人工地震爆破多点视频会议系统的组网研究
2014-12-13洪惠群,吴楠楠,郭进波,肖健,王辉山,林
洪惠群,吴楠楠,郭进波,肖健,王辉山,林岩钊
摘 要： 为了更好地将福建省地震构造人工地震爆破观测的现场炸测情况传回现场指挥部，方便指挥部对各个炸测点进行指挥，根据我局现有通信资源，整合VSAT卫星通信、3G通信、4G通信等通信手段，利用多点视频会议系统，进行指挥部与各个炸测现场的视频会议系统架构，并通过实际演练进行验证，使得指挥部能够与各炸测现场进行实时通信，协调各炸测现场的炸测任务。
关键词： 人工爆破； 现场通信； 视频会议； 组网
中图分类号： TN927?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）23?0031?02
Abstract： In order to transmit the artificial blasting spot status better and facilitate the headquarters to direct the experiment of "Fujian Province seismic tectonic artificial earthquake blasting observation"， the VSAT satellite network， 3G mobile communication network and 4G mobile communication network were integrated according to the existing communication devices， and a scheme which can fulfill the video conference between the headquarters and explosion test spots was design by drawing support from multi?point video conferencing system. The scheme was verified by a practical manoeuvre that the headquarters communicated with the artificial earthquake blasting observation spots and coordinated the blasting observation task.
Keywords： artificial blasting； spot communication； video conference； networking
福建省地震构造人工地震爆破观测项目是自2010年开始实施的，主要在福建全省及其近海地区范围实施深部构造探测工作，获取地震活动断层等地下三维地壳深部构造信息，为该区域未来强震趋势预测研究、制订防震减灾战略决策、国土资源规划与利用、重大工程建设等提供科学依据[1]。为方便对各个人工地震爆破点进行指挥管理，并充分利用我局现有的地震现场通信设备，可利用多点视频会议系统，将人工地震爆破情况通过现有多种通信手段传输回指挥中心，并接收指挥中心的命令。
1 现有通信手段
我局现有的通信手段主要有VSAT卫星通信、海事卫星通信、3G通信、4G通信等[2]，并有一套车载VSAT卫星通信站及两套VSAT便携站。其中车载VSAT卫星通信站安装在应急通信指挥车上，能够与局端进行视频会议、数据传输等，能无缝地接入局内网，有效地将局内网扩展到现场指挥部，卫星图传终端利用VSAT便携站能方便地与局指挥大楼进行双向通信。海事卫星终端主要实现拨打电话、发送传真和提供2.4 Kb/s的数据通道等功能，但是因其带宽较小，用来传输视频比较费力，且通信费用极高，本文暂不研究。3G单兵系统包括服务器、编解码以及前端视频采集器，主要通过CDMA2000，WCDMA等网络进行传输，可以实现双向语音通话及指挥端单向查看爆破现场情况，可方便指挥员做出科学合理的指挥[2]；在有3G网络覆盖的前提下，具有传输带宽较宽、线路较稳定、通信费用较低、方便携带等特点，能够很好地为爆破现场提供图像传输服务。4G通信采用4G手机利用4G网络和局指挥大楼的公网进行音视频的互通；在有4G网络覆盖的前提下，具有传输带宽宽、线路稳定、通信费用较海事卫星传输方案低、方便携带等特点，能够较好地为爆破现场提供图像传输服务。
2 系统总体架构
系统总体架构如图1所示。系统包括单兵系统、视频会议系统、卫星通信系统三大部分。
2.1 单兵系统
单兵系统根据接入的网络不同可以分为3G单兵系统和4G单兵系统。其中3G单兵系统由前端音视频采集器、编解码器及后方服务器组成，前端音视频采集器将采集到的音视频流，通过编解码器编码，利用3G网络传输到局指挥中心的服务器上；指挥中心通过调取服务器上的实时音视频流，了解现场的爆破情况；指挥端通过音频采集器采集指挥员的命令，传输到现场，通过编解码器解码，还原成语音信号对现场工作人员进行指挥。4G单兵系统主要通过4G手机利用手机软件和4G网络与局指挥中心进行音视频互联互通。
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图1 系统架构
2.2 视频会议系统
视频会议系统主要由视频会议终端、多点控制单元（Multipoint Control Unit，MCU）、传输网络以及相关附件构成。局指挥中心通过MCU对视频会议及3G，4G单兵系统传输的音视频进行管理，从而使指挥中心能及时了解各个人工地震爆破点情况，并进行实时指挥。
