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基于IPv6的新一代應急聯(lián)動系統(tǒng)

陳山枝 謝東亮 李晉 2008/12/26

  應急聯(lián)動系統(tǒng)對一個城市的安全和穩(wěn)定有著重要的作用,是“城市的生命線”。隨著我國城市化進程的加快、城市人口密度與流動性加大,突發(fā)事件(如自然災害事件、事故災難事件、公共衛(wèi)生事件、社會安全事件等)的影響面越來越大,這些都為對應急聯(lián)動系統(tǒng)的功能和性能提出了更高的要求。

  新一代應急聯(lián)動系統(tǒng)的需求

  現有的應急聯(lián)動系統(tǒng)是一個典型的內部強耦合的分布式復雜智能系統(tǒng)。要使這樣一個系統(tǒng)協(xié)調有序地運行,必須建立高效的通信網絡系統(tǒng),以實現系統(tǒng)內部繁重而緊密的通信聯(lián)系。應急聯(lián)動系統(tǒng)不僅涉及到大量的交通、安全、消防等監(jiān)控設備、以及各類人員通信終端和和車輛設備等,另外,還涉及到各種政府部門、交管部門、公安部門、公交調度部門等。這些通信實體涉及的信息點眾多,類型復雜。而現有的應急聯(lián)動系統(tǒng)大多是基于專網和各自獨立的IPv4 Intranet方式構成,通常使用各自使用的內部地址,通過NAT轉換實現互聯(lián),因而難以實現信息點之間高效地端到端通信。

  另外,傳統(tǒng)的IPv4網絡只能提供“盡力而為”的傳輸服務,而應急聯(lián)動系統(tǒng)經常需要在網絡上快速傳輸大量實時數據,尤其是多媒體數據,這些需求對數據傳輸的吞吐率、幀間傳輸時延、誤碼率均提出較高的QoS要求,是IPv4網絡難以承受的。而IPv6網的三層交換普遍支持區(qū)分服務,可以對各類不同信息劃分不同類型和優(yōu)先級,借助Diffserv協(xié)議和流式交換降低時延敏感信包在路由器上的交換延遲,提高端到端的傳輸服務質量。更為重要的是,隨著信息技術的發(fā)展,應急聯(lián)動系統(tǒng)中將越來越多的增加各類車輛、手持設備、移動監(jiān)控設備等移動節(jié)點,這些通過無線和移動網絡的信息對于基于IPv4的網絡是難以實現的。

  上述端到端的特點、多媒體信息的需求、以及移動的特點都使得基于IPv4的網絡協(xié)議難以滿足新一代應急聯(lián)動系統(tǒng)的要求,而與此同時,IPv6其本身的特點正好滿足了上述需求,IPv6針對IPv4的缺點不是簡單的升級,而是具有全新技術性能和應用概念的新設計。

  基于IPv6的新一代應急聯(lián)動系統(tǒng)是由應急聯(lián)動指揮中心、應急聯(lián)動單位/部門和災害現場的移動指揮中心組成。應急聯(lián)動中心與各聯(lián)動單位/部門之間通過自主研發(fā)的通信平臺相連,通過自主研發(fā)的異構數據的信息交換平臺實現各應急聯(lián)動單位/部門間異構系統(tǒng)的應用集成與流程整合。應急聯(lián)動中心將涉及語音、數據和視頻處理。應急聯(lián)動單位/部門僅涉及數據的處理。應急聯(lián)動單位/部門將涉及公安、交通、消防、衛(wèi)生等主要單位/部門,災害現場的數據、語音和視頻信息通過CNGI試驗網傳送到應急聯(lián)動中心,來保證應急聯(lián)動指揮中心和災害現場之間的通信。

  實現現場環(huán)境監(jiān)測、分析和預警

  作為溝通客觀物理世界和主觀感知世界的載體與橋梁,無線傳感器網絡是信息獲取領域的一場技術革命,其最大優(yōu)勢在于能夠通過一組大冗余、低成本、簡單高效傳感器的協(xié)同工作,可以更直接、更精確的方式近距離地對環(huán)境信息進行全面監(jiān)測,進而實現對某一復雜環(huán)境或事件的精確信息感知能力。無線傳感器這種自組網的能力使其與傳統(tǒng)網絡相比,具有高可靠性、高抗毀性、隨需而設、即設即用等特點,尤其適合無法部署固定線路的突發(fā)公共安全事件場合,比如高速公路化學品泄漏、河流污染、礦山安全、地鐵、廣場等人群密集區(qū)域的火險及地震等突發(fā)災難事件需要網絡快速、靈活快速部署的場合。


  圖1 基于無線傳感器網絡的現場環(huán)境監(jiān)測、分析、預警系統(tǒng)

