指挥调度平台保障铁路通信方案设计

卓智达

1.1 建设集群对讲系统必要性
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随着我国铁路系统改制的完成，我国铁路技术的发展得到进一步的提升，尤其是高铁技术的发展有了明显的提高，我国铁路运输速度有了更进一步的提升，而且铁路运行周期更加紧密，这样一来就会给铁路工务工作带来巨大的挑战，因为铁路运输速度的提升、运行周期的缩短，导致工务人员的检修、维修工作量会增加，工作难度也会提升。基于国内外工务管理的经验教训可知：传统的铁路工务管理制度与管理方法已经不能适应现代化铁路技术发展的需要。为此铁路工务工程管理机构以及人员必须要改变传统的管理方法与手段，借助先进的管理系统，实现工务信息的统一管理，工务信息的科学分析与传递。而所有的信息统一管理与分析就需要借助现代计算机技术，因此在铁路技术不断发展的时代背景下，研究铁路工务工程的信息化管理系统对实现铁路工务信息共享建设具有重要的理论意义。

3 M) O7 i, i& ~第2章 铁路行业现状

2.1 通讯困难

在铁路沿线多有山区、隧道、桥梁等，信号覆盖困难 ，有紧急情况通过电话的方式无法快速联系到职员，效率低

/ {: D( e* R2 Q. \% `" f2.2 突发性

5 {% s, q/ A- z5 p铁路事故通常没有征兆，一旦发生就会导致连环事故，产生破坏性强，人员财产损失严重。这对救援抢险人员的快速应对与资源协调能力提出了很高的要求。

2.3 统一性
) a8 }: f; ^+ y
铁路部门日常工作需要协同公安，供电，工务，医疗，卫生等多方面联合调度，现有的模拟信号对讲机无法实现联合调度，在发生突发紧急情况时，需要多部门配合时，却无法形成统一呼叫与指挥调度。

& k; I) S2 T6 V( p2.4 不稳定性

不明确位置，难以找到附近的员工，快速处理问题 。人员是否到岗按规定巡查，管理上存在不可控，无考核依据，在发生突发紧急情况时，无法快速确定附近员工并且通知快速赶往现场。
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2.5 缺少实时监控

$ Q( ]% X7 c4 O: O: ^% C对高危资产和区域，无法实时监控，不能随时随地查看实时状态和环境，当出现突发紧急情况时，会因为缺少实时监控而造成重大人员，财产损失。

2.6 通信保密性差

% c+ o, y: }+ \* O0 }2 |随着时代的进步，科技的发展。现在的模拟通信通过简单的频谱扫描就可以获取通信信息，这给铁路各部门的通信留下巨大的隐患。

8 w7 N0 }6 ]) I  ^0 [2.7 缺少多媒体数据保存系统
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铁路各部门日常工作中往往需要用到巡检，拍照，视频，文字备注，录音备注等多媒体数据，但现有的传统设备都无法实现这类功能，及时的多媒体数据共享，保存，上传能大大的增加工作效率，降低事故发生的几率。

第3章 行业需求

铁路部门日常工作包含的内容比较多，其既要负责铁路沿线设备的安全、铁路基础设施的检测，还要负责铁路安全隐含的维修与上报。工作如果出现了检修不及时的现象，就会导致铁路在运行的时候发生安全事故，造成人员，财产损失。在此背景下铁路部门对对讲通信系统需求不断增长，传统模拟信号现有频率资源十分紧张，频率干扰日益严重，缺乏通信安全手段，传统模拟系统功能少，数据量少，难以满足如今的铁路部门日常工作。
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# A. T9 w1 E' D8 r5 Z# V系统在满足铁路部门需求的前提下存在以下亟待解决的需求：
. ]! a! ?3 s. L: U/ M, k
. q" g7 p0 U* O3.1通信需求
" a  _2 i( A- z' l: C2 O3 f
1 Y* J/ h8 j2 Q8 T+ U7 q( U4 w5 I$ ~* s3.1.1语音通信

: Z8 T" V- a" o2 }能够提供高效便捷、功能丰富的语音呼叫方式，集群对讲语音需清晰、准确，符合专业 降噪设计，满足嘈杂环境下的语音对讲需求，包括：单呼、组呼、紧急呼叫、广播呼叫、强 插/强拆、调度台监听等功能。

