浅析城市消防远程监控系统信息传输的技术应用

浅析城市消防远程监控系统信息传输的技术应用1引言城市消防远程监控系统（remote-monitoringsystemforurbanfireprotection）是对联网用户的火灾报警信息、建筑消防设施运行状态信息、消防安全管理信息进行接收、处理和管理，向城市消防通信指挥中心或其他接处警中心发送经确认的火灾报警信息，为公安消防部门提供查询，并为联网用户提供信息服务的系统，是加强公共消防安全管理的一项重要科技手段，对强化单位消防安全管理，前移火灾预防关口，快速处置火灾，提高城市防控火灾的综合能力，具有十分重要的作用。城市消防远程监控系统的建立是城市发展、社会发展、技术发展的必然趋势。2008年，经受了2月18日南方雪灾和5月12日汶川地震等自然灾害之后，推进城市消防远程监控系统建设，成为提升城市抗御自然灾害能力的迫切需要。8月29日公安部消防局专门在江苏省苏州市召开了城市消防远程监控系统建设应用推进现场会。本文浅析城市的消防远程监控系统信息传输的各种通讯技术，力求为推进我国的城市消防远程监控系统建设助一臂之力。2采用先进的网络信息传输方式，是实现城市消防远程监控系统可靠、安全运行的技术手段。城市消防远程监控系统是综合运用GIS系统、现代通讯技术、网络安全技术对社会单位各建筑物内独立的火灾自动报警系统进行联网，通过远程监控及时将真实火警实时传输给119通讯指挥中心的现代消防管理应用技术。城市消防远程监控系统由用户信息传输装置、报警传输网络、报警受理系统、信息查询系统、用户服务系统及相关终端和接口构成。（图2-1）图1城市消防远程监控系统构成城市消防远程监控系统的信息传输可采用有线通信或无线通信方式，报警传输网络可采用公用公用通信网或专用通信网构建。采用先进的网络信息传输技术手段，关系到城市消防远程监控系统运行的可靠、安全。火灾自动报警系统用户信息传输装置设有火灾自动报警系统的联网用户报警按钮或自动触发装置用户信息传输装置未设火灾自动报警系统的联网用户报警受理系统火灾报警、建筑消防设施运行状态信息消防安全管理信息火灾报警、建筑消防设施运行状态信息消防安全管理信息火灾报警信息或报警传输网络信息查询系统用户服务系统监控中心火灾信息终端城市消防通信指挥中心或其他接处警中心信息服务接口为联网用户提供的接口信息查询接口公安消防部门经确认的火灾报警信息用户自身的建筑消防设施运行状态信息和消防安全管理信息消防法律法规和消防常识专线或专用网火灾报警、建筑消防设施运行状态信息消防安全管理信息火灾情况公用通信网纵观现代通讯技术的发展，信息传输方式主要分为四大类。即：基于公用电话交换网传输方式，基于DDN信息传输方式，基于公用无线通讯网信息传输方式，基于专用无线通信网信息传输方式。2.1基于公用电话交换网传输方式公用电话交换网（PublicSwitchedTelephoneNetwork，PSTN）是以电路交换技术为基础的用于传输模拟话音的网络，即日常生活中常用的电话网。电话网概括起来主要由三个部分组成：本地回路、干线和交换机。其中干线和交换机一般采用数字传输和交换技术，而本地回路（也称用户环路）基本上采用模拟线路。由于PSTN的本地回路是模拟的，因此当两台计算机想通过PSTN传输数据时，中间必须经双方Modem实现计算机数字信号与模拟信号的相互转换。使用PSTN实现计算机之间的数据通信是最廉价的，但由于PSTN线路的传输质量较差，而且带宽有限，再加上PSTN交换机没有存储功能，因此PSTN只能用于对通信质量要求不高的场合。目前通过PSTN进行拨号建立连接至少需要10s或更长时间，数据通信的最高速率不超过56Kbps。如图2－2所示图2－2PSTN网络（1）普通拨号Modem接入方式普通拨号Modem接入方式比较简便灵活，用户可以使用上网设备所提供的串行端口通过Modem接入网络。