一种应急通信设备管理方法及系统

技术领域

本发明属于抢险救灾领域，特别涉及一种应急通信设备管理方法及系统。

背景技术

我国自然环境条件多变，自然灾害多发。由于部分地区的常规通信网络信号覆盖不稳定或者没有覆盖，现场的数据不能实时传输至相关监管部门，致使这些多灾地区的环境监测和数据传输变得非常困难，在发生灾情时，指挥者无法及时的掌握空闲应急设备，如图1所示为常规应急设备调配方式，在调派应急设备时需要先从省级向乡镇或者街道逐级查询是否有空闲的设备调往灾区，周期长，效率低，严重制约抢险救灾工作的实施。更严重的，受灾区域往往受到恶劣自然条件影响，出现地面网络通信系统全面瘫痪的局面，基于卫星通信将是一种非常有效的手段，然而我国还没有有效空中通信手段，在抢险救灾关键时期，仍然需要依赖国际应急卫星通信系统，国际应急卫星通信系统因内部原因停止服务时，造成短时间内外界无法了解现场信息，应急设备很难快速运输到救灾现场，另外由于救灾设备大量涌入救灾现场导致关键运输线严重拥堵，给抗震救灾现场带来不可估量的损失。

因此在出现自然灾害时，应急设备的管理将是很重要的一种手段。将救援使用的卫星通信设备、运输车辆、照明设备、侦查装备、医疗救援设备及照明等应急设备进行统一管理，通过有效的通信手段将其位置信息实时的传输到应急管理中心，根据需求统一配置及调配。由于我国各地的经济技术的发展水平和重视程度的不同，在应急救援装备的配备上有一定差异。总的来说大都存在装备不足和装备落后的情况。所以平时应做好现有应急救援装备的管理工作，时刻保证装备处于良好的使用状态，一旦出现灾情就能通过应急设备管理平台查询灾情周边应急设备状态，就近合理调配，确保极短时间内将灾情减少到最低。

天通一号卫星移动通信系统，是我国自主研制建设的卫星移动通信系统，也是我国空间信息基础设施的重要组成部分。系统由空间段、地面段和用户终端组成，系统与地面公共电话网，地面移动通信系网、Internet网已经实现互连互通。目前已经在中国全面覆盖，无任何盲点，不受地形等因素影响，可以自上而下实现对海洋、山区和高原等无缝覆盖，同时天通工作频段信号传输损耗小，有利于终端设备的小型化，便于携带，另外天通除了语音和短息功能外，还可以替代部分北斗短息功能，相比北斗系统实时性会更高，可为宽敏感型应用，提供高质量的“准宽带”连接服务。

现有技术中有使用天通卫星系统、北斗卫星系统进行定位管理的方案，但是仍然缺少一种集成度高、稳定性好、分类管理的应急管理方案。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种集成度高、重量轻、体积小，融合北斗、GPS、天通系统、LORA专网通信的，满足空中、海上及地面各种应急设备管理、调度的方法及系统。

一种应急通信设备管理方法，包括：通过位置服务模块采集应急通信设备信息，采用第一通信模式和/或第二通信模式将所述应急设备信息上传到管理平台；

所述第一通信模式为通过移动地面网络将所述应急通信设备信息上传到所述管理平台；

所述第二通信模式为通过天通系统将所述应急通信设备信息上传到所述管理平台；

所述通过位置服务模块采集应急设备信息包括：通过LORA系统采集所述应急通信设备信息后传输到所述位置服务模块和/或将所述应急通信设备信息直接传输到所述位置服务模块。

进一步地，所述通过LORA系统采集所述应急通信设备信息后传输到位置服务模块包括：

LORA系统从节点将所述应急通信设备信息设置为通讯信息字段；

所述LORA系统从节点将所述通讯信息发送到对应的LORA系统主节点；

所述LORA系统主节点将至少一个对应从节点的所述通讯信息发送到所述位置服务模块；

所述位置服务模块解析所述通讯信息获得所述应急通信设备信息。

进一步地，方法还包括：采用GPS、北斗系统进行双系统联合定位。

进一步地，所述联合定位包括：

判断所述GPS和北斗系统的定位信息的差异值，

若所述差异值满足阈值要求，则取所述GPS和北斗系统的定位信息得平均值作为定位信息值；

若所述差异值不满足阈值要求，则重新定位。

进一步地，所述联合定位包括：

若连续执行指定次数的所述重新定位，均未出现所述差异值满足所述阈值要求，则取所述GPS和北斗系统中的一个定位信息作为最终定位信息值。

进一步地，通过天通系统将所述应急通信设备信息传输到所述管理平台包括：通过集成PA、LNA、天通天线，所述天通天线用于接收和发送天通信号，所述PA、LNA用于对所述天通信号进行功率放大。

