災(zāi)害現(xiàn)場無線應(yīng)急網(wǎng)建設(shè)探討
——四川消防應(yīng)急通信系統(tǒng)建設(shè)

黃煒堯 馮光武

災(zāi)害現(xiàn)場無線應(yīng)急網(wǎng)建設(shè)探討
——四川消防應(yīng)急通信系統(tǒng)建設(shè)

黃煒堯 馮光武

保障消防指揮中心與救援現(xiàn)場之間調(diào)度語音實(shí)時(shí)性、不間斷性，構(gòu)建方便快捷的指揮通訊橋梁，實(shí)現(xiàn)救援現(xiàn)場實(shí)時(shí)信息的高效反饋，以科技力量保護(hù)消防戰(zhàn)士的生命安全，提高消防現(xiàn)場的救護(hù)能力已成為我國消防搶險(xiǎn)救援通信領(lǐng)域的重點(diǎn)工作。

災(zāi)害現(xiàn)場 應(yīng)急組網(wǎng) PDT技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1.引言

隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，消防滅火救援工作中的通信技術(shù)及裝備也在不斷的變化和升級，在有效增強(qiáng)消防部隊(duì)緊急救援工作的同時(shí)，也為保證消防工作人員的生命安全發(fā)揮了重要作用。

消防救援是一項(xiàng)綜合性的救援工程，關(guān)乎人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，一次成功的救援，離不開指揮、調(diào)度、通信、后勤的協(xié)同配合，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的失敗，必將導(dǎo)致整體任務(wù)的遺憾?！皼]有空呼（空氣呼吸器）要命，沒有通信要亂”這句話，則經(jīng)典地道出了通信在消防部隊(duì)處置各類災(zāi)害事故時(shí)的重要性，而災(zāi)害現(xiàn)場的情況往往瞬息萬變，實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場的情況是消防救援工作的重中之重。

2.四川無線通信網(wǎng)現(xiàn)狀

四川省地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害呈現(xiàn)點(diǎn)多面廣的態(tài)勢，目前全省已查明的各類地質(zhì)災(zāi)害隱患達(dá)4萬余處，占全國查明地質(zhì)災(zāi)害隱患總數(shù)的近1/6，是全國地質(zhì)災(zāi)害第一大省。近年來，我省各類重特大災(zāi)害事故、突發(fā)事件、自然災(zāi)害頻繁發(fā)生,規(guī)模不斷增大，消防救援呈現(xiàn)突發(fā)性強(qiáng)、技術(shù)要求高、處置難度大、作戰(zhàn)時(shí)間長等特點(diǎn),尤其是跨地區(qū)調(diào)集消防力量越來越頻繁,作戰(zhàn)力量臨時(shí)編成越來越多, 指揮協(xié)調(diào)難，作戰(zhàn)方式也從平面、線式作戰(zhàn)向縱深、立體作戰(zhàn)轉(zhuǎn)變。與重大災(zāi)難事件相伴而生的往往是公用通信網(wǎng)在災(zāi)害搶險(xiǎn)的關(guān)鍵時(shí)刻因遭受毀滅性打擊或超負(fù)荷使用而癱瘓，造成整個(gè)災(zāi)害現(xiàn)場成為“信息孤島”，致使應(yīng)急救援工作陷入被動。如果通信不暢，勢必會大大延緩救援進(jìn)度，造成嚴(yán)重后果，因此，快速、高效地組建一套無線應(yīng)急通信網(wǎng)，保證現(xiàn)場內(nèi)外各級搶險(xiǎn)救災(zāi)部門間通信暢通，是確保搶險(xiǎn)救災(zāi)行動順利進(jìn)行的關(guān)鍵。

2008年汶川大地震后，四川公安機(jī)關(guān)加大了350兆模擬集群系統(tǒng)建設(shè)，構(gòu)建了以城市、高速公路為主的調(diào)度指揮通信網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)給四川公安的日常通信指揮調(diào)度帶來快捷高效。但是在重大自然災(zāi)害面前，350兆模擬集群系統(tǒng)易遭到破壞而不能滿足搶險(xiǎn)救災(zāi)的通信要求，此外集群系統(tǒng)原先設(shè)計(jì)是立足公安的實(shí)際使用需求，該系統(tǒng)的大部分功能與消防單位的使用習(xí)慣差異較大。存在主要問題如下：

