衛(wèi)星通信在森林防火應(yīng)急通信中的應(yīng)用

● 文|國(guó)家林業(yè)局森林防火預(yù)警監(jiān)測(cè)信息中心 蔣岳新

衛(wèi)星通信在森林防火應(yīng)急通信中的應(yīng)用

● 文|國(guó)家林業(yè)局森林防火預(yù)警監(jiān)測(cè)信息中心 蔣岳新

森林火災(zāi)是一種時(shí)間和空間上隨機(jī)的嚴(yán)重自然災(zāi)害和突發(fā)公共安全事件，對(duì)社會(huì)生態(tài)環(huán)境、森林資源和人民的生命財(cái)產(chǎn)造成了嚴(yán)重的破壞。全世界平均每年發(fā)生森林火災(zāi)22萬(wàn)次，受災(zāi)森林面積超過(guò)1000萬(wàn)公頃（1平方千米=100公頃），約占全球森林總面積的1‰；1950-2014年，我國(guó)累計(jì)發(fā)生森林火災(zāi)80.6萬(wàn)起（年均1.3萬(wàn)起）；受害森林面積3809.3萬(wàn)公頃（年均60.5萬(wàn)公頃），相當(dāng)于現(xiàn)有全國(guó)森林面積的1/5，也相當(dāng)于云南省的國(guó)土總面積，森林受害率為0.7‰左右；因?yàn)?zāi)傷亡33718人（年均543.8人），其中死亡5507人（年均89人）；1987年5月6日發(fā)生在黑龍江省大興安嶺特大森林火災(zāi)，受害森林面積超過(guò)100萬(wàn)公頃，受災(zāi)群眾5萬(wàn)多人，死亡193人，受傷226人，直接經(jīng)濟(jì)損失5億多元，間接損失高達(dá)69.13億元。

總結(jié)大興安嶺特大森林火災(zāi)的教訓(xùn)可以看出，除了森林防火管理上的缺失外，技術(shù)和裝備上也存在著明顯的不足，可將森林防火工作存在的問(wèn)題歸結(jié)為：“眼瞎、耳聾、腿瘸、手短”八個(gè)字，其中耳聾就是指：森林防火的信息通信手段落后，火場(chǎng)沒(méi)有任何可利用的通信、通訊設(shè)施，受地形和交通條件的限制，架設(shè)臨時(shí)的通信鏈路也極為困難，使得火場(chǎng)火情實(shí)況不能及時(shí)反映到上級(jí)指揮決策部門，上級(jí)撲火指揮員不了解火情的，很難做出正確的撲火決斷，其撲火指揮指令也無(wú)法及時(shí)下達(dá)到撲火一線，貽誤了最初小火階段最佳的撲火時(shí)機(jī)，使初發(fā)的小火發(fā)展蔓延釀成了巨災(zāi)，造成重大損失。

一、衛(wèi)星應(yīng)急通信在森林防火中的重要作用

我國(guó)的重點(diǎn)林區(qū)大多位于偏遠(yuǎn)山區(qū)，人煙稀少、山高林密、交通不便，地面無(wú)有線通信鏈路，空中無(wú)公共移動(dòng)通信信號(hào)覆蓋，而且接通路網(wǎng)稀少，假設(shè)臨時(shí)通信線路困難，只有衛(wèi)星通信可以解決森林火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)與后方森林防火指揮機(jī)關(guān)的通信。

現(xiàn)代衛(wèi)星應(yīng)急通信技術(shù)的發(fā)展，從根本上解決了森林火災(zāi)撲救中的“耳聾”瓶頸，一旦發(fā)生火災(zāi)，可以快速方便的建立起前方撲火指揮部與后方指揮中心（國(guó)家和省、市級(jí)防火指揮中心）的視頻、語(yǔ)音和網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)了前后方防火指揮系統(tǒng)的一體化，高效快速的傳遞火場(chǎng)實(shí)況信息和撲火指揮指令，及時(shí)快速地組織有效的撲救，實(shí)現(xiàn)“打早、打小、打了”，將火災(zāi)的損失降至最低。

二、森林防火衛(wèi)星應(yīng)急通信的技術(shù)要求

森林防火的應(yīng)急通信因火災(zāi)發(fā)生在時(shí)間和空間的隨機(jī)性，以及使用環(huán)境、使用方式方法上的特殊性，對(duì)衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)有如下要求。

