新型移动基站信息采集传输装置研究

李怀志 邢栋 邢天明 董栋 李兴敏

摘要：新型移动基站信息采集传输装置利用现有车体及部分车载设备，依托改造后的焦作黄河专网，可实现防洪工程数据采集、数据传输、网络覆盖、临时基站、干路中继等功能。该装置通过升级改造移动信息采集车体及供电系统、无线数据传输系统、移动采集系统、数据处理终端、地面基站及增装IP语音网关，可更好地为焦作黄河防汛杭旱指挥系统提供良好的通信网络基础环境，增强了焦作黄河河务局信息系统传输的稳定性，填补了基层河务部门及防洪工程网络覆盖存在的漏洞，为焦作黄河专网提供了可靠的网络连接，为“互联网+”在治黄工作中的应用提供了有力保障以及验证空间。

关键词：网络覆盖；数据传输；信息采集；移动基站；防洪工程；黄河

中图分类号：TN925；TV882.1 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2018.02.009

1 项目背景

焦作黄河河务局（简称焦作河务局）移动基站信息采集传输装置的升级改造依赖于“移动信息采集系统”及“焦作黄河专网改造”两个项目的实施。

2004年初，河南黄河河务局（简称河南河务局）防办与信息中心一起，以市级河务局为单位统一配发了移动信息采集系统，用于现场信息采集。其主要结构由信息采集车、车载信息采集系统（包括供电系统、液压升降系统、信息采集系统、数据传输系统和数据处理终端）和地面无线接人基站组成。覆盖范围包括温县黄河河务局大玉兰控导、武陟第一黄河河务局老田庵控导两处工程。系统投入使用至今已有13a，曾多次参加黄河防汛抢险演习，并执行信息采集、通信保障任务。因设备老化，故无线接人基站、车载供电系统、信息采集系统、数据传输系统和数据处理终端相继发生故障，2011年后再未接到出勤任务。

2013年底，焦作黄河专网改造项目初步完成，使市、县河务局干路带宽达到80MB以上，所属29个一线班组拥有30MB以上的数据传输能力。

依托于以上两个项目，焦作河务局对处于闲置状态的移动信息采集系统进行了升级改造，使其融入改造后的焦作黄河专网，在恢复其数据采集功能的同时，增大了信号覆盖范围，提升了数据处理能力，并增加了多重信息处理功能。

2 改造方法

2.1 改造内容

（1）移动信息采集车体及供电系统改造。因使用时间较长，故车体及相关配件存在破损和故障情况，为恢复车辆行动能力，分别对变速箱、启动电瓶、刹车系统、空调系统进行了修复并更换为全新轮胎。车载供电系统已超过设计寿命无法继续使用，升级改造为新型UPS供电系统并配备大容量电池组，保障车载设备正常用电需求。改造后车辆恢复移动能力，为车载设备运行提供了基础环境保障。

（2）無线数据传输系统升级改造。改造车载无线数据传输系统，增装发射功率27dbm、天线增益18dBi、覆盖角为120°的2.4G无线微波覆盖设备和发射功率27dbm、天线增益30dBi、覆盖角为150的5.8G无线微波远距离传输设备，调整车载网络结构，使其具备多套通信设备同时工作的能力。

（3）移动信息采集系统升级改造。改造并安装了具有130万像素、20倍光学变焦、150m红外夜视能力的室外球型摄像机，使其能够在车载液压升降系统上使用，使系统具备了大范围、远距离现场视频采集、转播能力。增装IP语音网关，可为现场提供黄河内部固定电话服务。增装自行研发的数据采集系统，根据需要，配合相关传感设备对现场测量目标的温度、湿度、风速等环境数据以及拉力、压力、扭力等物理量进行现场采集，或对现场设备进行远距离控制。

（4）数据处理终端升级改造。大量数据传输及新型采集系统需要强大的数据处理能力，原有车载设备远远无法满足现有设备的工作需要，因此配装了高性能车载数据处理终端，并安装了“焦作黄河专网管理系统”“数据采集系统平台”等专用软件系统，使车载各系统能够充分发挥完整性能。

（5）地面基站改造。对市、县河务局及一线班组地面微波传输设备进行参数设置，并匹配车载无线通信系统，使移动信息采集系统可以随时随地按需接人网络，依托焦作黄河专网改造项目，移动信息采集系统可实现焦作河务局所辖全部29个一线班组的全面覆盖。