目前我省消防部隊(duì)通信系統(tǒng)主要依托于公安350兆模擬集群，在使用時(shí)存在不獨(dú)立，關(guān)鍵時(shí)刻不可靠等缺點(diǎn)，在發(fā)生重大安保事件時(shí)由于集群信道資源有限，消防信道無法保障；

隨著城市的綜合發(fā)展，市區(qū)內(nèi)電磁環(huán)境日漸復(fù)雜，350兆模擬信號容易受到其他信號源的干擾，造成話音質(zhì)量下降；

總隊(duì)只能實(shí)現(xiàn)與各支隊(duì)間語音通信，不能實(shí)現(xiàn)與大、中隊(duì)間語音通信，更不能實(shí)現(xiàn)與救援現(xiàn)場間語音通信；

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，高樓鱗次櫛比，城區(qū)內(nèi)的盲區(qū)越來越多，在大樓內(nèi)部往往所有的無線信號都不好。這樣造成很多時(shí)候指揮中心與現(xiàn)場的溝通困難，無法實(shí)時(shí)快速地掌握現(xiàn)場情況，造成指揮調(diào)度的滯后；

350兆模擬集群系統(tǒng)屬于無加密的開放式通信方式，系統(tǒng)保密性及排它性差，極易受干擾和破壞；

頻點(diǎn)少，呼通率低，隨著社會的發(fā)展，對通信行業(yè)要求需求量越來越高，而有限的頻點(diǎn)在低效的模擬系統(tǒng)下出現(xiàn)了呼通率極低的情況，無法滿足消防部門用戶隨需而通，一呼百應(yīng)的需求。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)圖

3.設(shè)計(jì)思路

從消防隊(duì)員最基本的使用需求出發(fā)，從我省實(shí)際使用環(huán)境出發(fā)，從發(fā)揮消防綜合戰(zhàn)斗能力出發(fā)，站在日常管理、指揮通信、業(yè)務(wù)應(yīng)用的層面上去搭建最適合我省消防通信特點(diǎn)的無線通信網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)能更好地滿足目前和今后無線通信的使用，符合日常通信和應(yīng)急的通信指揮需要。具備以下功能特點(diǎn)：

多層次指揮調(diào)度：滿足全省值班通信，平時(shí)總隊(duì)可以呼到全省各支隊(duì)、大中隊(duì)，在搶險(xiǎn)救援時(shí)也可以直接呼到救援現(xiàn)場；

消防量身定做的系統(tǒng)：消防不能完全依托于公安集群，因?yàn)榧合到y(tǒng)大部分功能設(shè)計(jì)是立足于公安通信指揮的需求，與消防通信的使用習(xí)慣有差異，因此需要建設(shè)一套適合于消防的通信系統(tǒng)，而將公安集群系統(tǒng)作為一級調(diào)度和協(xié)同通信的重要手段；

系統(tǒng)快速部署：能夠在到達(dá)現(xiàn)場5分鐘內(nèi)快速搭建現(xiàn)場環(huán)境，組建消防應(yīng)急通信網(wǎng)，達(dá)到及時(shí)有效救援的目的，系統(tǒng)接續(xù)時(shí)間＜300ms；

高集成度：設(shè)備小型化、便攜性，具備中繼臺功能，自帶2G、3G聯(lián)網(wǎng)模塊，可外接海事衛(wèi)星平板，滿足各種環(huán)境下使用，適應(yīng)多種無線鏈路的要求；

易用性：應(yīng)急通信系統(tǒng)設(shè)備簡單、易操作、易維護(hù)，能夠快速部署、組網(wǎng)；

高續(xù)航時(shí)間：由于某些救災(zāi)行動持續(xù)時(shí)間比較長，應(yīng)急通信系統(tǒng)必須滿足長時(shí)間使用。能夠支持市電、12V電池、后備電池等多種供電模式；

