救援指揮決策系統(tǒng)無線通信論文

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1多種無線通信技術(shù)分析及比較

可在固定及移動物體之間傳遞信號，信號覆蓋盲點(diǎn)少，尤其適用于山區(qū)和谷底等常規(guī)通信網(wǎng)絡(luò)無法到達(dá)的地區(qū)和區(qū)域。但通信時間延長、費(fèi)用較高，通常作為應(yīng)急通信的備用手段。目前常用海事衛(wèi)星系統(tǒng)和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主研發(fā)的衛(wèi)星系統(tǒng)，既可以實(shí)現(xiàn)快速定位功能（精度約20m），又可以保證在應(yīng)急時刻的短報文傳輸（120個漢字），可靠性高，但缺點(diǎn)是信息傳輸速率低。多種無線通信方式比較及分析。

2指揮決策系統(tǒng)通信需求

全程連續(xù)救治指揮決策系統(tǒng)需要實(shí)時或定時將全程救治鏈中各個救援單元（方艙醫(yī)院、后送手術(shù)救護(hù)車和衛(wèi)生列車）中采集的傷病員、醫(yī)護(hù)人員、醫(yī)藥耗材等信息，以及運(yùn)輸途中的音視頻信息數(shù)據(jù)傳輸至指揮中心用于決策指揮；同時，各醫(yī)療救援單元需通過北斗系統(tǒng)將實(shí)時位置信息上傳，以便指揮平臺實(shí)時掌握各個救援單元的位置信息。全程救治鏈通信鏈路示意圖如圖1所示?，F(xiàn)場傷病員在方艙醫(yī)院進(jìn)行簡單包扎處理后，手術(shù)急救車以及衛(wèi)生列車將部分重癥傷病員運(yùn)往后方醫(yī)院。在整個過程中，依托移動公網(wǎng)、海事衛(wèi)星、北斗衛(wèi)星通信方式，各救治單元需要與后方醫(yī)院專家組及指揮決策平臺保持持續(xù)暢通的音頻、視頻、文本通信鏈路。在全程救治鏈中，可靠實(shí)時的通信是保障指揮決策系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，主要包括：

（1）方艙醫(yī)院與指揮平臺通信。方艙醫(yī)院的位置是固定的，通信難度不大，可通過移動公網(wǎng)傳輸傷病員、醫(yī)護(hù)人員、醫(yī)藥耗材等相關(guān)文本信息以及音視頻信息；在移動公網(wǎng)不可用環(huán)境下，可通過衛(wèi)星通信方式進(jìn)行緊急信息通信。

（2）手術(shù)救護(hù)車及衛(wèi)生列車與指揮平臺通信。與方艙醫(yī)院類似，需要與指揮平臺傳送接收文本、視頻及音頻信息。但是，車輛屬于高速運(yùn)動的通信對象，對通信鏈路的可靠性要求更高。

（3）方艙醫(yī)院、手術(shù)救護(hù)車及衛(wèi)生列車的通信。鏈路穩(wěn)定時，可通過指揮平臺進(jìn)行交互信息傳輸（文本、圖片、音視頻）；特殊情況下，采用離線方式在各救援單元之間傳遞簡單的文本數(shù)據(jù)。

3多網(wǎng)絡(luò)無線通信保障策略

方艙醫(yī)院、手術(shù)救護(hù)車及衛(wèi)生列車分布區(qū)域較廣，且屬異地動、靜態(tài)通信對象，與指揮平臺只能采用無線通信的方式?，F(xiàn)有的移動公網(wǎng)GSM/CDMA/GPRS、3G/4G可被選為主要的通信方式；在常規(guī)通信不可用的情況下，可采用衛(wèi)星通信鏈路，以構(gòu)成動態(tài)可切換的星型網(wǎng)絡(luò)。因此，本文提出的多網(wǎng)絡(luò)無線通信保障策略。終端信號發(fā)射器會根據(jù)各無線網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度選擇使用移動、聯(lián)通或電信網(wǎng)絡(luò)，如都無法滿足通信需求，終端將自動選擇使用臨時中繼站或者衛(wèi)星通信方式。通過以上策略，可以實(shí)現(xiàn)全程救治鏈中各環(huán)節(jié)的實(shí)時可靠的多網(wǎng)絡(luò)通信，其中多種通信方式的無縫切換起著決定性的作用。對不同的數(shù)據(jù)類型采用動態(tài)切換不同通信鏈路的方式，可提高通信的有效性和可靠性。

