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(dòng)物體之間傳遞信號(hào)，信號(hào)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(shí)間延長(zhǎng)、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(guó)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(shí)刻的短報(bào)文傳輸（120個(gè)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(shí)或定時(shí)將全程救治鏈中各個(gè)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(shí)，各醫(yī)療救援單元需通過北斗系統(tǒng)將實(shí)時(shí)位置信息上傳，以便指揮平臺(tái)實(shí)時(shí)掌握各個(gè)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(chǎng)傷病員在方艙醫(yī)院進(jìn)行簡(jiǎn)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(gè)過程中，依托移動(dòng)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(tái)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(shí)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(tái)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(dòng)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(dòng)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(tái)通信。與方艙醫(yī)院類似，需要與指揮平臺(tái)傳送接收文本、視頻及音頻信息。但是，車輛屬于高速運(yùn)動(dòng)的通信對(duì)象，對(duì)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(shí)，可通過指揮平臺(tái)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(jiǎn)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(dòng)、靜態(tài)通信對(duì)象，與指揮平臺(tái)只能采用無線通信的方式。現(xiàn)有的移動(dòng)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(dòng)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(hào)發(fā)射器會(huì)根據(jù)各無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度選擇使用移動(dòng)、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(dòng)選擇使用臨時(shí)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(shí)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(duì)不同的數(shù)據(jù)類型采用動(dòng)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(duì)固定；救護(hù)車運(yùn)行速度較低、信號(hào)屏蔽少，運(yùn)行線路中信號(hào)覆蓋較好。二者均可采用常規(guī)狀態(tài)下，優(yōu)先選用移動(dòng)公網(wǎng)（GSM/CDMA/GPRS、3G/4G）。當(dāng)此無線網(wǎng)絡(luò)不可用或信號(hào)較差時(shí)，可通過應(yīng)急通信車中繼轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)；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(shí)，采用IC卡存儲(chǔ)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(shí)，列車車廂鐵殼會(huì)影響無線信號(hào)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(duì)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(shí)刻使用同種無線通信網(wǎng)絡(luò)，如移動(dòng)公網(wǎng)信號(hào)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(duì)可靠實(shí)時(shí)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(dòng)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(dòng)公網(wǎng)鏈路包括中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信各自的3G網(wǎng)絡(luò)；海事衛(wèi)星通信鏈路指國(guó)際海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)；北斗通信鏈路是指北斗短報(bào)文通信方式。終端設(shè)計(jì)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(duì)外表現(xiàn)為4個(gè)網(wǎng)口、1個(gè)串口以及5個(gè)信號(hào)指示燈。其中，4個(gè)網(wǎng)口分別代表中國(guó)移動(dòng)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(gè)串口和北斗模塊相連保證北斗短報(bào)文通信；而5個(gè)信號(hào)指示燈分別代表移動(dòng)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(hào)強(qiáng)度，每個(gè)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(hào)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(shí)，終端另一側(cè)安裝5個(gè)網(wǎng)絡(luò)的5根天線來收發(fā)信號(hào)。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(shí)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(dòng)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(gè)醫(yī)學(xué)救援單元與指揮平臺(tái)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(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

作者：任家順 鄭志浩 盧艷娥 陳渝 何盼