视频会议终端分布在各会场，图2中会场主要有指挥中心主会场、应急通信车分会场（会场1）、卫星便携站分会场（会场2，会场3），单兵系统作为辅助系统，不计入会场。其中主会场与各个分会场可以实现互动，并都能接收单兵系统的音视频信号，单兵系统只能接收主会场音频信息。主会场及各个分会场将采集到的音视频经过编码器压缩编码，利用传输网络，将数据传输到其他会场，同时对远端传来的数据进行解码，将图像和声音还原到本地会场，从而实现与远端的实时交互式交流。
主会场利用MCU来实现各会场终端之间信息交换和控制，连接多个终端，对输入的多个会议终端的语音、图像和数据信号进行合成和切换，使得指挥员及各会场负责人能很好地沟通交流，方便指挥员对各个爆破点进行实时指挥。
2.3 卫星通信系统
卫星通信系统主要由应急通信车及车载设备、便携卫星天线及卫星图传终端、转发卫星构成。车载卫星通信系统主要由视音频采集、AV矩阵、视频会议终端、车载卫星天线构成，以车厢内为会场，实时将爆破现场的音视频传回指挥中心供指挥员决策，同时接收指挥中心的指挥信号；卫星图传终端采集爆破点音视频信号并编码，通过便携卫星地面站发送信号，并通过转发卫星转发到局指挥中心，实时将爆破现场的音视频传回指挥中心，并接收指挥中心的指挥信号。
3 方案验证
为了更好地配合人工爆破试验，中心工作人员对上述方案进行前期的实地演练验证，并应用于5月12日的“闽动?2014”地震应急救援联动演练。演练证实，该方案能够有效地将现场各个点的视频传回，并实现各个会场的交流。图2是局指挥中心大屏幕所显示的MCU控制的各个会场图像。上面两屏图像从左到右分别为分会场1、分会场2的图像，下面5屏图像从左到右分别为分会场3图像及主会场各角度摄像头的图像。
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图2 指挥中心画面
4 结 语
通过整合我局现有的通信资源，利用多点视频会议系统，实时将人工地震爆破情况通过现有多种通信手段传输回指挥中心，并接收指挥中心的命令，不仅能为福建省地震构造人工地震爆破观测提供和记录现场爆破情况，而且为指挥员指挥整个爆破工程提供通信传输的技术方案，具有较强的现实意义。
参考文献
[1] 吴楠楠，肖健，洪惠群，等.夜视摄像技术在人工地震爆破现场的应用[J].国际地震动态，2013（10）：24?26.
[2] 洪惠群，吴楠楠，郭进波，等.跨越台湾海峡人工爆破观测现场通信组网方案研究[J].华南地震，2013（1）：93?99.
[3] 郭福民.视频会议系统在VPN网络中的设计与应用[J].民用飞机设计与研究，2010（2）：62?66.
[4] 雷建锋，钟东，李林.基于VoIP技术视频会议系统研究与设计[J].现代电子技术，2011，34（18）：110?113.
[5] 罗静，史继辉，刘苏.任务视频会议系统基于IP网络的应用[J].现代电子技术，2013，36（17）：30?32.
[6] 张圣，李春杰，单麾扬，等.一种嵌入式现场总线通信网关的设计与实现[J].现代电子技术，2013，36（6）：48?52.
图1 系统架构
2.2 视频会议系统
视频会议系统主要由视频会议终端、多点控制单元（Multipoint Control Unit，MCU）、传输网络以及相关附件构成。局指挥中心通过MCU对视频会议及3G，4G单兵系统传输的音视频进行管理，从而使指挥中心能及时了解各个人工地震爆破点情况，并进行实时指挥。
视频会议终端分布在各会场，图2中会场主要有指挥中心主会场、应急通信车分会场（会场1）、卫星便携站分会场（会场2，会场3），单兵系统作为辅助系统，不计入会场。其中主会场与各个分会场可以实现互动，并都能接收单兵系统的音视频信号，单兵系统只能接收主会场音频信息。主会场及各个分会场将采集到的音视频经过编码器压缩编码，利用传输网络，将数据传输到其他会场，同时对远端传来的数据进行解码，将图像和声音还原到本地会场，从而实现与远端的实时交互式交流。
主会场利用MCU来实现各会场终端之间信息交换和控制，连接多个终端，对输入的多个会议终端的语音、图像和数据信号进行合成和切换，使得指挥员及各会场负责人能很好地沟通交流，方便指挥员对各个爆破点进行实时指挥。
2.3 卫星通信系统
卫星通信系统主要由应急通信车及车载设备、便携卫星天线及卫星图传终端、转发卫星构成。车载卫星通信系统主要由视音频采集、AV矩阵、视频会议终端、车载卫星天线构成，以车厢内为会场，实时将爆破现场的音视频传回指挥中心供指挥员决策，同时接收指挥中心的指挥信号；卫星图传终端采集爆破点音视频信号并编码，通过便携卫星地面站发送信号，并通过转发卫星转发到局指挥中心，实时将爆破现场的音视频传回指挥中心，并接收指挥中心的指挥信号。
3 方案验证
为了更好地配合人工爆破试验，中心工作人员对上述方案进行前期的实地演练验证，并应用于5月12日的“闽动?2014”地震应急救援联动演练。演练证实，该方案能够有效地将现场各个点的视频传回，并实现各个会场的交流。图2是局指挥中心大屏幕所显示的MCU控制的各个会场图像。上面两屏图像从左到右分别为分会场1、分会场2的图像，下面5屏图像从左到右分别为分会场3图像及主会场各角度摄像头的图像。
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图2 指挥中心画面
4 结 语
通过整合我局现有的通信资源，利用多点视频会议系统，实时将人工地震爆破情况通过现有多种通信手段传输回指挥中心，并接收指挥中心的命令，不仅能为福建省地震构造人工地震爆破观测提供和记录现场爆破情况，而且为指挥员指挥整个爆破工程提供通信传输的技术方案，具有较强的现实意义。
参考文献
[1] 吴楠楠，肖健，洪惠群，等.夜视摄像技术在人工地震爆破现场的应用[J].国际地震动态，2013（10）：24?26.