更加經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)：350兆集群系統(tǒng)造價(jià)昂貴，新的數(shù)字PDT集群系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，對于我省消防來講既不經(jīng)濟(jì)也不實(shí)用。該系統(tǒng)是一套經(jīng)濟(jì)實(shí)用的數(shù)字系統(tǒng)；

指揮中心調(diào)度：通過調(diào)度臺實(shí)現(xiàn)語音調(diào)度各支隊(duì)、大隊(duì)、中隊(duì)以及現(xiàn)場，形成立體式調(diào)度模式，指揮中心調(diào)度員實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場情況，靈活調(diào)用消防戰(zhàn)力資源；

系統(tǒng)先進(jìn)性：采用公安部推行的PDT數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)，滿足12.5KHz帶寬，TDMA雙時(shí)隙設(shè)計(jì)，4FSK調(diào)制方式、先進(jìn)的數(shù)字語音壓縮技術(shù)。

兼容性：考慮到當(dāng)前仍然裝備有大量模擬對講機(jī),因此新建設(shè)的系統(tǒng)能兼容模擬終端。

4.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目前，無線通信系統(tǒng)處于模擬集群向數(shù)字集群切換的過程中，再建設(shè)模擬集群系統(tǒng)已經(jīng)不符合現(xiàn)代無線通信的要求，一方面造成投資浪費(fèi)，另外給消防的應(yīng)急指揮通信帶來諸多不便，關(guān)鍵時(shí)刻無法通信。

日常勤務(wù)管理和應(yīng)急組網(wǎng)

因此迫切需要建設(shè)我省消防無線數(shù)字通信專網(wǎng)用以支撐日常指揮調(diào)度及應(yīng)急通信，既滿足消防值班的通信指揮要求，也滿足災(zāi)害現(xiàn)場應(yīng)急指揮的通信需要。

無線應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)遵循了公安部的PDT技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，該系統(tǒng)依據(jù)《警用數(shù)字集群（PDT）通信系統(tǒng)總體技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)，業(yè)務(wù)功能上實(shí)現(xiàn)了四川消防從總隊(duì)到支隊(duì)、大中隊(duì)，再到現(xiàn)場的通信指揮調(diào)度。具體的設(shè)計(jì)架構(gòu)圖如下：

4.1 系統(tǒng)特點(diǎn)：

系統(tǒng)采用一級交換中心、二級交換中心、無線接入點(diǎn)三級設(shè)計(jì)，分別對應(yīng)總隊(duì)、支隊(duì)和各大/中隊(duì)；

系統(tǒng)基于全I(xiàn)P架構(gòu)，采用中心交換模式，設(shè)備可以靈活布置在網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)位置，方便增刪網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；

系統(tǒng)指揮調(diào)度靈活，通過調(diào)度臺設(shè)置，總隊(duì)可以直接調(diào)度任意支隊(duì)、大隊(duì)、中隊(duì)或者他們之間任意組合；支隊(duì)可以直接調(diào)度下屬的任意一個(gè)大/中隊(duì)或者他們之間的任意組合。

可以通過呼叫不同的組呼號碼選擇不同的接入點(diǎn)互通；

便攜式智能鏈路中轉(zhuǎn)臺，可以通過衛(wèi)星、3G、2G網(wǎng)絡(luò)接入到二級交換中心（支隊(duì)）。

4.2 系統(tǒng)功能

日常勤務(wù)考核上。平時(shí)各個(gè)支隊(duì)、大/中隊(duì)獨(dú)立工作互不影響，在本地能夠進(jìn)行組呼和私密呼叫；

在處理日常勤務(wù)或者應(yīng)急事件時(shí)，總隊(duì)通過調(diào)度臺可以配置任意接入單元（總隊(duì)接入單元、支隊(duì)接入單元和大/中隊(duì)接入單元）之間互通，實(shí)現(xiàn)扁平式指揮。