由于普通拨号Modem接入方式采用电路交换的方式，一条通路自建立直至释放，其全部带宽仅能被通路两端的设备使用，不能实现对网络带宽的充分利用。（2）ISDNISDN（IntegratedServicesDigitalNetwork）是以综合数字电话网（IDN）为基础发展演变而成的通信网，提供端到端的数字连接，用来支持包括话音在内的多种电信业务，用户通过有限的一组标准化的多用途用户网络接口接入网内。与PSTN中Modem上网相比，ISDN能够提供稳定的数据服务和连接速度，用户线传输速率提高到64kbit/s或128kbit/s，而且传输质量较高，握手时间约为3~10s。ISDN数据传输比特误码性能比传统电话线路至少改善十倍，此外它的连接速度快。在价格上看如果只使用一个B信道，其费用与Modem的花费一样，如果同时打开了2个B信道进行通信的话，那就需要2倍的花费，相当于使用两条电话线，只是只交一份的固定月租费而已，从这点上看使用ISDN还是比传统的Modem有一些优势，但安装ISDN需要支付初装费，无论是改装还是加装都需要花费一笔额外的费用。（3）DSLDSL（DigitalSubscriberLine）是通过铜线或者本地电话网提供数字连接的一种技术。技术是Bellcore发明的建立在PSTN基础上的数字信息传输技术，它包括HDSL、SDSL、VDSL、ADSL和RADSL等，一般称之为xDSL。作为众多DSL技术中较为成熟的一种，ADSL（AsymmetricDigitalSubscriberLine）能在现有电话线路上提供高达52Mbit/s的高速下行速率和9Mbit/s的上行速率，传输距离达3~5km。同时ADSL将数据和语音信号分别传送，数据信号并不通过电话交换机设备，减轻了电话交换机的负载，并且在这同一条电话线上使用电话而又不影响以上所说的其它活动。ADSL因其带宽较大、连接简单、投资较小。特别是能给用户提供上行和下行方向完全相同的传输带宽和非对称的传输手段，深受市场青睐，其发展速度很快。2.2基于DDN信息传输方式基于DDN是随着数据通信业务的发展而迅速发展起来的一种新型数字数据传输网。它将数字通信技术、计算机技术、光纤通信技术以及数字交叉连接技术有机地结合在一起，可以为用户提供各种速率的高质量数字专用电路和其他新业务，以满足用户多媒体通信和组建中高速计算机通信网的需要。（1）DDNDDN（DigitalDataNetwork）与传统的模拟信道相比有本质的区别，具有传输透明、质量高、速率高、保密性高、时延小、连接灵活、系统管理灵活的特点，具有一线多用和组建虚拟专用网（VPN）等功能，特别适合于计算机主机之间、局域网之间、计算机主机与远程终端之间的大容量、多媒体、中高速通信的传输，DDN可以说是我国的中高速信息国道。但因需要独立铺设线路或租用一条专用通信线路，其组建费用很高。DDN的通信速率可根据用户需要在N×64Kbps(N=1～32)之间进行选择，速度越快租用费用也就越高。（2）帧中继帧中继（FrameRelay，FR）技术是在OSI第二层上用简化的方法传送和交换数据单元的一种通信技术。是在分组技术充分发展，数字与光纤传输线路逐渐代替模拟线，用户终端日益智能化的条件下诞生并发展起来的。它仅完成OIS物理层和链路层的功能，将流量控制、纠错功能等留给智能终端去完成，大大简化了节点机之间协议。帧中继采用虚电路技术；能充分利用网上资源，具有吞吐量高、时延低、适合突发性业务等特点。（3）X.25都是中的一个特例：X.25是指明数据终端(分组模式的DTE)和一个分组网络(DCE)之间的接口，以便访问一个公共的或专用的分组网络。X.25与帧中继都属分组交换技术。在X.25中定义的协议对应于OSI模型的最低三层，支持纠错和诊错，能十分理想地应用于恶劣、高噪声环境下的高可靠数据传输。x.25和帧中继的区别主要是通过简化协议的复杂性来达到更高的传输速率。2.3基于公用无线通讯网信息传输方式无线通信方式中比较常用的有常规通信（无线数传电台）、集群通信、GSM的短信息业务三种。