對(duì)使用環(huán)境的適應(yīng)性要求：能滿足全國(guó)各地任意時(shí)間均可開(kāi)通使用，能適應(yīng)嚴(yán)寒、高溫、震動(dòng)、傾斜等惡劣環(huán)境，滿足邊遠(yuǎn)地區(qū)衛(wèi)星信號(hào)弱、天線仰角低等撲火現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。由于森林火災(zāi)大都發(fā)生在天氣晴好的高溫干旱時(shí)段，因此，選擇波段時(shí)不考慮雨衰，而選擇便攜性較好的Ku頻段。

對(duì)衛(wèi)星信號(hào)及網(wǎng)管系統(tǒng)的要求：森林防火應(yīng)急衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)選用能較好覆蓋全國(guó)，特別是在東北、西南、西北偏遠(yuǎn)林區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度，全國(guó)防火系統(tǒng)任意便攜小站使用1.2m天線可建立1-2M帶寬通信鏈路。同時(shí)要求衛(wèi)星主站的網(wǎng)管系統(tǒng)為所有小站提供一個(gè)64K的語(yǔ)音帶寬，滿足便攜站應(yīng)急使用時(shí)，在地面無(wú)任何通信鏈路的情況下，開(kāi)機(jī)完成對(duì)星即可自動(dòng)開(kāi)通語(yǔ)音信道，并即時(shí)開(kāi)通滿足網(wǎng)絡(luò)和視頻通信帶寬的信道，如有特殊需要可將進(jìn)一步增大帶寬。

對(duì)終端設(shè)備的要求：一是集成化，整個(gè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)和相關(guān)設(shè)備集成在1到2個(gè)定制箱內(nèi)，只需接上電源、連接網(wǎng)線即可工作；二是便攜性，全部衛(wèi)星設(shè)備和相關(guān)通信設(shè)備能裝入普通越野車或小轎車，便于作為行李隨機(jī)托運(yùn)，方便攜帶至野外撲火前置使用；三是快捷性，整個(gè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)從卸車、組裝，能在3-5分鐘內(nèi)快速建立前方撲火指揮部與后方指揮中心的衛(wèi)星通信鏈路；四是適應(yīng)性，能適應(yīng)全國(guó)各主要林區(qū)，具有抗風(fēng)、防寒、防震特性，可在高原、坡地、低仰角強(qiáng)哥特殊環(huán)境工作；五是易操作，不需太多專業(yè)知識(shí)，一般工作人員稍經(jīng)培訓(xùn)就能操作衛(wèi)星通信系統(tǒng)設(shè)備完成應(yīng)急通信任務(wù)；六是大帶寬，能同時(shí)滿足高速網(wǎng)絡(luò)、高清視頻、多路語(yǔ)音通信要求。

三、森林防火衛(wèi)星應(yīng)急通信的現(xiàn)狀

1993年原林業(yè)部森林防火辦公室引進(jìn)海事衛(wèi)星A站，在1994年內(nèi)蒙古呼倫貝爾盟紅花爾基“4·23”特大森林火災(zāi)撲救中，建立了火場(chǎng)撲火指揮部與林業(yè)部防火辦之間的語(yǔ)音和傳真鏈路，在火災(zāi)撲救指揮中發(fā)揮了衛(wèi)星通信的特殊功效；隨后，全國(guó)森林防火系統(tǒng)陸續(xù)引進(jìn)了Inmarsat M4、Inmarsat miniM、BGAN等海事衛(wèi)星便攜終端，并作為森林防火的儲(chǔ)備物資，在各地火災(zāi)撲救指揮中發(fā)揮了重要作用。

2003年國(guó)家林業(yè)局防火辦，利用公安部在亞洲3號(hào)衛(wèi)星的信道，建立了東北航空護(hù)林中心衛(wèi)星通信指揮車與國(guó)家森林防火指揮中心的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)應(yīng)急衛(wèi)星通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了視頻、語(yǔ)音、網(wǎng)絡(luò)的同步通信，在黑龍江、內(nèi)蒙等地的重特大森林火災(zāi)撲救指揮中發(fā)揮了重要作用；2004年國(guó)家林業(yè)局開(kāi)始推廣VSAT便攜站的應(yīng)用，先后兩次發(fā)文規(guī)范火場(chǎng)應(yīng)急衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)，建立起了依托上海廣電網(wǎng)絡(luò)通信公司的SVA衛(wèi)星通信網(wǎng)的森林防火應(yīng)急衛(wèi)星通信網(wǎng)（見(jiàn)圖1）。