支隊(duì)可以通過支隊(duì)調(diào)度臺配置本支隊(duì)接入單元和下轄各大/中隊(duì)接入單元之間互通，實(shí)現(xiàn)消防資源的統(tǒng)一指揮調(diào)度。

在系統(tǒng)無法覆蓋的偏遠(yuǎn)地區(qū)或者重大自然災(zāi)害造成的有線鏈路中斷時(shí)，便攜式智能鏈路中轉(zhuǎn)臺通過現(xiàn)場智能鏈路中轉(zhuǎn)臺接入支隊(duì)的二級交換中心，迅速建立臨時(shí)消防指揮調(diào)度網(wǎng)絡(luò)，保證總隊(duì)、支隊(duì)、大/中隊(duì)的通信暢通，以應(yīng)對突發(fā)事件和救援救災(zāi)。

地下室的通信組網(wǎng)示意圖

便攜式智能鏈路中轉(zhuǎn)臺開啟后會依次檢查3G信號、GSM信號和衛(wèi)星鏈路，優(yōu)先使用3G鏈路；如果3G信號不能滿足則使用GSM鏈路，使用GSM信號時(shí)系統(tǒng)具有高速可靠的語音檢測功能，以適應(yīng)半雙工-雙工-半雙工的應(yīng)用；如果現(xiàn)場沒有公網(wǎng)信號則使用衛(wèi)星鏈路與二級交換控制中心（支隊(duì)）互聯(lián)。

4.3 應(yīng)用場景

消防日常勤務(wù)管理：包括總隊(duì)對支隊(duì)、支隊(duì)對大隊(duì)的日常勤務(wù)點(diǎn)名；

應(yīng)急應(yīng)用：當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，現(xiàn)場可通過移動基站設(shè)備與指揮中心保持通話暢通，總隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)可以對各支隊(duì)以及下轄區(qū)大/中隊(duì)進(jìn)行統(tǒng)一指揮，協(xié)同作戰(zhàn)。

地下室應(yīng)用場景：現(xiàn)場作戰(zhàn)單位也經(jīng)常深入到大廈的地下車庫或者多層的地下室進(jìn)行工作，這些區(qū)域經(jīng)常有信號盲區(qū)，為了便于指揮中心及時(shí)和現(xiàn)場通信聯(lián)系，可通過便攜式移動基站到指定的區(qū)域，通過無線方式現(xiàn)場應(yīng)急組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)覆蓋范圍的延伸和擴(kuò)大。

5.結(jié)語

現(xiàn)場無線應(yīng)急網(wǎng)的設(shè)計(jì)，其核心設(shè)備就是便攜式智能鏈路中轉(zhuǎn)臺，該設(shè)備的設(shè)計(jì)完全遵循PDT標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)了數(shù)字化產(chǎn)品的通信優(yōu)勢，其快速組網(wǎng)，快捷通話的特點(diǎn)完全符合消防搶險(xiǎn)救援的使用習(xí)慣，也滿足在重大災(zāi)害時(shí)快速組網(wǎng)的要求。

現(xiàn)場無線應(yīng)急網(wǎng)既能保證多層次的指揮調(diào)度，也能確?？焖俳M網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)消防各單位的統(tǒng)一指揮調(diào)度。

作者單位：四川省公安消防總隊(duì)

[1] 公安部通信標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.GA.T1056-2013警用數(shù)字集群（PDT）通信系統(tǒng)總體技術(shù)規(guī)范[S].2013.

[2] 公安部通信標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.GA.T1057-2013警用數(shù)字集群（PDT）通信系統(tǒng)空中接口物理層及數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)規(guī)范[S].2013.

[3] 公安部通信標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.GA.T1058-2013警用數(shù)字集群（PDT）通信系統(tǒng)空中接口呼叫控制層技術(shù)規(guī)范[S].2013.

[4] 公安部通信標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.GA.T1059-2013警用數(shù)字集群（PDT）通信系統(tǒng)安全技術(shù)規(guī)范[S].2013.

[5] 中華人民共和國工業(yè)和信息化部（電子）.數(shù)字通信設(shè)備的可靠性要求和試驗(yàn)方法[Z].1992.