消防应急通信智能组网管理平台的制作方法

专利名称：消防应急通信智能组网管理平台的制作方法
专利说明本实用新型涉及消防有无线语音通信技术领域，具体说，涉及消防灭火救援现场各有无线通信语音子系统智能组网控制管理技术。
背景技术：
根据GB50313 — 2010《消防通信指挥系统设计规范》的要求，城市消防无线通信网应由以下三级网组成，分别是城市消防辖区覆盖网(一级网)、现场指挥网(二级网)和灭火救援战斗网(三级网)。目前在我国消防应急救援现场已广泛应用，该模式是纵向和横向联络的有机结合体，可以最大限度的发挥火场组织指挥机构的指挥作用，保证后方调度指挥中心与前方指挥员、现场指挥员与战斗班长和战斗员之间命令顺利上传下达，现阶段通信手段主要是基于350M、400M或800M等常规或集群无线技术。但是，随着通信技术的发展，卫星通信、短波通信、移动公众网络及其他通信方式也广泛应用到消防灭火救援通信体系中。尤其在重特大灾害救援现场，跨区域多兵团联合作战的情况下，由于参战部队多、建制组合复杂、通信技术手段多样，目前无成熟易用设备实现现场所有通信系统的统一接入与管理。其次是频率资源有限，全国消防专用频点仅三单三双，用于火场通信网的单频点只有三个，多中队作战时会出现严重同频干扰问题，很容易造成火场无线通信指挥混乱，火灾现场上、下级之间和前、后方之间通信联络会发生严重干扰，甚至中断，贻误战机，严重影响灭火战斗力量的发挥。公开号为CN101374344A的发明专利《一种无线应急通信综合调度系统》，它虽然提到了可以解决不同技术体制的无线和有线通信系统用户之间的语音通信问题，但它是一种通用的应急通信调度系统，不完全符合消防部队灭火救援现场指挥调度的实际需要。具体表现如下由于系统设计的局限性，系统的接入能力有限，未提到卫星电话、VOIP电话和 3G移动通信的接入解决方案；控制管理功能有限，未提到消防三级网的管理应用模式，即无分组管理功能，该功能在跨区域多兵团联合作战时非常重要；未提到录音功能等。
发明内容本实用新型针对现有语音通信技术及在灭火救援应用中所存在的上述问题提供了消防应急通信智能组网管理平台，其主要目的在于在重特大灭火救援现场，跨区域多兵团联合作战时，该平台可以将不同制式、不同技术实现的有无线语音通信系统统一接入到一个标准平台上，通过交换、控制和调度，保证前方和后方之间、指挥员和战斗员之间及不同参战单位之间根据三级组网原则各自独立，避免干扰，确保指挥调度命令和现场反馈信息顺利上传下达。本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的消防应急通信智能组网管理平台，包括无线信道接入控制器、无线用户接入控制器、串口通信服务器、语音交换服务器和控制管理服务器。无线信道接入控制器的前端连接各类无线信道机或终端，后端通过标准RS232接口和三线制音频接口与串口通信服务器和语音交换服务器汇接，实现系统对无线语音通信网络的接入与控制。其中，无线信道接入控制器主要实现短波、常规及集群电台的接入，实现音频接入、频率切换、状态控制及指令调制与解码等功能。无线用户接入控制器实现无线移动公网用户的接入，实现语音通信、短信及数据收发功能；串口通信服务器实时监测/接收无线信道接入控制器及无线用户接入控制器串口模块的上行数据并向网络广播，实时监测/接收网络上的下行信道数据包，并发送给指定的无线信道接入及无线用户接入控制器串口模块，实现无线接入终端如常规电台或GSM/ CDMA/3G用户终端的数据交换和控制管理。