3 f6 p1 Z# _( V# w3.1.2视频通信

" [& t7 E. }* j/ N) P/ U在处理紧急案件时，能够将现场情况以视频流的方式实时回传至指挥中心坐席或者与领导进行视频通话，使领导能够实时查看到现场的视频画面，以便根据现场情况作出准确的指挥决策，包括：视频单呼、视频组呼、调度台视频上拉、调度台视频转发等功能。
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$ L/ l3 O! G8 q3.1.3数据通信

6 q; m$ k, {* F1 m& p; Z& i) [! j/ J数据业务也是无线通信的重要手段，在不方便进行语音呼叫的时候可以通过发送文本的 方式进行联系，也可以通过预定义快捷键进行状态的上报等，包括：文本短消息、图片消息、视频消息等功能。

3.2管理需求
( t% ~+ m  p) F4 m  e
3.2.1指挥调度管理
6 p, L' c9 a, |  h( G
1 w" f! D, t2 Q5 u& S9 g为满足对铁路各部门统一调度指挥、人员一张图的应用要求，指挥调度平台应具备 横向互联互通、纵向多层分级、管理分权分域的组网能力，具备语音、视频、数据通信调度、 地图应用、召开多媒体视频会议、语音会议、通信点名等功能。在紧急事件如重大群体性事件维稳、自然灾害救援时，指挥调度平台应能够将各个部门通信系统横向打通，实现不同制式的终端间的互联互通，进行统一调度，一呼百应，强制打断对讲进行广播等。
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3.2.2巡更管理
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铁路线路长，站点多，员工分布广，日常工作如果出现了检修不及时的现象，就会导致铁路在运行的时候发生安全事故，造成人员，财产损失。为了减少事故发生，保证人员，财产安全，需要建设一套完整，准确，具备打卡巡更，事件巡更，多媒体数据上传等功能的巡更系统

) A: e+ C- u. }! F* ^3.2.3定位管理
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由于铁路线路长，员工分布广，发生紧急事故时，需要快速定位附近的职工，并通知赶往现场，所以需要一套准确定位，快捷查看，记录定位，记录轨迹信息的定位系统
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3.2.4多媒体管理

" i$ q3 U4 v& m- F+ M* `铁路员工日常巡更，对讲，视频，文件上传调度过程中产生的文件。系统需将发生的所有语音，图片，录音，视频呼叫提供记录，并存储于后台服务器中，使系统在高压力下能够高效、长期稳定运行，方便后续查找保存文件，达到维护铁路各部门日常工作的运行。

3.3安全与紧急事故需求
5 B# I# @9 ^% K) B, Z% d7 S0 l0 H. m
3.3.1通信加密

可自由选择端到端的加密方式，保护语音视频数据安全性，业务数据从源点到终点的传输过程中始终以密文形式存在的功能，通过软件和硬件加密的方式实现。

% L! [: q8 M- m! h# l& }3.3.2系统操作日志

对讲系统需要保存操作记录，包括修改用户账号，功能，名称，删组建组等操作，方便后续操作员查询往期操作，以及意外操作失误可以查询到删除或者修改的信息。
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3.3.3成员一键报警
0 g1 Z! w, Q* z8 Z9 p( w
! P& m& v+ @0 e: C' W0 N# h+ y当铁路出现紧急事故时，成员发现后可以通过一键报警功能通知所有成员，包括调度台操作用户，强制弹出警告并且发出警报声。

: ?) ^; V  {; I+ O& V指挥调度平台保障铁路通信方案设计
( b  y  T( v7 a( p1 H第4章 系统方案概述
0 d/ p. L6 t$ ^  C- q/ i* \
对讲业务是集群通信中最广泛使用的一种通信调度工具，一般需要通过专门规划的无线通讯频率和专用的对讲承载工具、在一定的覆盖范围内实现,具有专用性、地域性的特点。本公司利用各种无线接入技术（GPRS/CDMA 1x/EVDO/WCDMA/LTE/WiFi）实现的SMART-PTT集群系统，则体现出与上述传统对讲机的差异性，可实现在移动通信网络覆盖的更大范围内实现灵活对讲，是对传统集群通信产品的功能的延伸和补充。
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/ g+ W# C" P8 ]3 t9 ?% J! ~2 USMART-PTT集群系统提供语音对讲、人员定位、视频对讲、图片短消息、巡更考勤等不同类型的解决方案。管理平台为B/S架构模式，支持网页和APP两种登陆方式，可创建不同访问和操作权限账户，进行灵活调度管理。支持接入多种网络模式，实现对讲机、执法仪、手机、摄像头等多种终端与电脑端、平台多方位融合，适合多级可视化指挥调度体系，可同时满足日常与紧急指挥调度需求。

