CN218387620U - 一种可视化应急指挥通信系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种可视化应急指挥通信系统，包括采集单元、发射单元、接收单元以及地面工作站，采集单元与发射单元通信连接，采集单元与发射单元组成单兵设备，单兵设备组成网节点，接收单元与地面工作站组成终端节点，网节点与终端节点组成自组网。本实用新型支持视频数据传输与语音对讲，无需依赖4G/5G公网、WiFi等外部网络信号，可独立组网，支持去中心化的多节点组网；组网方式支持点对多点、链状网络、网状组网以及混合组网，网络拓扑动态调整，支持在极端条件下(断通讯、断电力、断交通)下的通信应用；解决通信网络存在容易受到影响，单兵视频采集不便，导致无法正常开展应急指挥通信的问题。

Description

一种可视化应急指挥通信系统

技术领域

本实用新型涉及无线自组网的宽带通信系统，尤其是指一种可视化应急指挥通信系统。

背景技术

随着社会经济的发展，应急通信的应用越发广泛。在工业生产领域，例如电力能源行业，工作人员往往需要在各种偏远地区、复杂环境开展抢修、巡检业务，但此类区域往往存在无4G/5G公网覆盖，难以进行通信交流。在社会民生领域，近年来诸如洪灾、台风、地震等自然灾害频发，带来不可估量生命财产损失。上述各类环境中情况复杂多变、突发事件难以预料，在前后方无法进行有效通信的情况下，现场作业与救援工作举步维艰。如何快速、有效的组建一个稳定、可靠的应急指挥无线通信网络，用于获取、传递现场信息、实现一线与指挥部之间信息的准确上传下达，已成为上述环境中作业、救援工作所面临的巨大挑战。

目前相关技术中有一些应急指挥系统采用基于自组网的应急通信方案，该方案针对抢险救灾场景中无公网通信的情况，在现场建立一个应急通信网络。但是相关技术中的通信网络存在容易受到其他因素的影响，导致无法正常通信的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题是：相关技术中的通信网络存在容易受到影响，单兵视频采集不便，导致无法正常开展应急指挥通信的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的技术方案为：

本实用新型实施例提供了一种可视化应急指挥通信系统，包括采集单元、发射单元、接收单元以及地面工作站，所述采集单元与所述发射单元通信连接，所述采集单元与所述发射单元组成单兵设备，所述单兵设备组成网节点，所述接收单元与所述地面工作站组成终端节点，所述网节点与所述终端节点组成自组网。

进一步地，还包括中继单元，所述中继单元组成中继节点，所述网节点、所述中继节点与所述终端节点组成所述自组网，所述中继单元用于接收所述网节点的信息，并传输至所述接收单元。

进一步地，所述地面工作站包括可视化单元，所述可视化单元用于显示多路视频、网节点的信号质量情况以及网络拓扑情况，所述地面工作站用于存储视频存储与分发视频。

进一步地，所述发射单元采用基于TDD-LTE协议优化的无线通信技术。

进一步地，所述采集单元还包括防抖摄像头、喉震骨传导耳麦以及对讲耳麦，所述防抖摄像头、所述喉震骨传导耳麦、对讲耳麦与所述发射单元通信连接。

进一步地，所述可视化应急指挥通信系统还包括安装载具与支架，所述安装载具用于人员佩戴、无人机或地面机器人搭建；所述中继单元安装于所述安装载具、所述支架和/或地面上。

进一步地，所述发射单元、所述中继单元与所述接收单元均具有扩展接口。

进一步地，所述地面工作站包括控制单元、HDMI、SDI、网口、POE、音频RCA、K头与phonejack接口，所述HDMI、所述SDI、所述网口、所述POE、所述音频RCA、所述K头、所述phonejack接口均与所述控制单元连接。

进一步地，所述地面工作站包括标准型工作站或增强型工作站中的其中一种。

进一步地，所述网节点、所述中继节点与所述终端节点之间的通信采用AES128加密。

本实用新型实施例的有益效果在于：本实用新型实施例提供了一种可视化应急指挥通信系统，包括采集单元、发射单元、接收单元以及地面工作站，所述采集单元与所述发射单元通信连接，所述采集单元与所述发射单元组成单兵设备，所述单兵设备组成网节点，所述接收单元与所述地面工作站组成终端节点，所述网节点与所述终端节点组成自组网。本实用新型支持多路视频传输与语音对讲，无需依赖4G/5G公网、WiFi等外部网络信号，可独立组网，支持去中心化的多节点组网；组网方式支持点对多点、链状网络、网状组网以及混合组网，网络拓扑动态调整，支持在极端条件下(断通讯、断电力、断交通)下的通信应用；解决相关技术中的通信网络存在容易受到影响，单兵视频采集不便，导致无法正常开展应急指挥通信的问题。

