淺談無線電微波通訊在森林防火中的應(yīng)用

文/陳天清

淺談無線電微波通訊在森林防火中的應(yīng)用

文/陳天清

福建武夷山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)（以下簡(jiǎn)稱武夷山保護(hù)區(qū)）位于福建省北部，武夷山脈北端，武夷山市、建陽市、光澤縣和邵武市四縣（市）交界處，總面積56527.3hm2。該保護(hù)區(qū)全境南北長52km，東西相距最寬處22km，其中有2.9萬hm2原生性亞熱帶森林植被，是中國東南大陸現(xiàn)存面積最大，保留最為完整的中亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)，森林覆蓋率為96.3%，是閩江上游主要溪流的發(fā)源地。因此，武夷山保護(hù)區(qū)的森林防火工作一直處于重要地位，為確保森林防火工作的順利開展，武夷山保護(hù)區(qū)多年來關(guān)注無線電通訊的研究和建設(shè)，投入大量的資金和技術(shù)，以加強(qiáng)武夷山保護(hù)區(qū)森林防火無線電通訊工作的能力。

一、武夷山保護(hù)區(qū)森林防火通訊系統(tǒng)回顧

自1988年開始，武夷山保護(hù)區(qū)采用的是模擬信號(hào)對(duì)講機(jī)。在使用過程中，由于武夷山保護(hù)區(qū)內(nèi)地勢(shì)高，起伏大，多埡口，區(qū)內(nèi)平均海拔1200m，最高處達(dá)2158m，最低處僅300m，高差極為懸殊。河流侵蝕切割深度達(dá)500-1000m，溝谷相間，存在桐木關(guān)—大竹嵐斷裂，黃溪洲—皮坑口斷裂，美羅灣斷裂等延伸10多km，通過對(duì)講機(jī)聯(lián)系常常受到限制，造成通訊信號(hào)不理想。

近幾年，移動(dòng)和聯(lián)通兩家運(yùn)營商在有村莊的地區(qū)或人員活動(dòng)較密集的地區(qū)建設(shè)了公共基站，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)覆蓋；但是在大部分山區(qū)，無公網(wǎng)基站覆蓋，無法實(shí)現(xiàn)語音的遠(yuǎn)距離、大范圍通信。且在發(fā)生林火時(shí)，公網(wǎng)通信可能隨時(shí)受到侵害，單純依靠公網(wǎng)組織防火通信指揮系統(tǒng)，風(fēng)險(xiǎn)更大。因此，武夷山保護(hù)區(qū)還需增加補(bǔ)充的通信手段，以滿足全天候，范圍內(nèi)機(jī)動(dòng)通信暢通需要。

二、武夷山自然保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)通訊基站的系統(tǒng)建設(shè)

2013年，武夷山保護(hù)區(qū)開始采用無線電微波技術(shù)在林區(qū)內(nèi)建設(shè)無線通信網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)保護(hù)區(qū)內(nèi)各管理所及局指揮部之間組建相互獨(dú)立的無線通信網(wǎng)。各管理所通過無線及IP網(wǎng)絡(luò)與管理局指揮中心互聯(lián)，管理所、局指揮中心可通過多級(jí)鏈路與火場(chǎng)的對(duì)講機(jī)建立通訊聯(lián)系。

1、無線電基站的位置選擇

（1）基站選擇的位置要考慮到保護(hù)區(qū)的地理環(huán)境。既要考慮到管理局與各管理所日常的通訊聯(lián)系，也要兼顧林區(qū)發(fā)生火情時(shí)，火場(chǎng)指揮員要隨時(shí)通過無線電對(duì)講機(jī)把火場(chǎng)情況反饋給上級(jí)指揮部門，以便及時(shí)快速的調(diào)動(dòng)撲火隊(duì)伍和后勤給養(yǎng)。

（2）以管理局為中心，根據(jù)覆蓋需求和將來系統(tǒng)覆蓋面高的要求，在先峰嶺、黃岡山、茶子嶺分別建設(shè)一個(gè)微波數(shù)字基站，組成三個(gè)本地小網(wǎng)及一個(gè)全保護(hù)區(qū)的大網(wǎng)。保證局指揮部與各管理所之間日常通信及處理應(yīng)急突發(fā)事件，統(tǒng)一指揮調(diào)試。每個(gè)管理所配備一臺(tái)數(shù)字中繼臺(tái)，以數(shù)字模式工作，主要用于日常工作通信，一呼百應(yīng)，全網(wǎng)調(diào)度。

2、微波通信設(shè)備的選擇

（1）微波通信由于其頻帶寬、容量大、可以用于各種電信業(yè)務(wù)的傳送，如電話、電報(bào)、數(shù)據(jù)、傳真以及彩色電視等均可通過微波傳輸。微波通信具有良好的抗災(zāi)性能，不受水災(zāi)、風(fēng)災(zāi)以及地震等自然災(zāi)害的影響。同時(shí)，微波通信覆蓋范圍更廣，語音通信更清晰，即使在覆蓋范圍的邊緣地帶，也依然清晰。

（2）無線微波通訊有著更高的頻譜利用率，雙倍通話容量（2個(gè)時(shí)隙）。在每個(gè)基站配備1臺(tái)的數(shù)字中繼臺(tái)，均工作在數(shù)字模式，可同時(shí)支持兩路話務(wù)信道；時(shí)隙（信道）1主要用于日常工作通信，一呼百應(yīng)，全網(wǎng)調(diào)度。時(shí)隙（信道）2用于本地小網(wǎng)通信。兩個(gè)組可同時(shí)講話，相互獨(dú)立，互不影響。雙時(shí)隙TDMA系統(tǒng)可以有效降低設(shè)備使用成本。