一种应急通信设备管理系统，包括：天通卫星、地面移动网络、位置服务模块、管理平台；

所述位置服务模块通过所述天通卫星，将所述应急通信设备信息传输到管理平台；

所述位置服务模块通过所述地面移动网络，将所述应急通信设备信息传输到管理平台。

进一步地，系统还包括：

LORA专网系统，用于所述应急通信设备信息传输到所述位置服务模块。

进一步地，所述LOAR专网系统包括LORA主模块和LORA从模块；

所述LORA从模块用于采集所述应急通信设备的信息，并将所述应急通信设备的信息作为通讯信息字段，传输到所述LORA主模块；

所述LORA主模块用于接收至少一个所述LORA从模块传输的所述应急通信设备的信息，并将所述通讯信息传输到所述位置服务模块；

所述位置服务模块解析所述通讯信息字段，获取所述应急通信设备的信息。

进一步地，所述位置服务模块包括：

天通卫星信号收发装置、天通卫星信号调制解调器、主控制器以及外部接口；

所述天通卫星信号收发装置与所述天通卫星信号调制解调器通信连接，用于接收所述天通卫星的信号以及发送数据到所述天通卫星；

所述主控制器与所述天通卫星信号调制解调器数据连接并与所述外部接口相连接，用于接收信息，并发送到所述天通卫星信号调制解调器。

进一步地，所述主控制器用于接收GPS和北斗系统的信息，进行联合定位，所述联合定位包括：

判断所述GPS和北斗系统的定位信息的差异值，

若所述差异值满足阈值要求，则取所述GPS和北斗系统的定位信息得平均值作为定位信息值；

若所述差异值不满足阈值要求，则重新定位。

本发明所述的应急通信设备管理方法及系统，组网灵活、及时高效、不受地理环境限制等优势，彻底解决地面移动的盲区覆盖通信问题，尤其是在抗震救灾、应急救援等应用中发挥巨大的作用；本发明可将应急救援资源合理管理、调度，极大的提高抗震救灾效率，短时间即可将损失减小到最少；本发明所述的方法及系统集成度高，系统深度融合全网通通信模块、北斗、GPS模块、LORA专网模块，彻底解决地域通信限制，同时将定位精度提高到较高水平，在保障设备管理全面可靠的情况下，节约了卫星通讯的成本，；同时，增加了普及的可能性和应用的多样性，与国家“互联网+”的规划相匹配，除话音和短信功能外，还可以替代部分北斗短消息功能，为带宽敏感型应用，提供高质量的“准宽带”连接服务、高精度位置服务和及时有效的数据传输服务；此前，我国遭受自然灾害时往往需要租用国外卫星设备，现在完全自主化，本发明将极大保障了国家重要领域的信息安全，终端定制能力不再受制于人。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了常规应急设备调配方式示意图；

图2示出了根据本发明实施例的天通应急设备管理服务平台示意图；

图3示出了根据本发明实施例的位置服务应急管理系统示意图；

图4示出了根据本发明实施例的位置服务模块结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种应急通信设备管理方法，采用两种通信模式相结合的方式对应急设备进行管理，其中，第一通信模式为常规移动模式，第二通信模式为天通模式。