附图说明

下面结合附图详述本实用新型实施例的具体结构

图1为本实用新型实施例提供的可视化应急指挥通信系统的模块示意图；

图2为本实用新型实施例提供的应用示例一的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的应用示例二的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的应用示例三的示意图。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

请参阅图1，本实用新型实施例提供了一种可视化应急指挥通信系统，包括采集单元1、发射单元2、接收单元3以及地面工作站4，采集单元1与发射单元2通信连接，采集单元1与发射单元2组成单兵设备，单兵设备组成网节点，接收单元3与地面工作站4组成终端节点，网节点与终端节点组成自组网。

本实施例的接收单元3的无线频率支持1.4GHz，支持无线带宽20MHz，其发射功率≤2W，功耗≤12W，并且支持以太网接口。接收单元3配置专用电池，电池续航≥7小时；当然也可以利用外部宽电压供电，可支持7-30V宽电压范围直流供电；或者支持POE供电。本实施例中的接收单元3支持宽温设计，可在-20℃～60℃的工作温度下工作，并且防护等级要求≥IP65。不仅安装简单，快速部署，并且支持IP化传输链路，支持视频、语音、数据双向传输。

本实用新型独立自组网，无需依赖4G/5G公网、WiFi等外部网络信号，可独立组网，支持去中心化的多节点组网；组网方式支持点对多点、链状网络、网状组网以及混合组网，网络拓扑动态调整，支持在极端条件下(断通讯、断电力、断交通)下的通信应用；解决相关技术中的通信网络存在容易受到影响，单兵视频采集不便，导致无法正常开展应急指挥通信的问题。并且支持终端节点人员对所有单兵的语音寻呼，支持与其他终端节点人员进行语音对讲。单兵可对所有其他单兵进行语音寻呼；支持与对讲系统对接，实现自组网的网节点、终端节点与对讲系统中的节点(即对讲机)的语音对讲。

需要说明的是，本实施例中自组网具有32个节点，网络无中心节点，网络链路自动修复；设备轻便，即开即用，采集单元1和发射单元2进行连接通信，接收单元3以及地面工作站4自动搜索视频源并显示，简化人员手工操作，利于非专业人员操作，实现可视化、语音对讲交互、数据通信，系统快速部署；需要说明的是，发射单元2可以由人员或者搜救犬等佩戴、或放置于无人机、地面机器人等载台上。

进一步地，还包括中继单元5，中继单元5组成中继节点，网节点、中继节点与终端节点组成自组网，中继单元5用于接收网节点的信息，并传输至接收单元3；可视化应急指挥通信系统还包括安装载具与支架6，安装载具用于人员佩戴、无人机或地面机器人搭建；中继单元5安装于安装载具、支架6和/或地面上。

本实施例中的中继单元5的无线频率支持1.4GHz，支持无线带宽5MHz、10MHz/20MHz设置，具有低发射功率低功耗的特点，发射功率≤2W，功耗≤12W；中继单元5配置专用电池，电池续航≥7小时；当然也可可利用外部宽电压供电，可支持7-30V宽电压范围直流供电；或者支持POE供电。本实施例中的中继单元5支持宽温设计，可在-20℃～60℃的工作温度下工作，且防护等级要求≥IP65。不仅安装简单，可快速部署，无需人员值守，并且支持以太网接口，支持IP化传输链路，支持视频、语音、数据双向传输。安装载具可由人员佩戴，或者安装于无人机、地面机器人等载具上，当然也可以直接安装于支架6(即中继站的支架)或者地面上；即中继单元5可以满足地面与空中、固定与移动的全方位布设的需求。

进一步地，地面工作站4包括可视化单元，可视化单元用于显示多路视频、网节点的信号质量情况以及网络拓扑情况，地面工作站4用于存储视频与分发视频。

相对于相关技术中，由于未在指挥台提供自组网中各个节点的信号质量的直观显示，存在一旦自组网节点位于信号不佳的位置，会导致整个自组网链路传输不稳定，无法进行正常通信的问题。本实施例中，利用专用的地面工作站4的可视化单元可支持网络显示的特点，可以提供自组网各个节点的信号质量的可视化显示，本实施例中，通过不同颜色显示自组网节点信号强度变化；通过颜色显示自组网节点信号质量，指挥人员可以直观看到各个单兵的信号质量，快速、准确指导单兵部署在合理位置，保证自组网传输稳定。同时界面可以动态显示各个节点传输距离，指挥人员可以清楚了解网络传输距离；一键开机，自动组网，利于非专业人员操作，实现可视化、语音对讲交互、数据通信，系统快速部署。