[2] 洪惠群，吴楠楠，郭进波，等.跨越台湾海峡人工爆破观测现场通信组网方案研究[J].华南地震，2013（1）：93?99.
[3] 郭福民.视频会议系统在VPN网络中的设计与应用[J].民用飞机设计与研究，2010（2）：62?66.
[4] 雷建锋，钟东，李林.基于VoIP技术视频会议系统研究与设计[J].现代电子技术，2011，34（18）：110?113.
[5] 罗静，史继辉，刘苏.任务视频会议系统基于IP网络的应用[J].现代电子技术，2013，36（17）：30?32.
[6] 张圣，李春杰，单麾扬，等.一种嵌入式现场总线通信网关的设计与实现[J].现代电子技术，2013，36（6）：48?52.
图1 系统架构
2.2 视频会议系统
视频会议系统主要由视频会议终端、多点控制单元（Multipoint Control Unit，MCU）、传输网络以及相关附件构成。局指挥中心通过MCU对视频会议及3G，4G单兵系统传输的音视频进行管理，从而使指挥中心能及时了解各个人工地震爆破点情况，并进行实时指挥。
视频会议终端分布在各会场，图2中会场主要有指挥中心主会场、应急通信车分会场（会场1）、卫星便携站分会场（会场2，会场3），单兵系统作为辅助系统，不计入会场。其中主会场与各个分会场可以实现互动，并都能接收单兵系统的音视频信号，单兵系统只能接收主会场音频信息。主会场及各个分会场将采集到的音视频经过编码器压缩编码，利用传输网络，将数据传输到其他会场，同时对远端传来的数据进行解码，将图像和声音还原到本地会场，从而实现与远端的实时交互式交流。
主会场利用MCU来实现各会场终端之间信息交换和控制，连接多个终端，对输入的多个会议终端的语音、图像和数据信号进行合成和切换，使得指挥员及各会场负责人能很好地沟通交流，方便指挥员对各个爆破点进行实时指挥。
2.3 卫星通信系统
卫星通信系统主要由应急通信车及车载设备、便携卫星天线及卫星图传终端、转发卫星构成。车载卫星通信系统主要由视音频采集、AV矩阵、视频会议终端、车载卫星天线构成，以车厢内为会场，实时将爆破现场的音视频传回指挥中心供指挥员决策，同时接收指挥中心的指挥信号；卫星图传终端采集爆破点音视频信号并编码，通过便携卫星地面站发送信号，并通过转发卫星转发到局指挥中心，实时将爆破现场的音视频传回指挥中心，并接收指挥中心的指挥信号。
3 方案验证
为了更好地配合人工爆破试验，中心工作人员对上述方案进行前期的实地演练验证，并应用于5月12日的“闽动?2014”地震应急救援联动演练。演练证实，该方案能够有效地将现场各个点的视频传回，并实现各个会场的交流。图2是局指挥中心大屏幕所显示的MCU控制的各个会场图像。上面两屏图像从左到右分别为分会场1、分会场2的图像，下面5屏图像从左到右分别为分会场3图像及主会场各角度摄像头的图像。
<；E：＼LIHUI＼12月＼12.4＼现代电子技术201423＼Image＼09t2.tif>；
图2 指挥中心画面
4 结 语
通过整合我局现有的通信资源，利用多点视频会议系统，实时将人工地震爆破情况通过现有多种通信手段传输回指挥中心，并接收指挥中心的命令，不仅能为福建省地震构造人工地震爆破观测提供和记录现场爆破情况，而且为指挥员指挥整个爆破工程提供通信传输的技术方案，具有较强的现实意义。
参考文献
[1] 吴楠楠，肖健，洪惠群，等.夜视摄像技术在人工地震爆破现场的应用[J].国际地震动态，2013（10）：24?26.
[2] 洪惠群，吴楠楠，郭进波，等.跨越台湾海峡人工爆破观测现场通信组网方案研究[J].华南地震，2013（1）：93?99.
[3] 郭福民.视频会议系统在VPN网络中的设计与应用[J].民用飞机设计与研究，2010（2）：62?66.
[4] 雷建锋，钟东，李林.基于VoIP技术视频会议系统研究与设计[J].现代电子技术，2011，34（18）：110?113.
[5] 罗静，史继辉，刘苏.任务视频会议系统基于IP网络的应用[J].现代电子技术，2013，36（17）：30?32.
[6] 张圣，李春杰，单麾扬，等.一种嵌入式现场总线通信网关的设计与实现[J].现代电子技术，2013，36（6）：48?52.