  基于CNGI平臺的IPv6無線傳感器網絡是應急聯(lián)動系統(tǒng)密不可分的基礎信息采集環(huán)境。通過無線傳感器網絡對復雜環(huán)境和突發(fā)事件的精確信息感知能力,建設基于無線傳感器網絡的信息采集、分析和預警體系,一方面可以實現對突發(fā)災難性環(huán)境,如高速公路化學品泄漏、河流污染、礦山安全、地鐵、廣場等人群密集區(qū)域的火險及地震等災難事件的精確監(jiān)測;另一方面,可以將現場動態(tài)信息與應急聯(lián)動綜合數據庫和模型庫的各類信息融合,形成較為完備的事件態(tài)勢圖,對突發(fā)性危機公共安全的事件發(fā)展趨勢進行動態(tài)預測,進而為輔助決策提供科學依據,提高應急聯(lián)動系統(tǒng)保障公共安全和處置突發(fā)公共事件的能力,最大程度地預防和減少突發(fā)公共事件及其造成的損害。

  整合與集成千變萬化的信息

  應急聯(lián)動是一個具有工作移動性、突發(fā)性、緊急性強的行業(yè),一線部門需要實時和數據中心交換信息,對人員、資源、預案等信息進行及時、迅速的查詢,特別是圖片和視頻的傳輸應用,能夠極大地提高災害事件的處置效率。

  為了能夠實現應急聯(lián)動部門間異構系統(tǒng)的應用集成和流程整合,本項目采用的關鍵技術是DS異構數據的信息交換平臺,該平臺用于構建分布式應用的框架,面向應急管理及社會公共安全行業(yè)大型用戶及中小型系統(tǒng)集成商,以加速行業(yè)系統(tǒng)構建、提升行業(yè)系統(tǒng)質量為主要目標。異構系統(tǒng)集成中間件是一套完整的用于建立無線數據應用的集成化基礎架構軟件和開發(fā)平臺,產品采用業(yè)界先進的技術和開放的標準,可以運行在各種主流的系統(tǒng)和平臺之上,具有高性能和良好的擴展性能。通過先進的分布式應用架構,能夠十分方便地集成各種現有信息系統(tǒng)的現有資源,包括不同的系統(tǒng)平臺、數據庫、應用程序、服務、訪問設備等,快速地開發(fā)出建立在GPRS、CDMA、CDPD、短消息各種移動新型服務和應用之上優(yōu)質應用系統(tǒng)。

  應急聯(lián)動系統(tǒng)部署與實施

  基于CNGI網絡的社會應急聯(lián)動系統(tǒng)已經推廣應用于上海市、新疆烏魯木齊市、安徽合肥市、江蘇昆山市等城市。其系統(tǒng)基本結構主要包括8個子系統(tǒng):電話接處警系統(tǒng)、計算機輔助決策系統(tǒng)、無線通信調度系統(tǒng)、實時圖像監(jiān)控系統(tǒng)、大屏幕顯示系統(tǒng)、電子記錄存儲系統(tǒng)、視頻音響保障系統(tǒng)、信息網絡傳輸系統(tǒng)等子系統(tǒng)。

  接處警應用系統(tǒng)是應急聯(lián)動中心的核心部分,系統(tǒng)在保證“先進、實用、可靠”的前提下,與全市應急聯(lián)動單位實現互聯(lián)互通、信息共享;把接處警系統(tǒng)與GPS、有無線通信、視頻監(jiān)控、預案指揮等技術系統(tǒng)有機的結合在一起,形成“以計算機網絡為基礎,以有線、無線通信為紐帶,以接處警信息傳遞、處理為核心,以資源共享和計算機輔助決策為載體的綜合性系統(tǒng)工程”,從而提高應急聯(lián)動中心的指揮調度、輔助決策等綜合處置能力,滿足在復雜條件下指揮、調度、協(xié)調、處置城市不同種類和等級的突發(fā)事件的實戰(zhàn)需要。

  圖2 應急聯(lián)動指揮調度系統(tǒng)部署與實施

  巨大的市場空間

  近年來突發(fā)事件頻繁,各級政府和相關行業(yè)部門都已將建設城市應急聯(lián)動與社會綜合服務系統(tǒng)提上了議事日程,這也為該項目帶來了巨大的市場發(fā)展空間。隨著 CNGI的建設步伐,基于CNGI的應急聯(lián)動系統(tǒng)的建設也將從實驗室走出,各地城市應急聯(lián)動系統(tǒng)將逐步基于IPv6網絡進行建設,總的來說市場前景和應用前景是廣闊的。

  探索基于IPv6的新一代應急聯(lián)動系統(tǒng),將不僅有助于改進政府對重大突發(fā)事件的快速反應能力和科學決策水平,而且有助于帶動國際國家標準的制定,進而帶動民族產業(yè)的高速發(fā)展,以加強我國在應急聯(lián)動國際領域的標準權和引導力。

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