第三代移動通信技術(shù)在消防工作中的應(yīng)用

李孟 陳曦 中國人民武裝警察部隊學(xué)院研究生隊 065000

1 3G技術(shù)簡介

1.1 什么是3G

3G，全稱為3rd Generation，中文含義就是第三代數(shù)字移動通信。1995年問世的第一代模擬制式手機只能進(jìn)行語音通話；1996到1997年出現(xiàn)的第二代GSM、TDMA等數(shù)字制式手機便增加了接收數(shù)據(jù)的功能，如接受電子郵件或網(wǎng)頁；第三代與前兩代的主要區(qū)別是在傳輸聲音和數(shù)據(jù)的速度上的提升，它能夠在全球范圍內(nèi)更好地實現(xiàn)無縫漫游。

1.2 3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

國際電信聯(lián)盟在2000年5月確定W-CDMA、CDMA2000、TDSCDMA以及WiMAX四大主流無線接口標(biāo)準(zhǔn)，寫入3G技術(shù)指導(dǎo)性文件《2000年國際移動通訊計劃》。CDMA是碼分多址的英文縮寫，是第三代移動通信系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)。CDMA系統(tǒng)以其頻率規(guī)劃簡單、系統(tǒng)容量大、頻率復(fù)用系數(shù)高、抗多徑能力強、通信質(zhì)量好、軟容量、軟切換等特點顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1.3 3G技術(shù)在中國

2009年1月7日14:30，工業(yè)和信息化部為中國移動、中國電信和中國聯(lián)通發(fā)放3張第三代移動通信(3G)牌照，此舉標(biāo)志著我國正式進(jìn)入3G時代。其中，批準(zhǔn)中國移動增加基于TD-SCDMA技術(shù)制式的3G牌照，中國電信增加基于CDMA2000技術(shù)制式的3G牌照，中國聯(lián)通增加了基于WCDMA技術(shù)制式的3G牌照。

2 3G技術(shù)與消防

從20世紀(jì)50年代的有線電話報警，火場上依靠口喊、吹哨進(jìn)行指揮。到當(dāng)今大、中城市已建成以計算機為中心的消防通信調(diào)度指揮中心，消防無線通信三級組網(wǎng)，火警辨識、出動方案自動生成、數(shù)字錄音錄時、車輛跟蹤定位、車輛狀態(tài)管理、大屏幕圖像文字信息顯示、高層瞭望圖像監(jiān)視傳輸?shù)雀咝录夹g(shù)大量應(yīng)用[2]?？梢哉f，每一次通信技術(shù)的進(jìn)步都為消防通信領(lǐng)域提供了發(fā)展空間。

2.1 圖像監(jiān)控、傳輸與視頻會議

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，火場（災(zāi)害現(xiàn)場）情況也越來越復(fù)雜。將火場（災(zāi)害現(xiàn)場）情況實時地、全面地傳遞給指揮員和指揮部，為指揮員、指揮部做出科學(xué)的決斷，從而使滅火戰(zhàn)斗（搶險救援）以最小的代價取得勝利。

現(xiàn)有的消防圖像監(jiān)控方法，通常有城市高層圖像監(jiān)控、重點單位樓宇圖像監(jiān)控以及現(xiàn)場攝像、照相等。傳輸方法有有線（光纖）傳輸、微波傳輸、衛(wèi)星傳輸?shù)仁侄?。以上這些手段雖然有實時性、可靠性高的優(yōu)點，但是設(shè)備成本與維護(hù)費用較高，不適用于一般單位和經(jīng)濟欠發(fā)達(dá)地區(qū)使用。

利用3G技術(shù)代替以上傳輸手段，同時將3G模塊嵌入錄音錄像設(shè)備，便于固定安裝和攜帶，免去了大量傳輸設(shè)備的物料投入和相關(guān)設(shè)備租用、維護(hù)費用，大大降低了設(shè)備成本，使一般單位、臨時消防安全保衛(wèi)場所、經(jīng)濟欠發(fā)達(dá)地區(qū)使用成為現(xiàn)實。不但可以實現(xiàn)使用單位的自我監(jiān)控、消防指揮中心遠(yuǎn)程監(jiān)控，還可以在發(fā)生災(zāi)害時，不僅實現(xiàn)災(zāi)害現(xiàn)場指揮部和各級指揮中心的“條式”實時通信指揮體系；還可以實現(xiàn)“塊式”的跨區(qū)域互聯(lián)互通，使身處異地的滅火救援專家及時“參與”到滅火救援中去。

各級消防部隊平時召開電視電話會議，通常利用公安機關(guān)電視電話會議系統(tǒng)，這個系統(tǒng)的末端為區(qū)縣級公安機關(guān)。那么要求全體官兵參加的會議，就要勞師動眾地將全轄區(qū)大中隊官兵集中到一起，這樣一來就給執(zhí)勤戰(zhàn)備工作帶來困難，同時給安全防事故工作帶來隱患。目前已有部分省份給各級消防部隊安裝或準(zhǔn)備安裝視頻會議系統(tǒng)，手段不外乎利用現(xiàn)有公安信息網(wǎng)或單獨鋪設(shè)消防信息網(wǎng)作為信號傳輸網(wǎng)絡(luò)，前期投入和后期維護(hù)的費用無疑是巨大的，這就給經(jīng)濟欠發(fā)達(dá)區(qū)縣帶來困難。同時這個方案也不適用于偏遠(yuǎn)單位。

利用新興3G技術(shù)，可在不具備安裝獨立有線視頻會議設(shè)備條件的區(qū)縣消防大中隊，安裝簡易設(shè)備。在聯(lián)通有視頻頭、話筒，以及顯示器和音箱的計算機上安裝3G網(wǎng)卡實現(xiàn)無線上網(wǎng)，再通過運營服務(wù)商與上述專門有線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)鏈接，由于3G網(wǎng)絡(luò)在室內(nèi)傳輸速率可達(dá)2Mbps，就可完全滿足視頻會議的需要。