进一步地，发射单元2采用基于TDD-LTE优化的无线通信技术。

本实施例中，采用基于TDD-LTE协议优化的无线通信技术，支持OFDM(频分复用)及CP(循环前缀)技术，具有优异的抗多径衰落能力、非视距及远距离传输能力强。传输最大共享带宽30Mbps，自组网的节点之间传输距离1-3公里，无需人工配置，快速延伸网络传输距离，满足视频在内的宽带数据传输，支持在高楼建筑、广场、隧道、山区、化工厂等复杂环境下的应用。

相较于相关技术中发射单元2沉重体积大，不易携带，本实施例采用新的无线技术，在低功率下实现抗多径衰落，实现超远距离、超视距传输，减少产品体积与电池要求，降低单兵产品重量，降低单兵背负负担。

进一步地，采集单元1还包括防抖摄像头11、喉震骨传导耳麦以及对讲耳麦，防抖摄像头11、喉震骨传导耳麦、对讲耳麦与发射单元2通信连接。

本实施例中，专为单兵配备的便携式防抖摄像头11，在运动状态下可以实现第一视角的稳定视频拍摄；也可以外置单兵摄像头，支持单兵头盔、肩部安装；喉震骨传导耳麦与对讲耳麦为语音传输设备12，用于与其他节点进行语音对讲；喉震骨传导耳麦，依靠喉咙振动发出声音，可以在嘈杂环境下实现清晰的语音对讲，支持接入对讲机音频；发射单元2支持第三方摄像头网口、AHD输入，接口牢固不易松动；发射单元2可更换锂电池供电，电池续航时间≥2.5小时，当然也可扩展外部供电，其中采集单元1的主机防护等级≥IP65，外接摄像头防护等级要求≥IP65；其中，采集单元1具有低发射功率低功耗的特点，降低电池容量要求，延长续航，易于便携。需要说明的是，还可以配备有单兵传感器13，用于检测温度、湿度以及烟雾程度；还可以配备用于检测位置的GIS14。

相较于相关技术中未提供专用摄像头，采用普通摄像头单兵不易携带安装或者即使提供给了单兵摄像头，但在运动状态下拍摄视频不清晰不稳定，视频无法观看的问题。本实施例具有更为人性化的设计，设备重量轻，携带便携；采用防水、防摔设计，防水等级IP65，利于产品在恶劣环境下的使用；采用二轴的防抖摄像头11，利于快速移动部署时，图像采集的稳定性，摄像头采用星光夜视技术，利于在光线暗淡的环境下，采集到视频图像；采用H.265编码，视频支持手动/自动动态码率调节，保障了在复杂环境下，回传图像的清晰度；采用喉震骨传导耳麦，利于嘈杂环境下的音频采集避免环境噪音干扰通话；需要说明的是，根据需要可以增设有源手咪15(即对讲机)，有源手咪15与发射单元2通信连接。

进一步地，发射单元2、中继单元5与接收单元3均具有扩展接口；地面工作站4包括控制单元、HDMI、SDI、网口、POE、音频RCA、K头与phonejack接口，HDMI、SDI、网口、POE、音频RCA、K头、phonejack接口均与控制单元连接。

本实施例中，采集单元1、发射单元2、中继单元5与接收单元3具有无缝互联互通、易扩展的特点，发射单元2、中继单元5、接收单元3的扩展接口，支持与第三方摄像头、对讲机、传感器、北斗/GPS进行对接，地面指挥系统的HDMI、SDI、网口、POE、音频RCA、K头、phonejack接口，支持与推流器、拉流设备、视频会议终端、应急终端、卫星终端、4G CPE、第三方系统、北斗/GPS进行对接，实现系统与系统间的互联互通；同时支持第三方指挥系统对单兵摄像头拉流；应急指挥系统支持与4G/5G推流器对接，支持与卫星终端对接，支持与视频会议终端对接；支持第三方视频处理系统对应急指挥系统的视频拉流。

