基于有线及无线通信的应急指挥系统设计

摘要：应急指挥系统涉及与分布式控制系统、模拟器、人员和车辆清单、环境气象数据、外部监管部门等的接口;同时，不同岗位和职责的人员参与执行不同的任务。来自其他系统的数据被用来协助执行紧急职能。不同岗位的人员需要密切监控当前的应急情况，及时完成应急相关任务，并提供反馈。本文主要介绍了一种基于有线和无线通信方式的应急指挥系统的设计。本设计将无线通信技术引入应急指挥系统。应急指挥系统通过有线通信实现应急的主要功能，并通过无线通信提高应急指挥系统通信链路的可靠性、信息获取方式的多样性和应急响应效率。

关键词：有线无线通信;应急指挥系统;设计;分析;研究

1系统总体设计

1.1网络架构设计

应急指挥系统采用浏览器/服务器架构的微服务平台，包括基于有线网络的固定和移动终端应用，以及基于无线网络的移动应用、定位等无线应用功能。B/S架构对数据请求采用超文本传输协议技术，在移动app等应用中，会与应急专网应急指挥系统建立对话握手机制，实现数据访问的双向交互。

为了保证移动应用等无线应用所在的无线网络与应急专网应急指挥系统主要数据之间的数据隔离，本文提出了一种基于有线和无线通信的应急指挥系统架构。应急指挥系统设有接口服务器、实时服务器、专用服务器和应用服务器，用于接收和处理有线通信数据;配置外部实时服务器和外部应用服务器，用于接收和处理无线通信数据;配置传真服务器，将短信猫和传真设备连接起来，实现短信和传真功能。其中，接收和处理有线通信数据的服务器与接收和处理无线通信数据的服务器通过单向网络门分离;移动应用程序等基于无线的数据仅通过外部服务器交换，以防止无线网络影响通过有线网络实现的应急指挥系统的主要功能。

1.2应用服务架构设计

外部应用服务器部署应急命令系统平台、中间件和其他微服务。在外部实时服务器上部署关系数据库和实时数据库。外部应用服务器的数据来源于实时服务器部署的数据库。移动应用等无线应用框架的所有接口都通过外部应用服务器的开放接口进行数据调用。在应急专用网络内的应用服务器上开发和部署数据转储服务，用于定期接收应急指挥系统生成的应用程序数据并将其转储到文件中。该文件通过文件传输协议服务传输到外部实时服务器。

在外部实时服务器上开发和部署文件转换服务，用于定期接收转储文件，并将其转换为关系数据库所需的数据格式进行存储。还需要在外部应用服务器上部署用户数据报协议接收服务，接收DCS生成的标签信息，并通过外部应用服务器上的应急指挥系统和测量点服务传输标签信息。部署在外部实时服务器上的标准数据服务将实时标记数据存储在实时数据库中，并将其显示在进程监控屏幕上。

2.基于有线通信的功能

以有线通信为基础，包括应急指挥系统专网与DCS、模拟器、气象数据、控制区出入口监控系统、电站出入口控制系统、环境辐射与气象监测系统、排水口生物监测系统、地方/国家核安全监管机构等外部系统之间的通信。因此，应急指挥系统的主要功能是通过有线通信实现的。

3 基于无线通信的功能

3.1 DCS与应急无线通信

DCS通过向应急指挥系统传送单元运行参数和设备状态参数，是应急指挥系统重要的数据来源。以前，工程项目只使用有线光纤网络进行通信。为了应对地震发生时线路中断的极端情况，本方案采用有线光纤网络和无线网络通信方式，实现多样化的冗余通信。根据《国家发改委令》第14号和《国家能源局关于印发电力监控系统安全防护方案和评价标准的通知》（国能安[2015]36号）的要求，DCS属于生产控制区安全I区，应急指挥系统属于管理信息区。

当位于生产控制区的系统需要接入无线通信网络时，需要建立安全接入区。为了满足DCS侧网络安全要求，需要在DCS侧增加2个单向隔离网关和1台服务器。当DCS与应急指挥系统进行无线通信时，DCS侧的数据先通过单向隔离网关通过有线网络发送到接口服务器，再通过单向隔离网关通过无线网络发送到应急指挥系统，保证DCS不直接与无线网络通信。