在移动地面网络信号能覆盖到的地方可设置为常规通信模式，该模式下，通过移动地面网络将应急通信设备信息传输到应急管理中心的管理平台(服务平台)；

在海上、空中、陆地通信盲区可选择天通模式，该模式下，通过天通系统将应急通信设备信息传输到管理平台。其中，信息传输主要包括设备的位置信息，也可以根据需要上传设备状态信息、救灾现场关键数据等。位置信息在本实施例中通过GPS、北斗系统进行双系统联合定位，大大提高定位精度，为应急救援物资提供精准的位置服务，便于应急设备管理、合理调度。本实施例中，联合定位的具体操作为：对GPS和北斗系统的定位信息进行比较，如果GPS和北斗定位信息差异值较小，则将两个定位信息取平均值作为定位结果；如果差异值较大则重新定位，即丢弃差异较大的定位数据，接收下一次两个系统传输的定位信息，重新比较；若重复多次定位后差异值仍然较大，则取其中一个定位系统的定位数据，本实施例中，取GPS定位信息值。如果其中一个定位系统始终无数据输出，则直接选用有数据定位系统的定位信息的作为有效值，这种情况也属于差异值不满足阈值。具体实施中，多次定位可以设置为3次或5次等；所述差异较小指的是，根据实际需要设定可接受的差异阈值，如经度坐标差0.00001度且纬度坐标差0.00001度，对于两个定位信息差异小于(或小于等于)阈值的定位信息，认为差异较小，处理时取平均值。

天通模式下，通过在卫星通信设备中集成PA(Power Amplifier)、LNA(Low NoiseAmplifier)、天通天线，接收和发送天通信号，对所述天通信号进行功率放大，可提供最大384Kbps高速率数据传输功能。

应急管理中心的管理平台对部署在不同区域的应急设备进行信息收集，更新和综合调度。应急设备包括如：应急救援库房中对应的照明设备、防护设备、侦查装备、应急电力等救援设备等。

两种通信模式的结合可以实现管理区域的全面覆盖，不受地形影响，并且能够充分利用现有的地面移动网络通信设施。通信模式的选择可以按照上述移动网络覆盖范围决定，也可以根据需要选择切换模式，如发生灾情的区域可能出现移动网络通信不良或失效，此时可以切换到天通模式。

两种通信模式下，都可以将信息直接传输到管理平台。在另外的实施例中，也可以将设备信息通过LORA专网进行收集，传输到位置服务网关，然后由位置服务网关统一通过地面移动网络或天通卫星传输到管理平台，从而有效降低数据上传的通讯成本。LORA(LongRange Radio)是一种低功耗局域网无线标准，采用LORA专网进行普通设备的管理，实现了低功耗和远距离的统一，它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍。本实施例中，LORA专网进行设备信息采集的过程是，LORA专网系统中每个局域专网的网络从节点采集不同设备的信息，按照LOAR专网通信协议，汇总到一个主节点，汇总过程发送的通讯信息中包含以字段表示的设备信息；主节点从接收的通讯信息中解析字段表示的设备信息，对解析后的信息进行处理(如验证可用性)后发送到服务平台。

基于相同的构思，本发明还提供了一种应急通信设备管理系统，系统实现卫星移动通信、地面LORA专网通信及北斗、GPS导航一体化设计。系统以天通卫星系统为主，同时集成北斗系统、天馈系统、GPS系统、卫星通信调制解调器、移动地面网络、LORA通信系统、太阳能充/放电系统等。其中天通卫星系统如图2所示，应急设备或工具通过天通位置服务模块将关键信息传输到天通卫星(天通S卫星)，天通卫星将这些信息发送到应急管理中心的管理平台，管理平台数据库中保存应急设备信息，同时管理平台提供设备查询功能，根据设备调度需求进行调度轨迹查询，并将位置信息、轨迹信息等带有空间属性的数据通过GIS(地理信息系统，Geographic Information System或Geo－Information system)地图可视化显示。该应急通信设备管理系统高度集成，天通位置服务模块的全部电气部件集成在电气仓里，对外提供卫星网络、定位、SOS、专网通信等综合业务。

该应急通信设备管理系统具备卫星通信、移动地面网络及LORA专网通信功能，系统以天通卫星通信为主，尤其是关键应急设备直接使用天通模块进行位置服务，其他应急救灾设备以移动地面网络和LORA专网协同管理。如图3所示，为本发明实施例的位置服务应急管理系统示意图。应急通信设备管理系统包括：天通卫星、地面移动网络、位置服务模块、管理平台；

位置服务模块用于将所述应急通信设备信息传输到管理平台，在上述不同的通信模式下，位置服务模块可以通过天通卫星或者地面移动网络，将设备信息(不限于设备信息)传输到应急管理中心的管理平台。