进一步地，地面工作站4包括标注型工作站或增强型工作站中的其中一种。

本实施例中，提供基于Linux的标准型地面工作站：设备采用一体式设计，可一键开关机，内置高清显示屏不小于14寸，内置锂电池供电与外接电源供电，内置锂电池支持不小于2小时续航，可显示电池电量，内置存储空间≥1T，易于携带；同时，支持多种视频输入输出接口：HDMI视频输出、HDMI视频输入、SDI视频输入；支持网口(POE)网口、USB3.0，其中，支持最大9路视频的同时解码及显示，支持双USB 3.0接口，可外接USB存储设备用于视频录制设备；支持4种不同音频输入输出接口：麦克风+耳机RCA、麦克风+耳机3.5mm3芯、耳麦3.5mm 4芯及K头；采用双网口设计，其中1个网口支持POE供电，可为自组网接收单元3供电；需要说明的是，基于Linux的标准型地面工作站4支持RTSP、ONVIF协议，启动自动检索摄像头；支持录像功能，支持录像文件检索和回放；支持RTMP/RTSP协议，支持视频推流，支持单路、多路画面输出；支持视频码率100Kbps，500Kbps，1Mbps的视频传输，支持码率帧率自适应动态调整；网络状态即时显示：网络拓扑、自组网节点信号、传输距离等；视频导播功能，支持最大9路画面视频预览，主画面可在不同预览视频间切换；支持HDMI视频输出，可外接其他HDMI显示、推流设备；支持远程控制云台摄像机；支持对指定单兵进行过语音对讲，对所有单兵进行语音寻呼；支持管理员权限转移到制定单兵，获得权限单兵可发起语音寻呼。

还提供基于Windows的增强型地面工作站：设备支持一体式设计，支持Windows系统、工作站软件可远程升级；集成不小于15寸全高清，支持不少于8核心高性能CPU，支持内置锂电池供电与外接电源供电，支持≥2小时续航，至少不小于256G SSD内置硬盘；支持多种视频输入输出接口：HDMI视频输出、HDMI视频输入、USB*6，LAN口、支持音频输入输出接口，支持外接USB存储设备，用于视频录制；支持一体式全铝镁合金机身、防尘防震，易于携带；需要说明的是，基于Windows的增强型地面工作站支持最大9路摄像头实时画面同时解码显示；支持RTSP、ONVIF等协议，启动自动检索摄像头；支持录像功能，支持录像文件检索和回放；支持网络视频流输出(RTMP/RTSP)，支持视频推流，支持单路、多路画面输出；支持视频码率100Kbps，500Kbps，1Mbps的视频传输，支持码率帧率自适应动态调整；网络状态即时显示：网络拓扑、自组网节点信号、传输距离等；支持视频导播功能，最多9画面视频预览，主画面可在不同预览视频间切换；支持HDMI视频输出，可外接其他HDMI显示、推流设备；支持远程控制云台摄像机；支持对指定单兵进行过语音对讲，对所有单兵进行语音寻呼；支持管理员权限转移到制定单兵，获得权限单兵可发起语音寻呼。

需要说明的是，地面工作站4可以通过国标网关、4G/5G无线网关、卫星通讯和光纤传输等方式传输数据。

进一步地，网节点、中继节点与终端节点之间的通信采用AES128加密。

本实施例中中，链路采用AES128加密，确保无线传输数据安全性；支持鉴权，防止第三方设备非法访问系统。

具体的，请参阅图1及图2，当本实用新型提供的可视化应急指挥通信系统为电力能源、工业环境巡检时：

在电力、能源、工业领域，巡检人员01借助于可视化应急指挥通信系统将巡检画面实时回传到指挥点或指挥车02以及监控中心，并与指挥人员保持语音对讲，指挥人员可准确了解限产状况并提供技术支持，提升巡检安全性和巡检效率；其中，监控中心具有用于系统管理、处理/存储视频、监看以及调度。

具体的，请参阅图1及图3，当本实用新型提供的可视化应急指挥通信系统为城市消防应急指挥时：

消防单兵03携带自组网的发射单元2进入任务区域。并接入喉震骨传导耳麦、GIS、烟雾传感器等专业设备，自组网的各节点间无线链路无惧建筑等障碍物遮挡。无人机04或地面中继站05做为中继节点，保证无线链路稳定畅通。便携式接收工作站06的视频及数据可接入公网、专网、卫星通信，实现远程监看；需要说明的是，指挥员也可以通过移动终端监看。