9 J6 _& C- d1 G5 w8 T: YSMMART-PTT集群系统灵活部署、功能强大、安全可靠、操作简单，可实时采集、上传和存储语音、视频、定位、用户信息等多种数据，并且可在平台、电脑端、设备端等对数据记录进行查询、回放、下载、统计分析，为指挥调度提供强大的数据管理支持，提高调度效率。
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第5章 方案特点
; I: j* I8 Q  Z! _
l 一按即通

按下对讲键迅速发起呼叫，灵活组建“一对一”、“一对多”即时通话。
+ Q# U  X  \* q2 R8 }  t9 n! k' _
/ `2 F7 r% x& Ql 一呼百应
, ~; ?; S" h8 _6 B! D
6 J1 E* n9 k& s# t; k/ V( i4 W6 n群组成员容量大，组内对讲成员同时接听，提高指挥调度效率。

l 跨域联动

) r9 i: h! M7 n% f- P4 L! ?8 ~不受地域、距离限制，实现远程实时指挥调度。
' E. t3 ^# p# T; J) X! _' o" _( T
+ F4 ~' {4 H2 `) r* ]  N6 ^/ Z3 xl 发言管理
4 P. L5 Y# ]$ W, Q. ?& D
5 j# l: y+ W" c( ?实现分权限强行插入发言，多级权限可选，优先下达紧急指令。

" M( A5 P, E$ C, xl 功能多样

提供语音、图像、视频、定位、巡更等多种功能，满足不同用户需求。

l 组网简单

依托中国移动通信网络，只需增加PTT服务器可实现PTT集群系统。
$ r% U6 ]  s8 X, J
) l0 E0 C2 e7 W$ _; h( V) ^l 安全加密
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7 S! v8 ^- p5 O+ |- n8 L平台可自由选择端到端的加密方式，保护用户语音视频数据安全性。

4 Y7 s  B# F( q第6章 业务功能介绍

6.1 对讲业务

对讲功能是SMART-PTT集群系统最基本的功能，包括组呼、单呼、监听、广播、强拉、遥毙、禁呼、关联组、讲话优先级、SOS报警等多种使用方式。可满足用户日常通讯需求以及应急指挥调度通讯需要。
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5 d0 p' C& x# C. I指挥调度平台保障铁路通信方案设计
% D, f4 z+ T% ~4 x- B: ^6.1.1固定组呼
, R0 `9 @+ [5 Y6 g: T: g/ p- T
; j' W7 T, S2 c' m5 ~" E7 O用户进入固定群组后可以对在这个群组中使用的用户进行呼叫，同时可接听群组中用户的呼叫。用户可以加入多个群组，切换到不同群组进行组呼。
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6.1.2动态群组

用户对一个或多个在线用户发起邀请，建立动态群组进行呼叫；

当用户邀请一个用户建立动态群组后，便实现了一对一的单呼对讲场景。

6.1.3监听

在调度台上选择一个或多个群组进行监听操作，收听这些被监听群组的对讲。

) y# C- j, i4 e& s: f( g6 U6.1.4讲话优先级

2 O. n0 M* `+ C3 P3 j& X* u8 J讲话优先级一共有10个级别，10级是最高的讲话级别，可以掐断1级到9级用户的对讲。在不同的群组，用户可以设置成不一样的讲话级别。精细化管理用户的讲话权限，提高指挥调度效率。

- ?, B4 T, ?, R4 e) c7 C6 k6.1.5广播

, c: K% D' G" n2 b# R使用广播功能，用户加入的所有群组成员都可以收到对讲，适合发布统一指令、紧急命令。广播具有最高讲话优先级，适合快速响应进行指挥调度。
* C/ d+ @, a: s. v! T1 [
6.1.6组广播