相对于有线通信方式，上述三种无线通信方式均需在数据调制解调传输的基础上配备无线通信电台或模块。（1）常规通信（无线数传电台）常规通信是利用普通无线电台进行网络数据传输的通信方式。数传电台是集无线通讯技术、无线调制解调技术、计算机控制技术为一体的高技术产品。与其它数据传输方式相比，在许多应用场合，无论通讯的距离远近，架设电线杆或挖掘电缆沟都是比较困难的，采用无线传输的方式可以很方便地将数据远距离传输，施工方便，大大降低了工程造价。具有技术成熟、成本廉价、建设工程周期短、适应性好、扩展性好、设备易维护等优势。在工业自动化领域有着非常广泛的应用。数传电台适用于各类点对点、一点对多点的各类无线遥控遥测SCADA系统，工作频率大多使用在220-240MHz或400-470MHz频段，具有数话兼容、数据传输实时性好、专用数据传输通道、一次建设投资、没有运行使用费、适用于恶劣环境、稳定性好等优点。有效覆盖半径约有几十公里，可以覆盖一个城市或一定的区域。目前工业SCADA系统大多采用在小范围内利用数传电台实时采集与监控，如果要求大范围联网，需要将各控制中心通过有线方式或卫星通道连接起来。但是相比于有线通信而言，常规通信易受环境影响，可靠性有待改进。（2）集群通信集群通信方式是按照动态信道指配的方式实现多用户共享多信道的无线电移动通信方式，系统具有信道利用率高、服务质量好、通话阻塞率低、高度的安全性等优点。现阶段虽然有为数不多的数字集群系统应用，但总体存在着价格高、稳定性差、业务不丰富、售后支持有限等不足，严重地制约了集群应用的发展。目前，华为公司提出了GT800数字集群新技术，并与国内外移动通信制造厂商共同制定了我国自己的GT800数字集群标准。GT800数字集群系统基于GSM技术，通过FFN（功能号码节点）、GCR（组呼寄存器）、排队机等节点，为指挥调度提供包括组呼、私密呼叫、语音广播、增强优先级呼叫、动态编组、强拆/强插、岗位号码寻址、基于位置的路由、开放信道呼叫、讲话方识别显示、迟后进入、呼叫报告、组内优先级、调度区域限制、呼叫提示、调度台核查呼叫、列表查询呼叫等灵活的业务功能，满足专业用户对数据应用的需求。与以往的集群系统相比，GT800增加了用户接入管理平台，VPN客户可直接管理本集团用户，智能业务平台的引入对指挥调度应用扩充起到了良好的支撑作用，计费平台的建设则使集群共网运营商能够引入更加灵活的运营方式,具备规模产业的成本优势，可大幅度降低设备、终端和网络规划的成本，为运营商、集团客户建设高性价比的集群网络奠定了基础。（3）GSM、CDMA与3G移动通信系统按多址连接方式，可分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）。目前中国联通、中国移动所使用的GSM(GlobalSystemForMobileCommunication，全球移动通信系统)移动电话网采用的便是FDMA和TDMA两种方式的结合。作为第二代移动通信网络（2Gnetwork）技术的GSM，其TDMA终端可以提供信息传输速率为9.6kbit/s的的SMS（短消息业务）。GPRS作为GMS向3G时代过渡的产物，其在数据传输方面最高可达144kbit/s（平均速度为19.2kbit/s），成为2.5G时代的代表。与GSM不同，CDMA（CodeDivisionMuitipleAccess，码分多址）是在扩频通信技术上发展起来的。是移动通信技术的发展方向。CDMA技术将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信，其数据传输速度为144kbit/s。目前，在美国、韩国、日本等国家，CDMA技术已获得了较大规模的应用。CDMA在2G阶段，CDMA增强型IS95A与GSM在技术体制上处于同一代产品，提供大致相同的业务。但CDMA技术