具体的，请参阅图1及图4，当本实用新型提供的可视化应急指挥通信系统为森林消防应急指挥时：

消防单兵03携带自组网的发射单元2进入任务区域，根据回传距离不同，可采用地面的无人机04、中继站07中继等方式，延伸传输距离，自组网的每个节点间传输距离可达1-3km。支持传统对讲机网络接入自组网无线链路，大大延伸对讲机使用范围。系统扩展性强，支持音视频、数据传输。便携式接收工作站06的视频及数据可接入公网、专网、卫星通信，实现远程监看。

本实用新型提供的可视化应急指挥通信系统具有完整的系统，应用于电力能源、工业、消防救援与应急指挥中；视频采集终端及无线自组网单元由多个单兵以及无人机携带，可在移动状态下采集视频并实时回传；根据现场需求可增加中继节点，保证应急救灾现场传输链路的稳定性；指挥人员实时观察各个节点视频。即时准确作出指挥决策；通过配套推流设备，可将现场视频分发至移动终端、指定的直播服务器。专为抢险救援应急指挥设计，完整的可视化应急指挥系统。包含从视频音频采集到传输网络，以及便携式指挥工作站，功能完善，无需依靠第三方网络即可实现抢险救援的可视化应急指挥通信；基于无线宽带自组网技术实现的独立通信系统，采用“去中心化”理念设计的网络拓扑架构，支持多点到多点链接；具有自组网、强抗毁性、自愈合、自动建立最佳路由、传输距离远(节点间1-3公里)、非视距传输能力强、即插即用等特点。

综上所述，本实用新型提供的可视化应急指挥通信系统，可快速部署，即插即用、产品便携，不依赖公网、快速组网；大带宽低延时，30Mbps带宽，H.265编码，端到端延时<200ms；适应复杂环境，网络自愈合、抗干扰、非视距传输能力强，节点间传输可达1-3公里；互联互通统一调度，支持多路视频监看、支持与公网、卫星链路对接，将视频及数据回传到远程指挥中心；安全加密，支持链路加密，符合中国军标安全防护等级三标准；易于扩展，支持外接摄像头、麦克风、各类传感器，支持与对讲机系统对接。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种可视化应急指挥通信系统，其特征在于：包括采集单元、发射单元、接收单元以及地面工作站，所述采集单元与所述发射单元通信连接，所述采集单元与所述发射单元组成单兵设备，所述单兵设备组成网节点，所述接收单元与所述地面工作站组成终端节点，所述网节点与所述终端节点组成自组网。

2.如权利要求1所述的可视化应急指挥通信系统，其特征在于：还包括中继单元，所述中继单元组成中继节点，所述网节点、所述中继节点与所述终端节点组成所述自组网，所述中继单元用于接收所述网节点的信息，并传输至所述接收单元。

3.如权利要求1所述的可视化应急指挥通信系统，其特征在于：所述地面工作站包括可视化单元，所述可视化单元用于显示多路视频、网节点的信号质量情况以及网络拓扑情况，所述地面工作站用于存储视频与分发视频。

4.如权利要求1所述的可视化应急指挥通信系统，其特征在于：所述发射单元采用基于TDD-LTE协议优化的无线通信技术。

5.如权利要求1所述的可视化应急指挥通信系统，其特征在于：所述采集单元还包括防抖摄像头、喉震骨传导耳麦以及对讲耳麦，所述防抖摄像头、所述喉震骨传导耳麦、所述对讲耳麦与所述发射单元通信连接。

6.如权利要求2所述的可视化应急指挥通信系统，其特征在于：所述可视化应急指挥通信系统还包括安装载具与支架，所述安装载具用于人员佩戴、无人机或地面机器人搭建；所述中继单元安装于所述安装载具、所述支架和/或地面上。

7.如权利要求2所述的可视化应急指挥通信系统，其特征在于：所述发射单元、所述中继单元与所述接收单元均具有扩展接口。

8.如权利要求1所述的可视化应急指挥通信系统，其特征在于：所述地面工作站包括控制单元、HDMI、SDI、网口、POE、音频RCA、K头与phonejack接口，所述HDMI、所述SDI、所述网口、所述POE、所述音频RCA、所述K头、所述phonejack接口均与所述控制单元连接。

9.如权利要求1所述的可视化应急指挥通信系统，其特征在于：所述地面工作站包括标准型工作站或增强型工作站中的其中一种。

10.如权利要求2所述的可视化应急指挥通信系统，其特征在于：所述网节点、所述中继节点与所述终端节点之间的通信采用AES128加密。

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