发起组广播，当前群组的成员只要在线，都能收到组广播讲话。适用于针对群组所有成员发布命令通知的情况。
. t) B. O5 k/ r- R* S
6.1.7关联组

0 G0 Q: r+ r  O# `多个群组之间需要进行通讯，可以将群组设置成关联组。所选群组和它的关联组之间可以互通，一个组可以分别和其他多个群组建立关联群组。
" ]+ |+ X, }; F8 d! x
2 l$ G/ D" ]1 n$ ?4 g+ y对于建立的关联群组可进行编辑，设置群组是否接收对应关联群组的对讲。
7 B8 A: ]: t2 p+ C; U) N# G
' X5 M$ e" ?- m( J0 Y7 ?1 f9 D6.1.8禁呼

账号无法发出对讲，可以接到对讲。适用于禁止某个用户讲话，但允许其收听其他用户讲话的情况。
1 f. b2 L5 {, i1 c
6.1.9隐身
0 U' t. J% l9 |, M/ i1 Q. @
其他用户看不到该用户的存在，但能听到该用户的讲话。适用于不能暴露自己身份需要暗中收听群组其他用户讲话的情况。
' }) @6 n7 d7 L* z
: l1 {  ]: [. U3 J( i6.1.10 SOS报警

( K+ m. c2 J3 M9 ~) R. G给群组成员发送的SOS报警信息，在地图显示该报警用户的位置。当用户遇到紧急情况需要支援时，可以给群组成员发送SOS，队友收到SOS请求能快速给予援助。

6.1.11遥毙

在调度台强制将用户下线并暂停用户，当群组成员进行不符合规定的操作时，管理员可以将该成员强制下线，并暂停用户的使用。
2 V! o6 p. C( D0 W1 L5 n, v6 n! C
6.1.12设置监视时间
6 e) E9 U7 \4 e
0 ~" U; w2 [; N4 E/ B5 ]- \5 ]监视群组成员的讲话情况，当成员在规定时间内没有进行任何讲话操作时，调度台上进行报警，并给该用户下发提醒信息，告知用户已经长时间没有进行讲话。

6.1.13最后组

& G' f" j8 D7 ^, g用户重新登录时将进入上次对讲所在的群组，让用户能快速进入对讲状态。

6.1.14 强拉

选择一个当前不在本组的组内用户，让该用户强制回到组内。

- }& v  `0 C9 U9 o$ c: X6.1.15 强拆
% T" s! y& _& r4 [# y' ^+ x; j
8 Y( ~: z" P+ Y选择一个组内用户，将该用户强制离开当前在的组使用。
$ z$ `3 q: Z8 ^2 g2 C
2 `1 y: Q) x( n  G  q4 q' l6.1.16 语音通话
4 y7 n; Z4 }% w5 |1 F
2 z2 l3 [/ J. t  T% x选择好友或组内用户发起语音通话，实现实时一对一通话功能。

6.2 定位业务
  }1 _8 @% n6 u& w+ _3 X
  P& D3 Q% q/ _( I; ?定位功能主要用于查看用户定位和轨迹，还可以进行设置电子围栏，路线标记，测距，圈选呼叫等操作，还能自定义用户图标。

6.2.1定位
; `9 C4 }( j6 d/ ?- z# U- m3 s
* z; A0 U* n1 r0 x查看用户定位详细信息，包括用户名字、在线状态、定位时间、经纬度、速度、方向和海拔。群组每个成员的定位详情可以在信息列表栏查看。

- u  k6 F& C1 b, x* u6.2.2轨迹

( G# e& T1 r! M3 h9 E查看用户的运行轨迹，可以选择不同时间范围查看用户的轨迹信息，并且可以将用户的轨迹导出。

6.2.3跟踪
' }9 u3 r; j# s* ~, P
从当前时间开始监控某个用户的位置情况，生成实时的运动轨迹。

6.2.4电子围栏

/ M: Z: W% s% I在地图上规划一个范围。可设置当用户进入或者走出围栏时进行报警。

6.2.5圈选呼叫
5 W$ e: C/ z8 D. g- c. @
4 T8 w) i, c/ w/ v圈选用于在地图上选择用户建立临时的群组进行对讲。在地图界面圈出一个范围，选择这个范围内的用户建立临时群组进行对讲。适合需要结合定位进行人员调度指挥时使用。
- y7 z8 l. P8 }9 c: @: j6 [
4 l* W1 n  ?& u" Y( H( h1 J+ r6.2.6超速报警
3 t# R! T+ _. A( @; f
4 G( C2 N4 [/ |! h$ u7 ]7 [5 g) q# o给用户设置一个限制速度，当用户运动速度超过限制速度时，电脑调度台弹出报警提示。