语音交换服务器负责无线接入信道控制器及无线用户接入控制器、卫星电话、 VOIP电话、外线电话及调度电话的语音接入，实现所接入有无线语音任意交换、分组、录音、 放音、主叫号码显示及传真功能。控制管理服务器实现对硬件设备的管理，完成设备初始化、状态检测及控制。所述的无线信道接入控制器包括无线信道接入模块、天线发射合路器及天线接收分路器。所述的无线信道接入模块包括三种类型常规信道接入模块、集群系统接入模块和短波电台接入模块。所述的天线发射合路器由无源器件3DB耦合器、隔离器和负载组成。所述的天线接收分路器由有源部件的信号预选器、低噪声宽带高频放大器及配套电源和无源部件的功率分配器组成。所述的无线信道接入模块主要包括信道频率控制器、发射功率控制器、指令调制器、指令解码器、音频通道控制器和音频接入控制器。信道频率控制器通过串口通信服务器接收控制管理服务器的频率切换命令，可实现32个信道软件自动切换。发射功率控制器控制发射机功率，实现高(20W)、低(IOW) 2档软件自动切换。指令调制器接收控制管理服务器的数字指令，并将该指令转换成模拟命令发送给前端无线接入设备。指令解码器接收前端无线设备的模拟指令，并将该模拟指令转换为数字指令通过串口通信服务器发送给控制管理服务器，通过指令调制器和指令解码器实现DTMF、1327、 MDC1200.WHMD2000等无线信令的调制与解调。音频通道控制器实现音频通道开关逻辑与阻抗、匹配控制。音频接入控制器实现与语音交换服务器的W类型音频接口连接，实现音频信号的输入与输出。所述的无线用户接入控制器指具有接入GSM/CDMA/3G 3类移动公网无线语音功能的模块，主要包括话音控制模块、短信收发控制模块、数据收发模块，可直接拨打和应答来自于GSM/CDMA/3G移动网络的呼叫、收/发短信、实现GPRS/CDMA2000-1X/3G无线数据业务。所述的串口通信服务器包括主控交换模块、网络接入模块、多串口接入模块；[0026]所述的多个串口接入模块与无线信道接入控制器和无线用户控制器串口连接，每个串口接入模块都具有突波保护功能，有效避免设备损坏；网络接入模块与控制管理服务器通过网络方式连接，实现无线接入终端设备状态信息上传和控制管理等命令下达；主控交换模块实现网络数据及串口数据的相互转换。 所述的语音交换服务器主要包括话路接入模块、路由控制模块、录音模块、放音模块、主叫显示控制模块、传真模块。语音交换控制器用于实现常规无线、集群无线、卫星通信、短波通信、移动用户、有线电话、VOIP电话和调度电话等不同通信网络的多方向交互式语音通信。所述的话路接入模块提供W、L、Y 3种话路类型，其中W类型，采用标准三线制不平衡无线音频接口，用于连接无线信道和无线用户话音；L类型，采用标准FXS接口 2线制，用于连接调度及内线电话；Y类型，采用标准FXO接口 2线制，用于连接PSTN外线电话、VOIP 电话和卫星电话，通过VOIP电话与远端有线用户通话，需连接VOIP驻地网关。所述的路由控制模块可实现32个多方会议通话组，有线、无线及调度可同时存在同一个会议组中。所述的录音模块和放音模块可实现某一语音通道的独立录音和放音功能，录音文件可直接使用通用播放器软件进行播放。所述的主叫显示控制模块支持DTMF和FSK制式的来电显示，可显示VOIP号码、 PSTN号码和手机号码等。所述的传真模块通过PSTN或卫星通信实现传真业务。本实用新型的有益效果应用本实用新型的消防应急通信智能组网管理平台，在灭火救援现场，通过手动操作或读取预案配置参数，平台能快速将不同通信手段及角色按照指挥原则进行分组，保证组与组间通信互不干扰。应用该平台能迅速组成纵向的枝状指挥体系和横向的环状指挥体系，保证各级间和各单位间的通信联系，实现指挥员直接与现场任意作战单元的有/无线语音指挥调度，保证指挥员及时了解现场情况，确保在第一时间做出决策部署，真正把作战意图快速、准确地贯穿于官兵的行动中，提高灭火救援作战效率。

图1是系统整体逻辑图。图2是无线信道接入控制器逻辑图。图3是无线信道接入模块逻辑图。图4是无线信道接入模块的电路原理图。图5是无线用户接入控制器逻辑图。图6是串口通信服务器逻辑图。图7是语音交换服务器逻辑图。
具体实施方式
