固定式摄像头，用于采集火灾音视频信息的单兵图传，用于采集地图信息的地图标会单元，用于采集气象信息的自动气象站，用于采集着火点数据信息的火险因子采集器以及用于采集位置信息和短报文信息的北斗终端一体机组成；所述通讯系统（3）由光纤通讯系统、微波通讯系统、数字集群和北斗通讯系统组成；所述烟火识别摄像头、无人机、固定式摄像头、单兵图传均与光纤通讯系统或微波通讯系统或数字集群单向通讯，所述地图标会单元、火险因子采集器、自动气象站、北斗终端一体机均与北斗通讯系统双向通讯；所述北斗通讯系统、光纤通讯系统、微波通讯系统、数字集群均与移动前线指挥车（4）、后台指挥中心（5）双向通讯。
5.根据权利要求4所述的基于北斗的火场感知实战指挥平台系统，其特征在于：所述北斗通讯系统包括安装在其内部的北斗用户机和第一编/解码器，所述第一编/解码器分别与所述数据采集系统（2）、北斗用户机双向通讯，所述移动前线指挥车（4）内设第一北斗指挥机、第二编/解码器和第一人机交互单元，所述后台指挥中心（5）内设第二北斗指挥机、第三编/解码器和第二人机交互单元，北斗用户机分别与第一、二北斗指挥机双向通讯，第一北斗指挥机与第二编/解码器双向通讯，第二编/解码器与第一人机交互单元双向通讯；第二北斗指挥机与第三编/解码器双向通讯，第三编/解码器与第二人机交互单元双向通讯。
6.根据权利要求5所述的基于北斗的火场感知实战指挥平台系统，其特征在于：所述第一、二、三编/解码器电路相同，第一编/解码器由编码器和解码器组成，所述编码器由数据接收模块、数据处理模块和数据发送模块组成，数据接收模块的输入端与数据采集系统（2）的输出端相连，数据接收模块的输出端与数据处理模块的输入端相连，数据处理模块的输出端与数据发送模块的输入端相连，数据发送模块的输出端与北斗用户机的输入端相连。
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