6.2.7超时报警

给用户设置一个停留时间，当用户在某个位置长期停留超过停留时间，调度台发出报警提示。
/ @1 O8 c2 f. s9 Z
3 X* {0 A7 o+ p6.2.8聚中讲话者

) `& I+ {' x$ r3 A7 J, _3 k勾选聚中讲话者，地图将跟着讲话者所在位置进行跳转，讲话者的位置将显示在地图的中心。
8 E% [' {4 i/ Y
6.2.9 KML
2 J8 h+ p: Z( Q
KML 文件是谷歌公司创建的一种地理信息文件，用于描述和保存时间、 地点、经纬度、海拔高度等轨迹参数。在地图界面，我们可以添加KML网址或者打开本地已编辑好的KML文件导入到地图中。
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6.2.10三种地图类型

用户可自行选择百度地图、高德地图或者是天地图来显示用户定位或者轨迹信息。

6.2.11地点标记

在地图界面绘制标点，点击地点，输入名字点击确认后， 即可显示在围栏列表中，可对标记点进行删除和显示。
; D$ X6 R& p1 l: e9 c
" h- h* A. l- t, E" W) u8 ~& [6.2.12线路标记
1 K+ h/ L6 G9 y5 ]
在地图界面绘制线路，规划好线路，输入名字点击确认后， 即可显示在围栏列表中，可对线路进行删除和显示。

6.2.13测距
" x: E/ D2 E+ d2 G2 U+ ~
. A4 f, C" Y7 R& W在地图上选择定位点，测量定位点之间的直线距离。

$ E8 _/ {& g0 W4 T. @; y6.3 视频业务

视频功能包括视频通话、视频免提、视频调用、视频监控、视频上传、视频分发、音频采集、图片上传、文件上传等。视频通话功能支持一对一进行视频通话，视频监控和视频调用支持 32路同时进行。
2 [4 ~5 ?: H% W, B) y
1 b* O6 k/ k& G, \5 D$ V( i1 j+ W) p指挥调度平台保障铁路通信方案设计
8 x/ c, V. Z; O: g6.3.1视频通话

选用户发起视频通话后，可以实时看见对方的图像，进行实时通话。视频过程中可以旋转视频画面，进行视频分发，把视频分享给同组的成员观看；也可以切换前后摄像头，查看不同场景。
! }5 z$ C% N0 Q( L" f
) e, Y3 V3 Z) I* `1 R2 C# Y6.3.2视频免提
2 X9 Q" P  k; b- v  }# h4 a
8 I% d$ G  h! y3 D9 m3 @选择用户建立视频免提，不需要经过对方确认，直接建立起视频通话。

6.3.3视频调用

对用户发起视频调用时，被选中的用户会被强制调用视频功能，调度台将显示被调用用户的实时视频和语音信息，用户的手机调度台界面也将显示视频画面。
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6.3.4视频监控

" C$ {7 Y+ F+ d对设备进行视频监控，无需对方同意即可实行，能实时查看设备的画面，但设备方无任何变化，不知道已被视频监控。视频监控可以同时支持32路。视频监控模式下可以听到群组对讲，一边视频监控用户，同时跟其他用户建立视频通话。
4 d' l9 b: z6 z* ?. Z
6.3.5视频分发

无论是视频通话、视频免提还是视频调用和视频监控，都可以将对方的视频画面分发给别的用户，跟其他成员建立视频画面共享，提高沟通效率。

6.3.6视频上传
" s; A# K" }3 ~4 `9 a
2 ^8 c+ P% _: e将实时拍摄的画面上传给指定的用户或直接上传到服务器保存，边录制、边上传。
; e/ g& s% C* P: f7 G" _" S% e
4 R7 U# V1 a1 ~1 Z3 s0 z2 f6.3.7文件存储