2.2 報警定位與車輛監(jiān)控

上文提到的大中城市開發(fā)的以計算機為中心的消防通信調(diào)度指揮中心，配備有數(shù)字時分程控交換機，接入數(shù)字中繼，實現(xiàn)主叫號碼、單位、地址及相關(guān)地理信息的自動顯示。但這個只能通過固定電話實現(xiàn)，且定位精度不高?，F(xiàn)在移動電話普及程度極高，人們本能地更愿意利用隨身移動電話進(jìn)行快速報警。但由于指揮中心往往要反復(fù)與報警人溝通才能確定起火地點，甚至由于報警人的口誤或接警員理解失誤，使消防隊出警地點錯誤的現(xiàn)象也屢見不鮮，這顯然就會造成了貽誤戰(zhàn)機。中國移動目前已經(jīng)開通的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)，由于采用智能天線和終端同步技術(shù)，從而使單基站定位成為現(xiàn)實。無線運營商可以向指揮中心提供呼叫者位置經(jīng)度和緯度的估算值，再與消防GIS系統(tǒng)連接，這樣就能直觀地顯現(xiàn)報警人的位置，以確保在最短的時間內(nèi)有效派出警力實施援救。

近年來，隨著消防部隊擔(dān)負(fù)的社會任務(wù)加重，消防部隊社會地位也日益提高。如何有效履行使命同時避免發(fā)生各類安全事故，不辜負(fù)廣大人民群眾的期望？用好、管好消防部隊各類車輛是非常關(guān)鍵的一點。消防執(zhí)勤車輛安裝3G模塊后，可以有效定位，實現(xiàn)指揮中心的監(jiān)控和調(diào)度；同時與車載GIS系統(tǒng)連接，使隨車指揮員、駕駛員選擇高效行使路徑，第一時間達(dá)到火災(zāi)現(xiàn)場實施救援。行政車輛安裝3G模塊后，上級機關(guān)可以有效對其監(jiān)控，同時將時效延伸到八小時以外，對各類各級尤其是小、散、遠(yuǎn)、直單位車輛實施全天候、無縫隙監(jiān)控，可有效杜絕車輛安全事故的發(fā)生，有利于官兵自律。這是因為中國移動運營的TD-SCDMA系統(tǒng)能夠提供單基站更為精準(zhǔn)的信源定位（包括波達(dá)方向和時延估計）。而且，不需要增加額外的GPS模塊（比較GPS技術(shù)，TD-SCDMA系統(tǒng)降低了定位時間，同時克服了GPS技術(shù)在車庫、隧道等場所無法定位的缺陷），這樣在節(jié)約成本、簡化設(shè)計的同時提高了系統(tǒng)的安全性，而且定位的速度更加迅速，定位精度更加準(zhǔn)確。

3 目前存在的一些問題的解決途徑

3G相比于2G在傳輸速率上有很大的提升, 其無線傳播特性特別是建筑物穿透特性卻較差, 網(wǎng)絡(luò)部署后, 原來系統(tǒng)中室外基站可以覆蓋到的很多室內(nèi)區(qū)域?qū)⒊蔀槊^(qū)。上文提到的各類應(yīng)用均會或可能會在建筑物內(nèi)部發(fā)生，因此能夠提高室內(nèi)覆蓋范圍和服務(wù)質(zhì)量的接入技術(shù)決定了消防工作有效利用3G技術(shù)的程度。

飛蜂窩（Femtocell）是可以參考解決室內(nèi)覆蓋問題的一種技術(shù)手段[3]。Femtocell使用IP協(xié)議，通過用戶已有的ADSL、LAN等寬帶電路連接，遠(yuǎn)端由專用網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)從IP網(wǎng)到移動網(wǎng)的聯(lián)通。它的大小與ADSL調(diào)制解調(diào)器相似，具有安裝方便、自動配置、自動網(wǎng)規(guī)、即插即用的特點。它具有1個載波，發(fā)射功率為10～100毫瓦，覆蓋半徑為50～200米，支持4～6個活動用戶。

當(dāng)用戶處于地下建筑，如隧道、地鐵等，可考慮采用泄露電纜。在隧道中，移動通信用的電磁波傳播效果不佳。隧道中利用天線傳輸通常也很困難。所以，關(guān)于露纜的研究也就應(yīng)運而生。泄露電纜是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的同軸電纜，其外導(dǎo)體上沿長度方向周期性地開有一定形狀的槽孔，所以又稱為開槽電纜。橫向電磁波通過同軸電纜從發(fā)射端傳至電纜的另一端。通過同軸電纜外導(dǎo)體上所開的槽孔，電纜內(nèi)傳輸?shù)囊徊糠蛛姶拍芰堪l(fā)送至外界環(huán)境，同樣，外界能量也能傳入電纜內(nèi)部，從而實現(xiàn)無線移動通信。

4 結(jié)束語

3G技術(shù)網(wǎng)絡(luò)剛剛在我國民用商用領(lǐng)域開展業(yè)務(wù)，一些應(yīng)用技術(shù)還不十分成熟。但先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)始終作為一種重要的力量推動歷史車輪前進(jìn)。不久的將來，3G技術(shù)必將在消防事業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮重大作用，為消防工作跨越發(fā)展提供強大的技術(shù)支持。

[1]3G[Z],百度百科.2009.3.

[2]周煒.消防通信[M].中國人民公安大學(xué)出版社.2007,7.

[3]卡哈里夫.梅耶夫.Femtocell-室內(nèi)3G覆蓋解決之道[J].華東科技.2008,2.