2.2 实现功能

（1）市、县河务局网络干路中继。当市、县河务局干路网络出现中断时，可使用移动信息采集车临时搭建中继线路，快速恢复网络传输，减少网络中断时间，提高网络保障率。

（2）临时通信基站。实现在抢险、重要施工、演习演练现场等所需环境中，快速搭建临时通信基站，提供网络数据、语音、视频等信息传输服务。

（3）现场信息采集。为焦作河务局所属29个工程班组、河道堤防工程、重要道口等提供视频、图片、音频、环境参数等信息的采集服务。

（4）大范围无线网络覆盖。可为大型工地或抢险现场提供半径3000m、呈120°扇面的无线网络覆盖，满足覆盖范围内无线设备的互联网连接、黄河内部网络数据访问等服务。

（5）可按需调整设备并实现多种服务并行运行。根据具体需要可分别或同时挂载不同类型、参数的设备，完成较为复杂的特殊任务，如在作为临时通信基站的同时提供网络视频画面直播，并为会场提供大范围无线网络覆盖服务。

3 主要创新点

（1）覆盖范围广。对市、县河务局及一线班组地面微波传输设备进行参数设置，并匹配车载无线通信系统，使移动信息采集系统可以随时随地按需接人网络。该项目建成后可应用在焦作河务局所属河段全部工程班组、河道堤防工程、重要道口等地段，使信息传递不再受到区域限制。

（2）网络带宽大。配备车载多套通信系统，传输带宽范围为150～450MB，可为现场信息传输提供充足的带宽保障。配备高清高倍摄像头配合完整的云台功能，实现了大范围、远距离、稳定、可控的实时视频监控功能。

（3）多种环境参数采集。配备自行研发的数据采集系统，对所需目标或区域的环境参数和物理应变参数进行采集，为防汛决策提供了更加完备的参考支持。

（4）多任务并行运行。配备车载多套通信系统，具备多任务并行处理能力，能够更好地适应抢险环境，做到一车多用。移动通信基站可融入焦作黄河专网，配备5.8G无线微波远距离传输设备，可融入焦作河务局现有市、县河务局网络，作为中继或终端使用。

4 应用及效益分析

4.1 应用情况

（1）2014年河南河务局防汛通信信息演习。2014年5月25日，焦作河务局参加了河南河务局组织的防汛通信信息演习，使用移动信息采集系统，在老田庵24坝执行音/视频直播任务。改造后的移动信息采集系统提供了稳定的无线信号传输，保證了现场的音/视频信号传输，获得上级领导的肯定。

（2）焦作黄河网络全覆盖。2014年6月，分别在焦作河务局老田庵、驾部、大玉兰和化工等班组挂载无线覆盖设备，进行了无线网络覆盖应用。覆盖范围内的手机、笔记本等移动终端均可获得网络信号，实现了移动办公的网络接人功能，从而使焦作河务局黄（沁）河堤坝范围内的网络信号覆盖到坝头、堤岸、险工点、仓库等管理主体。

（3）移动基站。2014年7月，分别在焦作河务局远离一线班组（未接入网络）的嘉应观塌滩现场、惠武浮桥、白马泉引水口，东安控导、荣武浮桥、张王庄控导、马铺险工、大小岩险工，使用移动信息采集车的5.8G微波远距离传输设备进行了移动基站数据的传输，并接人焦作黄河专网，实现了内网登陆操作。

（4）视频监控。2015年9月，在温县大玉兰控导工程进行了视频监控应用。在大玉兰控导29坝使用球形摄像头进行360°监控，重点观测丁坝迎水面、拐头迎水面、圆头等部位，并连人焦作黄河专网，将视频实时传回焦作河务局，实现了远程高清视频监控功能。

4.2 效益分析

（1）经济效益。利用现有网络基础环境、现有移动设施，实现了一车多用，可在不同环境下提供不同功能，为抗洪抢险争取时间，做到“抢早、抢小”，节约抢险资金。

（2）社会效益。为“互联网+”在治黄实践中的应用提供了技术基础，能够更好地为焦作黄河防汛抗旱指挥系统提供良好的通信网络基础环境。

5 结语

该项目的实施与应用，恢复了移动信息采集系统的音/视频数据采集功能，拓展了信息采集范围，提高了视频采集质量，并大大增强了焦作河务局信息系统的稳定性，填补了基层河务部门及防洪工程网络覆盖存在的漏洞，为焦作黄河专网提供了可靠的网络连接，为“互联网+”在治黄实践中的应用提供了有力保障以及验证空间。