本实施例中，应急通信设备管理系统还包括LORA专网系统，LOAR专网系统包括LORA主模块和LORA从模块，其中一个主模块对应多个从模块，从模块用于直接采集不同应急设备的信息，并汇总到总模块，总模块将采集到的多个设备的信息传输到位置服务模块的网关服务(位置服务网关)，最后由位置服务模块将设备信息发送到管理平台。从模块采集设备信息包括设备号、应急信息(设备应急管理级别、最后检修时间等)作为字段信息，按照一定顺序和规则进行字段信息组合，将组合后的信息按照LORA通讯协议上传汇总到主模块，通讯协议是指在对组合信息发送前添加通讯报文前缀等。接收到信息的LORA主模块，按照相应的协议和字段组合规则对接收信息进行解析，获取每个字段的具体值，如设备号。

实际应用中，可以根据设备的重要性或者需求，对不同设备采用不同的管理方式。如，应急救援库房中对应的照明设备、防护设备、侦查装备、应急电力等救援设备的位置信息通过专网LORA系统上传到位置服务网关，然后通过天通一号卫星或者地面网络上传到应急管理中心指定的服务平台，以便于对应急设备进行统一调配。通过LORA对设备信息进行批量后再发送到平台，可以有效降低数据上传通讯成本，尤其是天通卫星的通讯成本。而专用特殊的应急救援设备如通信设备、运输设备等，则由位置服务模块，直接通过天通卫星或者地面网络上传到应急管理中心指定的服务平台，保证了关键专用设备信息的及时可靠上传。

位置服务模块还与全网通模块相连接，具体实施中，全网通模块可以是支持网络连接的网卡设备，通过全网通模块，位置服务模块可以实现全网互联，方便信息交流和共享。

位置服务模块是信息中转的关键模块，位置服务模块将采集的设备信息、现场信息等通过天通卫星或者地面移动网络上传到服务平台；位置服务模块还可以接收应急平台的控制信息、模块升级包等。如图4所示，是本发明实施例的位置服务模块结构示意图。位置服务模块包括：天通卫星信号收发装置、天通卫星信号调制解调器、主控制器以及外部接口；其中，主控制器带有嵌入式程序的，具有数据处理和控制功能的设备，本实施例中，主控制器主要完成卫星模块接入网、卫星数据收发、解析等功能；完成GPS、北斗模块数据解析和发送；完成无线专网数据收发；完成网络数据收发及和Ka(Ka波段的频率范围为26.5～40GHz，通常用于卫星通信)卫星终端数据通信功能。天通卫星信号收发装置包括集成的天通四壁螺旋天线，用于接收天通卫星信号；通卫星信号收发装置包括功率放大器(PA)和低噪声放大器(LNA)，PA用于射频信号的输出放大，而LNA用天线端的射频信号输入放大；通卫星信号收发装置包括双工器，用于将天通四壁螺旋天线采集的信号传输到LNA进行输入放大，并将PA放大的输出信号通过天通四壁螺旋天线进行发送。PA的输出信号经过天通卫星信号调制解调器进行调制，LNA的输入信号经过天通卫星信号调制解调器进行解调。

天通卫星信号调制解调器与主控制器通信连接，用于传输信息。本实施例中，主控制器采用STM32主控制器。STM32主控制器与外部接口相连接，用于接收或发送信息。本实施例中，外部接口包括：USB接口、RJ45接口、串口等，可支持多种抗震、救灾现场关键数据采集上报。外部接口还包括LORA接口，通过接受无线信号，接收上述LORA专网的信息，STM32主控制器集成了位置服务网关，用于接收处理LORA专网传输的设备信息。外部接口还包括定位信息接口，用于接收定位系统传输的定位信息，本实施例中，位置服务模块接收GPS和北斗系统的信息，进行联合定位,联合定位方式在与上述应急通讯设备管理方法实施例中所述的方式一致，不再赘述。此外，外部接口还包括SOS(国际求救信号)接口，用于接收求救信号。同时系统提供IP电话(通过网络传输进行)、RS232数据传输(通过串口进行)业务。

本实施例中，位置服务模块设置有太阳能电池，节能环保，持久耐用。太阳能接收装置与锂电池组相连接，在光照情况下对锂电池组进行充电，锂电池组通过主控制器对位置服务装置进行供电。

本发明的应急通信设备管理系统集成度高，一体化集成式的位置服务模块重量轻、体积小，系统融合了LORA专网通信，实现了空中、海上及地面各种应急设备管理、调度。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。