5 e+ T) h% ~/ G8 i文件存储用于查看保存在本机的视频、音频、图片等文件。当用户没有网络或者不方便上传文件时，可以先录制视频或拍摄图片等保存在本机，有网络的时候再上传到服务器。

( I& g2 w9 p* U% I0 e. o6.3.8文件上传

将储存在设备上的的视频、音频、图片等文件上传到服务器。
2 R; m6 r2 k0 p/ E: n0 t- J
6.4巡更业务
6 b( S8 J- u  q
/ M/ G; z4 E# c% v7 b) h巡更功能适合多种场景，例如上班考勤，定点巡逻、设备检修等。电子巡更系统的建立，使巡逻安防工作更加科学合理，使安全管理更加规范化、标准化、制度化。管理人员设置巡更线路，在巡更线路上设置巡更点，通过巡更管理系为巡更人员排班，在巡更区域内形成了一张防范网，进一步提高了巡更的工作效率，减少了巡更人员的工作强度，节省了人力，形成了全方位、多层次、高效能的巡更管理体系。

指挥调度平台保障铁路通信方案设计
0 Y2 k5 d+ \( s; l6 l8 p巡更主要有两种方式：①NFC巡更②定位巡更。

6.4.1NFC巡更

NFC巡更需要硬件支持：①具有NFC功能的卡片②具有NFC功能的巡更设备。

巡更人员按照巡更系统设置的巡更计划进行巡逻，巡更人员到达NFC巡更点后，用设备感应NFC巡更点，选择正在执行的巡更事件，将现场情况通过图片、视频、文本等方式记录下来上传到服务器，发送给管理员。管理调度人员可以利用后台软件结合历史巡检记录，自动分析与统计，生成各类报表，为后续管理提供辅助决策。
) J: M7 Y+ [! w
6.4.2定位巡更

! ~0 K+ B6 H% V! K定位巡更通过巡逻人员定位及时地将巡检信息及报警信息上传到调度中心。保证使用者在特定环境和特殊时间里巡检信息上传的及时性。管理调度台可以实时查看巡更人员的位置及工作情况，大大提高了系统的实时处理速度。
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第7章 数据的便捷性与安全性

5 G7 S4 A1 E5 I) ^3 B* u2 T& G9 k7.1数据存储
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用户的录音、定位、视频、图片、上线记录等数据都可以保存在服务器，通过调度台软件或管理后台进行查询。用户还可以在线播放录音、视频等记录。如果用户有长期保存的需要，可以将记录下载到本地保存，或者使用时直接选择保存到本地选项。

) Y8 W; A7 k+ n4 J7.2用户状态显示

用户状态分为在线、离线、暂停、正常等类型。对于在线的用户可以查看用户是否在本组，让调度管理员更好的掌握成员的使用情况，及时对成员进行调整指挥。
6 X: ^& D. r- W  {7 e9 e7 h* J
% H1 x5 L1 ?/ o4 x7.3通话提示
/ P  t( d$ {3 a/ e8 o3 D
在集群呼叫过程中，参与呼叫的用户能够收到与集群通话状态相关的提示信息，将群组其他用户的呼叫情况告知群组成员。

7.4发短消息
. }$ f5 T% ]2 b
给单个用户或者某个群组发送最大为120个字符的文字短消息，也可发送图片消息。

& }# l/ M! p( V% t% |4 N7.5掉线与自动重连

当数据网络因某种原因断线时，软件会检测网络是否可用，当网络可用时，软件会重新拨号连接。

7.6数据备份恢复
) J$ Z1 y( r+ `# S, l0 A" }
系统可以对用户、群组和用户日志等数据进行数据备份和恢复，数据备份采用SQL文本格式，可以实现跨平台恢复，增加数据的安全性。
. [8 |2 G. F/ K; L. ]- Z7 r  w5 `
7.7 数据加密

! z; G; ]" f2 k* q语音数据加密采用两种加密方式：RSA/AES和SM2/SM4。

RSA/AES：对称加密AES , 美国国家标准技术研究所加密标准，其特点是：算法简单，加密速度快。
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SM2/SM4：我国自主设计的分组对称密码算法，用于实现数据的加密/解密运算，以保证数据和信息的机密性。