（3）采用純數(shù)字技術(shù)，保障了通訊的安全。在數(shù)字信道上監(jiān)聽，由于信令或ID號(hào)不匹配，只顯示載波接收但無語音輸出。

3、無線電信號(hào)傳輸方式的設(shè)置

（1）針對(duì)武夷山地區(qū)地形復(fù)雜，為解決對(duì)講機(jī)單機(jī)功率無法穿透屏蔽物，繞射能力、通訊距離有限等問題，通過中轉(zhuǎn)臺(tái)組網(wǎng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。在需要覆蓋的地區(qū)中心位置，放置一中轉(zhuǎn)臺(tái)，通過雙工器、饋線、天線等設(shè)備將中轉(zhuǎn)臺(tái)的接收、發(fā)射天線分布于需要覆蓋地區(qū)的各個(gè)角落。當(dāng)對(duì)講機(jī)發(fā)起呼叫時(shí)，不再是靠對(duì)講機(jī)本機(jī)功率直接呼叫另一部對(duì)講機(jī)，而是呼叫該對(duì)講機(jī)距離中轉(zhuǎn)臺(tái)最近的接收天線，中轉(zhuǎn)臺(tái)收到該天線的傳回的呼叫信號(hào)后，控制發(fā)射天線自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)該呼叫信號(hào)，只要被呼叫的對(duì)講機(jī)處于中轉(zhuǎn)臺(tái)天線覆蓋范圍內(nèi)，均能接收到呼叫信號(hào)。將不同區(qū)域內(nèi)的中轉(zhuǎn)臺(tái)通過無線鏈路網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)，可組成一套跨區(qū)域聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)，擴(kuò)大通信覆蓋面積。

（2）根據(jù)林區(qū)的特點(diǎn)，在黃岡山、茶子嶺的基站都為高山基站，考慮到不具備有線鏈路資源的情況下，采用無線鏈路的方式，將黃岡山、茶子嶺基站的信號(hào)，傳送到先峰嶺，再通過有線無線鏈路網(wǎng)絡(luò)連接到局指揮部及各管理所。

三、無線電微波通訊在森林防火中的應(yīng)用

1、森林防火日常工作通訊保障的應(yīng)用

建成無線電微波通訊網(wǎng)絡(luò)后，局指揮部采用定時(shí)聯(lián)系的方法，既可保證與各管理所的防火工作需要，同時(shí)可不受中繼臺(tái)制約，減少通訊投入和管理費(fèi)用。其次是充分發(fā)揮了便攜式手持對(duì)講機(jī)的作用。該機(jī)具有體積小、便于野外通訊。護(hù)林員上山巡護(hù)時(shí)，可及時(shí)與上級(jí)部門聯(lián)系。但由于一期項(xiàng)目中，整體的網(wǎng)絡(luò)尚未完全覆蓋，在林區(qū)還存在信號(hào)盲區(qū)。

2、防火演習(xí)通訊保障的應(yīng)用

2015年10月，在防火演習(xí)時(shí)，無線電微波通訊地起了相當(dāng)大的作用。演習(xí)開始，局指揮部可直接與演習(xí)現(xiàn)場(chǎng)總指揮直接聯(lián)系，同時(shí)，在局指揮部能直接收聽到現(xiàn)場(chǎng)指揮組之間的各項(xiàng)任務(wù)部署和信息反饋。從而保證了森林指揮撲救需要。結(jié)合固定電話、移動(dòng)手機(jī)的通訊，可形成有無線交替通訊，達(dá)到多層次全方位的通訊覆蓋，確保森林防火指揮調(diào)試全面暢通。

四、加強(qiáng)全區(qū)無線電微波通訊網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)

經(jīng)過2年的實(shí)踐，無線電微波通訊在武夷山保護(hù)區(qū)森林防火工作中始終作為主要的通信手段。由于中繼站的合理設(shè)置，基本保證了手持機(jī)在轄區(qū)內(nèi)能實(shí)現(xiàn)和指揮部的溝通及手持機(jī)之間的互通，在森林防火工作中起了重要作用。2016年，武夷山保護(hù)區(qū)將繼續(xù)實(shí)現(xiàn)無線電微波通訊的建設(shè)。是在掛墩山、豬母干、燒香頂分別建設(shè)固定式基站，與一期形成6套單基站組成鏈路通信。無線鏈路模式是采用鏈狀分布方式，由鏈路站完成對(duì)各無線鏈路中繼臺(tái)語音及數(shù)據(jù)的傳輸工作。相鄰不同基站采用不同的中轉(zhuǎn)頻率，避免了同頻干擾。移動(dòng)臺(tái)也要求具有越區(qū)切換功能，其中部分基站接收信息后，這幾個(gè)基站將信號(hào)送到主站進(jìn)行比較，信號(hào)強(qiáng)的將通過無線鏈路發(fā)往各基站作為統(tǒng)一信號(hào)源發(fā)射。從面實(shí)現(xiàn)全區(qū)的聯(lián)網(wǎng)。二期建設(shè)的數(shù)字無線鏈路基站與一期架設(shè)的基站通過先峰嶺基站進(jìn)行無線鏈路互邊。這樣就實(shí)現(xiàn)了一期與二期的互連互通。

（作者單位：福建武夷山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局）

責(zé)任編輯/羅美娟