消防应急通信智能组网管理平台包括无线信道接入控制器、无线用户接入控制器、串口通信服务器、语音交换服务器和控制管理服务器组成，系统整体逻辑如图1所示。[0043]其中，无线信道接入控制器的前端连接各类无线信道机或终端，后端通过标准 RS232接口和三线制音频接口与串口通信服务器和语音交换服务器汇接，实现系统对常规无线网、标准集群网、短波通信网等无线语音通信网络的接入与控制，并完成对各类无线信道机的收/发状态、音频通道开关逻辑与阻抗匹配等常规控制。还可以通过SPI或SCI串行设备接口，实现对具备SPI或SCI接口的无线信道机内部高级逻辑的控制，通过上层软件直接控制信道机的频率、功率的切换、收/发静躁等高级功能，实现软件无线管理功能。串口通信服务器实时监测/接收无线信道接入控制器及无线用户接入控制器串口模块的上行数据并向网络广播，实时监测/接收网络上的下行信道数据包，并发送给指定的无线信道接入及无线用户接入控制器串口模块，实现无线接入终端如常规电台或GSM/ CDMA/3G用户终端的数据交换和控制管理。语音交换服务器负责无线接入信道控制器及无线用户接入控制器、卫星电话、 VOIP电话、外线电话及调度电话的语音接入，实现所接入有无线语音任意交换、分组、录音、 放音、主叫号码显 示及传真功能。控制管理服务器主要由各软件模块组成，实现各硬件设备的管理，完成设备初始化、状态检测及控制等。通过调度管理等软件模块实现有无线语音的接入、交换和控制等上曾应用功能，实行分散接入，统一调度管理运行模式。无线信道接入控制器主要包括无线信道接入模块和天线发射合路器及天线接收分路器。其逻辑结构如图2所示。无线信道接入模块有三种类型分别是常规信道接入模块、集群系统接入模块和短波电台接入模块，分别接驳常规电台、集群电台和短波电台。每一种类型的模块都具有那 6种控制器，具体包括信道频率控制器、发射功率控制器、指令调制器、指令解码器、音频通道控制器和音频接入控制器。无线信道接入模块逻辑结构如图3所示。信道频率控制器通过串口通信服务器接收控制管理服务器的频率切换命令，可实现32个信道软件自动切换。针对摩托罗拉的GP3688、GP328/338、GM3688和GM3188等型号，增加专用的信令控制板，可提供以下特殊控制管理功能空中切换网内手持或车载台的工作频率，无需用户人工干预；空中控制网内手持或车载台的工作状态，包括；收/发全禁音(集群模式)、禁发不禁收(广播模式)、禁收不禁发(监听模式)、收/发全开发(常规模式)； 可对单个(单呼)、多个(组呼)、一个单位(群呼)的手持或车载台采用振铃提醒式呼叫；可对手持或车载台实施遥毙，禁止其工作，也可指令解除遥毙。发射功率控制器控制发射机功率，实现高(20W)、低(IOW) 2档软件自动切换。指令调制器接收控制管理服务器的数字指令，并将该指令转换成模拟命令发送给前端无线接入设备。指令解码器接收前端无线设备的模拟指令，并将该模拟指令转换为数字指令通过串口通信服务器发送给控制管理服务器，通过指令调制器和指令解码器实现DTMF、1327、 MDC1200.WHMD2000等无线信令的调制与解调。音频通道控制器实现音频通道开关逻辑与阻抗、匹配控制。音频接入控制器实现与语音交换服务器的W类型音频接口连接，实现音频信号的输入与输出。无线信道接入模块的电路原理图如图4所示[0056]其中音频通道控制器和音频接入控制器由IC18 DDTMF-5芯片及其外围电路完成音频控制功能；信道频率控制器和指令调制器由IC13 AT90S8515芯片及其外围电路完成信道频率控制及指令调制功能；发射功率控制器和指令解码器由IC17 AT89C51芯片及其外围电路完成发射功率控制和指令解码功能。 无线信道接入控制器的天线发射合路器由无源器件3DB耦合器、隔离器和负载组成，体积小于腔体型合路，同时弥补了腔体合路器频率间隔较大的缺陷，最小频率间隔可作到25KHz，在多信道系统情况下，增大了频率的选择余地。无线信道接入控制器的天线接收分路器由有源部件的信号预选器、低噪声宽带高频放大器及配套电源和无源部件的功率分配器组成。系统采用350兆和400兆频率混合使用时，则需要采用2套及以上天线分路器。无线用户接入控制器指具有接入GSM/CDMA/3G等3类移动公网无线语音功能的模块，其逻辑结构如图5所示。主要包括话音控制模块、短信收发控制模块、数据收发模块。