接口服务器的设置相当于DCS的安全访问区域。针对某项目的无线网络解决方案，DCS与应急指挥系统采用5G网络进行无线通信。有线网络路径是DCS通过单向网关将数据传输到应急指挥系统的接口服务器。断开有线网络后，DCS通过5G网络将数据通过单向网关和web应用防火墙传送到外部实时服务器。

为了保证DCS侧的网络安全，DCS先通过单向网关将数据传输到专用接口服务器，再通过单向网关将数据通过5G网络传输到应急指挥系统。正常通信电路为光纤+5G网络冗余通信链路。当光纤断开时，5G无线网络可以保证链路的正常运行。

为了保证DCS有线网络不受无线网络的影响，有线网络的单向隔离网络门和无线网络的单向隔离网络门为独立的两个网络门。

3.2人员和车辆定位系统及应急无线通信

在紧急情况下，应急指挥人员需要立即掌握应急和非应急人员、车辆的动态信息，根据人员/车辆的位置信息，及时制定合理的应急预案。预案应保证非应急人员和车辆能根据形势发展及时聚集、躲藏、疏散;应确保应急人员能根据其所在位置快速有效地执行合理的应急任务。因此，在应急指挥系统中，需要更加准确、清晰地显示人员和车辆的定位信息。

3.3卫星通信系统和应急无线通信

应急指挥系统通过有线网络和卫星电话系统与地方管理当局/国家核安全管理当局通信。在有线网络断开的情况下，机组人员和重要设备的参数和气象环境数据可通过卫星电话系统传输给地方监管部门/国家核安全监管部门。其中，应急指挥系统通过单向门网与卫星电话系统隔离，仅在紧急情况下连接。

3.4手机App功能

为了满足应急人员和非应急人员的移动办公需求，在紧急情况下能够通过无线网络传输现场数据，使应急指挥中心能够更加快速、准确地做出判断，有必要为应急指挥系统配置移动应用程序。应急指挥系统采用B/S架构+APP架构。服务器提供数据服务、web浏览/请求服务、接口服务、消息/事件流和分发等功能，浏览器实现应急系统页面的登录、浏览、查看和配置等功能。APP端实现登录、查看、浏览等功能。移动应用的数据通过无线网络和web应用防火墙传回外部服务器，由外部服务器处理和显示应急相关信息。

3.5短信传真功能

在之前的项目中，应急和短信/传真系统是独立的系统，相关的应急信息需要通过短信/传真系统编辑后发送给相关人员和部门。该计划在紧急功能块中嵌入SMS和传真进程。当紧急状态发生变化时，与紧急状态相关的参数会随预设的短信和传真内容一起发送给相关人员。系统实现电子一键传输，提高应急响应效率。

4结论

本文从应急指挥系统的功能需求出发，通过有线和无线通信方式实现应急指挥系统与其他系统之间的通信;同时，基于两种通信方式，设计了应急指挥系统的体系结构。本文充分考虑了系统的网络安全问题。特别是在引入无线通信技术后，本文考虑了基于有线通信的应急指挥系统的网络安全，使应急指挥系统的主要功能不受无线网络的影响。此外，本文还提出了DCS与应急指挥系统之间的无线通信方法，为后续大面积生产控制系统引入无线通信技术提供参考。采用有线和无线通信方式，可以提高应急指挥系统通信链路的可靠性和信息渠道的多样性，帮助相关人员在紧急情况下及时有效地处理与应急相关的任务。

参考文献

［1］国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会．信息安全技术网络安全等级保护基本要求：ＧＢ／Ｔ２２２３９—２０１９［Ｓ］．北京：中国质检出版社，２０１９．

［2］文团．核电厂应急指挥系统信息安全防护方案探讨［Ｊ］．科技视界，２０１８，２３２（１０）：２１７⁃２１８．

［3］陈国锋，孙友军．Ｂ／Ｓ架构在核电厂应急辅助决策系统中的应用［Ｊ］．电脑知识与技术，２０１３，９（１９）：４５２９⁃４５３２．