（1）方艙醫(yī)院、手術(shù)救護(hù)車與指揮中心的通信。方艙醫(yī)院位置相對固定；救護(hù)車運(yùn)行速度較低、信號屏蔽少，運(yùn)行線路中信號覆蓋較好。二者均可采用常規(guī)狀態(tài)下，優(yōu)先選用移動公網(wǎng)（GSM/CDMA/GPRS、3G/4G）。當(dāng)此無線網(wǎng)絡(luò)不可用或信號較差時，可通過應(yīng)急通信車中繼轉(zhuǎn)發(fā)信號；特殊地理環(huán)境下，應(yīng)立即切換至衛(wèi)星通信；若所有通信鏈路都不可用時，采用IC卡存儲相關(guān)信息進(jìn)行離線傳輸。

（2）衛(wèi)生列車與指揮中心的通信。列車運(yùn)行速度較快，行駛路線中可能有較多的山丘和隧洞，同時，列車車廂鐵殼會影響無線信號的接收與發(fā)送，試驗(yàn)表明，常規(guī)的GSM/CDMA/GPRS或3G網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)效果較差。對于衛(wèi)生列車，主要考慮采用鐵路GSM-R專用通信網(wǎng)絡(luò)與衛(wèi)星通信結(jié)合的方式進(jìn)行信息發(fā)送與接收，通信方式切換流程。

（3）方艙醫(yī)院、手術(shù)救護(hù)車與衛(wèi)生列車之間的通信。需保證不同單元在同一時刻使用同種無線通信網(wǎng)絡(luò)，如移動公網(wǎng)信號強(qiáng)度無法同步，可選擇共同使用衛(wèi)星通信方式。

4多網(wǎng)絡(luò)無線通信鏈路終端一體機(jī)的研制與應(yīng)用

根據(jù)全程救治鏈中對可靠實(shí)時無線通信的迫切需求和以上保障策略，我們研制了多網(wǎng)絡(luò)無線通信鏈路終端一體機(jī)，可以滿足移動公網(wǎng)鏈路、海事衛(wèi)星通信鏈路以及北斗通信鏈路的聯(lián)通。其中，移動公網(wǎng)鏈路包括中國移動、中國聯(lián)通和中國電信各自的3G網(wǎng)絡(luò)；海事衛(wèi)星通信鏈路指國際海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)；北斗通信鏈路是指北斗短報文通信方式。終端設(shè)計示意圖。根據(jù)不同終端連接的不同要求，此終端一體機(jī)對外表現(xiàn)為4個網(wǎng)口、1個串口以及5個信號指示燈。其中，4個網(wǎng)口分別代表中國移動3G網(wǎng)絡(luò)、聯(lián)通3G網(wǎng)絡(luò)、電信3G網(wǎng)絡(luò)和海事衛(wèi)星鏈路網(wǎng)絡(luò)；1個串口和北斗模塊相連保證北斗短報文通信；而5個信號指示燈分別代表移動3G網(wǎng)絡(luò)、聯(lián)通3G網(wǎng)絡(luò)、電信3G網(wǎng)絡(luò)、海事衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)以及北斗通信網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度，每個指示燈有3種顏色狀態(tài)分別為紅、黃、綠，紅色代表當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度最弱，黃色其次，綠色最強(qiáng)。指示燈熄滅代表此處沒有此網(wǎng)絡(luò)覆蓋，指示燈閃爍代表用戶正在使用此網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。同時，終端另一側(cè)安裝5個網(wǎng)絡(luò)的5根天線來收發(fā)信號。通過一體機(jī)在衛(wèi)生列車上的實(shí)際應(yīng)用，研發(fā)的終端一體機(jī)能夠在各種環(huán)境中實(shí)現(xiàn)多種通信網(wǎng)絡(luò)的可靠實(shí)時無縫切換，大大地保障了全程救治鏈中各環(huán)節(jié)的通信需求。

5結(jié)語

穩(wěn)定、可靠的通信鏈路是全程連續(xù)救治指揮決策系統(tǒng)高效運(yùn)行的基本保障。該無線通信方案中多種無線通信技術(shù)的集成與動態(tài)切換、特殊環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸策略應(yīng)用，有利于各個醫(yī)學(xué)救援單元與指揮平臺間通信鏈路的持續(xù)暢通，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、信息交互、命令通暢、調(diào)度合理、指揮有序的目標(biāo)，為充分發(fā)揮全程連續(xù)救治指揮決策系統(tǒng)在應(yīng)急醫(yī)學(xué)救援中的功效奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。

作者：任家順 鄭志浩 盧艷娥 陳渝 何盼