可直接拨打和应答来自于GSM/CDMA/3G移动网络的呼叫、收/发短信、实现GPRS/ CDMA2000-1X/3G无线数据业务。串口通信服务器主要包括主控交换模块、网络接入模块、多串口接入模块。其逻辑结构如图6所示。多个串口接入模块与无线信道接入控制器和无线用户控制器串口连接，每个串口接入模块都具有突波保护功能，有效避免设备损坏。网络接入模块与控制管理服务器通过网络方式连接，实现无线接入终端设备状态信息上传和控制管理等命令下达。主控交换模块实现网络数据及串口数据的相互转换。语音交换控制器主要包括话路接入模块、路由控制模块、录音模块、放音模块、主叫显示控制模块、传真模块。其逻辑结构如图7所示。语音交换控制器通过上层调度管理软件实现常规无线、集群无线、卫星通信、短波通信、移动用户、有线电话、VOIP电话和调度电话等不同通信网络的多方向交互式语音通
fn °话路接入模块提供W、L、Y 3种话路类型，W类型，标准三线制不平衡无线音频接口，用于连接无线信道和无线用户话音。L类型，标准FXS接口 2线制，用于连接调度及内线电话。Y类型，标准FXO接口 2线制，用于连接PSTN外线电话、VOIP电话和卫星电话，通过 VOIP电话与远端有线用户通话，需连接VOIP驻地网关。路由控制模块可实现32个多方会议通话组，有线、无线及调度可同时存在同一个会议组中。录音模块和放音模块可实现某一语音通道的独立录音和放音功能，录音文件可直接使用通用播放器软件进行播放。主叫显示控制模块支持DTMF和FSK制式的来电显示，可显示VOIP号码、PSTN号码和手机号码等。装载传真模块通过PSTN或卫星通信实现传真业务。控制管理服务器主要包括无线通话信道管理与控制、无线用户通话管理与控制、 有线用户通话管理与控制、通信路由交换管理与控制、系统录音放音管理与控制、无线信令与控制指令收发、指挥预案通信参数设置、数据维护管理、系统配置和工作参数设置等模块，实现平台硬件设备管理与调度指挥功能的集成。[0069] 以上所述的仅是本实用新型的优选实施例。应当指出，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，也应视为属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.消防应急通信智能组网管理平台，包括无线信道接入控制器、无线用户接入控制器、 串口通信服务器、语音交换服务器和控制管理服务器；无线信道接入控制器的前端连接各类无线信道机或终端，后端通过标准RS232接口和三线制音频接口与串口通信服务器和语音交换服务器汇接，实现系统对无线语音通信网络的接入与控制；其中，无线信道接入控制器主要实现短波、常规及集群电台的接入，实现音频接入、频率切换、状态控制及指令调制与解码功能；无线用户接入控制器实现无线移动公网用户的接入，实现语音通信、短信及数据收发功能；串口通信服务器实时监测/接收无线信道接入控制器及无线用户接入控制器串口模块的上行数据并向网络广播，实时监测/接收网络上的下行信道数据包，并发送给指定的无线信道接入及无线用户接入控制器串口模块，实现无线接入终端如常规电台或GSM/ CDMA/3G用户终端的数据交换和控制管理；语音交换服务器负责无线接入信道控制器及无线用户接入控制器、卫星电话、VOIP电话、外线电话及调度电话的语音接入，实现所接入有无线语音任意交换、分组、录音、放音、 主叫号码显示及传真功能；控制管理服务器实现对硬件设备的管理，完成设备初始化、状态检测及控制。
2.根据权利要求1所述的消防应急通信智能组网管理平台，其特征在于所述的无线信道接入控制器包括无线信道接入模块、天线发射合路器及天线接收分路器；所述的无线信道接入模块包括三种类型常规信道接入模块、集群系统接入模块和短波电台接入模块；所述的天线发射合路器由无源器件3DB耦合器、隔离器和负载组成； 所述的天线接收分路器由有源部件的信号预选器、低噪声宽带高频放大器及配套电源和无源部件的功率分配器组成。