圖1 森林防火應(yīng)急衛(wèi)星通信網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)圖

目前全國(guó)各地森林防火部門已經(jīng)建成投入使用的VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)共有187套。其中國(guó)家森林防火指揮部要求，統(tǒng)一使用LinkStar DVBSⅡ衛(wèi)星終端，加入SVA衛(wèi)星通信網(wǎng)的固定站、便攜站、衛(wèi)星通信車共139個(gè)衛(wèi)星小站，通過(guò)國(guó)家防火辦與SVA主站的10M數(shù)據(jù)專線直接接入國(guó)家林業(yè)局內(nèi)網(wǎng)；北京、河北、山西、內(nèi)蒙古、黑龍江等省區(qū)市已建其他制式或當(dāng)?shù)卣l(wèi)星網(wǎng)的小站（固定站、便攜站、指揮車）48個(gè)。

基于BGAN和VSAT系統(tǒng)組建的“全國(guó)森林防火應(yīng)急通信網(wǎng)”具有強(qiáng)大的多媒體通信功能，可在我國(guó)境內(nèi)任何地域提供互聯(lián)網(wǎng)接入、中國(guó)森林防火網(wǎng)連接，實(shí)時(shí)高清視頻、語(yǔ)音通訊、數(shù)據(jù)傳輸，且整個(gè)系統(tǒng)具有體積小、重量輕、操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，從而全面提升了火場(chǎng)多媒體應(yīng)急通信保障能力，為各級(jí)指揮中心第一時(shí)間全面了解火場(chǎng)情況打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)（見(jiàn)圖2）。

圖2 “全國(guó)森林防火應(yīng)急通信網(wǎng)”示意圖

四、森林防火應(yīng)急衛(wèi)星通信的未來(lái)布局

“十三五”全國(guó)森林防火規(guī)劃勾畫了森林防火應(yīng)急衛(wèi)星通信的宏偉藍(lán)圖（見(jiàn)圖3），指出將建設(shè)以VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)為主，北斗衛(wèi)星、海事衛(wèi)星和新一代移動(dòng)通信衛(wèi)星為輔的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，配套視頻圖傳系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)重要火場(chǎng)音視頻等信息傳輸功能。在國(guó)家森林防火指揮中心建立衛(wèi)星固定站，結(jié)合國(guó)家與各省級(jí)森林防火指揮中心間的地面鏈路，形成星地結(jié)合、高效穩(wěn)定的衛(wèi)星通信網(wǎng)，在各省級(jí)、重點(diǎn)地級(jí)市建設(shè)衛(wèi)星固定小站，在各省級(jí)、重點(diǎn)地市級(jí)及重點(diǎn)縣級(jí)配備衛(wèi)星便攜站及視頻圖傳系統(tǒng)；在縣級(jí)以上森林防火機(jī)構(gòu)配備BGAN系統(tǒng)、海事衛(wèi)星手持機(jī)等衛(wèi)星電話終端；在各級(jí)森林防火指揮中心、南北航空護(hù)林總站建立北斗指揮機(jī)系統(tǒng)，各級(jí)防火部門、專業(yè)隊(duì)伍根據(jù)需要配備車載、機(jī)載北斗設(shè)備及北斗手持機(jī)。

圖3 森林防火應(yīng)急衛(wèi)星通信規(guī)劃圖

“十三五”期間，國(guó)家森防指擬在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，組建森林防火應(yīng)急VSAT應(yīng)急通信網(wǎng)，新建VSAT主站2套，位于省級(jí)和重點(diǎn)林區(qū)地市級(jí)防火辦的VSAT固定站134套，有防火任務(wù)的省、地縣三級(jí)防火辦配備VSAT便攜小站和視頻圖傳系統(tǒng)3154套；地縣兩級(jí)防火辦配置2696套BGAN通信系統(tǒng)、手持衛(wèi)星電話3252部；配置北斗定位通信系統(tǒng)指揮機(jī)3255套、車（機(jī)）載臺(tái)6778部、北斗手持機(jī)18090部；各省級(jí)防火辦配置大型綜合通信車29輛，地市級(jí)防火辦配置中型綜合通信車267輛，重點(diǎn)縣級(jí)防火辦小型綜合通信車1502輛。

森林防火應(yīng)急衛(wèi)星通信網(wǎng)將租用獨(dú)立的衛(wèi)星信道6～8M基礎(chǔ)帶寬，火情較多的春秋兩個(gè)防火期，在原有基礎(chǔ)上再增加帶寬2～4M，以應(yīng)對(duì)隨時(shí)發(fā)生重大火災(zāi)撲救指揮的需求。