3.根据权利要求2所述的消防应急通信智能组网管理平台，其特征在于所述的无线信道接入模块主要包括信道频率控制器、发射功率控制器、指令调制器、指令解码器、音频通道控制器和音频接入控制器；信道频率控制器通过串口通信服务器接收控制管理服务器的频率切换命令，可实现32 个信道软件自动切换；发射功率控制器控制发射机功率，实现高(20W)、低(IOW) 2档软件自动切换； 指令调制器接收控制管理服务器的数字指令，并将该指令转换成模拟命令发送给前端无线接入设备；指令解码器接收前端无线设备的模拟指令，并将该模拟指令转换为数字指令通过串口通信服务器发送给控制管理服务器，通过指令调制器和指令解码器实现DTMF、1327、 MDC1200.WHMD2000等无线信令的调制与解调；音频通道控制器实现音频通道开关逻辑与阻抗、匹配控制；音频接入控制器实现与语音交换服务器的W类型音频接口连接，实现音频信号的输入与输出。
4.根据权利要求1所述的消防应急通信智能组网管理平台，其特征在于所述的无线用户接入控制器指具有接入GSM/CDMA/3G 3类移动公网无线语音功能的模块，主要包括 话音控制模块、短信收发控制模块、数据收发模块，可直接拨打和应答来自于GSM/CDMA/3G 移动网络的呼叫、收/发短信、实现GPRS/CDMA2000-1X/3G无线数据业务。
5.根据权利要求1所述的消防应急通信智能组网管理平台，其特征在于所述的串口通信服务器包括主控交换模块、网络接入模块、多串口接入模块；所述的多个串口接入模块与无线信道接入控制器和无线用户控制器串口连接，每个串口接入模块都具有突波保护功能，有效避免设备损坏；网络接入模块与控制管理服务器通过网络方式连接，实现无线接入终端设备状态信息上传和控制管理等命令下达；主控交换模块实现网络数据及串口数据的相互转换。
6.根据权利要求1所述的消防应急通信智能组网管理平台，其特征在于所述的语音交换服务器主要包括话路接入模块、路由控制模块、录音模块、放音模块、主叫显示控制模块、传真模块；语音交换控制器用于实现常规无线、集群无线、卫星通信、短波通信、移动用户、有线电话、VOIP电话和调度电话等不同通信网络的多方向交互式语音通信；所述的话路接入模块提供W、L、Y 3种话路类型，其中W类型，采用标准三线制不平衡无线音频接口，用于连接无线信道和无线用户话音；L类型，采用标准FXS接口 2线制，用于连接调度及内线电话；Y类型，采用标准FM)接口 2线制，用于连接PSTN外线电话、VOIP电话和卫星电话，通过VOIP电话与远端有线用户通话，需连接VOIP驻地网关；所述的路由控制模块可实现32个多方会议通话组，有线、无线及调度可同时存在同一个会议组中；所述的录音模块和放音模块可实现某一语音通道的独立录音和放音功能，录音文件可直接使用通用播放器软件进行播放；所述的主叫显示控制模块支持DTMF和FSK制式的来电显示，可显示VOIP号码、PSTN号码和手机号码；所述的传真模块通过PSTN或卫星通信实现传真业务。
专利摘要消防应急通信智能组网管理平台，涉及消防有无线语音通信技术领域，包括无线信道接入控制器、无线用户接入控制器、串口通信服务器、语音交换服务器和控制管理服务器；无线信道接入控制器的前端连接各类无线信道机或终端，后端通过标准RS232接口和三线制音频接口与串口通信服务器和语音交换服务器汇接，实现系统对无线语音通信网络的接入与控制；应用本实用新型的消防应急通信智能组网管理平台，在灭火救援现场，通过手动操作或读取预案配置参数，平台能快速将不同通信手段及角色按照指挥原则进行分组，保证组与组间通信互不干扰。能够实现指挥员直接与现场任意作战单元的有/无线语音指挥调度，提高灭火救援作战效率。
文档编号H04L12/24GK202050427SQ201120137288
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月4日 优先权日2011年5月4日
发明者吕欣驰, 姜学赟, 张春华, 马青波 申请人:公安部沈阳消防研究所