地質(zhì)災害事故救援中通信保障措施和方法

劉韜 馮勝

地質(zhì)災害事故的發(fā)生給社會和個人都造成了極大破壞，嚴重威脅人們的生命財產(chǎn)甚至社會穩(wěn)定。在地質(zhì)災害事故救援中，提供可靠的通信保障將能夠提高救援工作的效率，確保救援工作順利進行。本文對地質(zhì)災害事故救援中通信保障措施及方法進行研究，分析了救援中通信保障面臨的困難和挑戰(zhàn)，然后詳細介紹了衛(wèi)星通信、350M無線通信、短波通信、應急通信指揮車通信、平流層通信、自組網(wǎng)通信等應急通信手段，分析了這些通信方式的優(yōu)缺點和應用場景，最后給出了衛(wèi)星遙感測繪、全景圖制作、建模技術(shù)等可進一步提高救援效率的保障措施。

一、引言

近年來，地質(zhì)災害的頻繁發(fā)生給國家的穩(wěn)定發(fā)展帶來了極大危害，同時也給從事地質(zhì)相關(guān)工作的人們造成了嚴重影響。當?shù)刭|(zhì)災害事故發(fā)生時，對受困的工作人員進行及時搶救便成了最為緊急和關(guān)鍵的重點任務，而在地質(zhì)災害事故救援過程中，為了提高救援效率，必須依賴現(xiàn)代通信技術(shù)。但是，與常規(guī)的通信技術(shù)不同，一旦發(fā)生地質(zhì)災害，傳統(tǒng)的有線通信等手段，由于通信電纜被破壞而失效，因此需要采用特殊的應急通信手段，在救援人員和指揮車之間以及災區(qū)和外界之間建立互聯(lián)通道，從而保證整個救援工作能夠有效開展。本文對地質(zhì)災害事故救援中的通信保障措施進行分析和研究，詳細分析在地質(zhì)災害事故發(fā)生時可利用的通信保障措施，預期可為相關(guān)領(lǐng)域的應用提供參考和依據(jù)。

二、地質(zhì)災害事故救援中通信保障面臨的困難和挑戰(zhàn)

（一）道路受損，環(huán)境惡劣

地震、山體滑坡等地質(zhì)災害對自然環(huán)境和交通路線往往造成極大破壞，原有的通信基站、通信線路極有可能受到損壞無法工作，且大型通信裝備通常難以通過車輛運送至救援一線，這給救援一線通信救援人員帶來了極大挑戰(zhàn)。此時，通信分隊通常只能夠依靠人力，背負便攜式關(guān)鍵通信裝備，采用徒步翻越或騎乘摩托相結(jié)合的方式趕赴救災現(xiàn)場，這對通信設(shè)備的性能和通信保障人員的綜合素質(zhì)提出了更高要求。

（二）通信設(shè)備供電不足

大型地質(zhì)災害事故現(xiàn)場往往環(huán)境惡劣，有時受災人員分布零散，這導致救援過程往往耗時較長，在救援一線采用的通信設(shè)備由于長時間工作，電量消耗極快，且由于很多供電線路遭到破壞，難以及時對設(shè)備進行充電，導致設(shè)備極易出現(xiàn)供電不足問題，進而導致救援進度受到限制。

（三）通信設(shè)備分布零散，救援人員不足

地震、山體滑坡等大型地質(zhì)災害通常覆蓋范圍較廣，為了盡可能救援受災人員，需要大量的通信設(shè)備和救援人員，但是由于地質(zhì)災害現(xiàn)場道路阻斷，這些設(shè)備和人員往往難以第一時間被運送到救援一線，這既影響了完整通信鏈路的建立，也影響了救援工作的推進。

三、地質(zhì)災害事故救援中通信保障需求分析

在地質(zhì)災害事故中，通用的通信措施常常失效，因此，地質(zhì)災害事故救援中對通信保障的需求主要包括：在地質(zhì)災害事故現(xiàn)場，需要各個不同的救援部門之間能夠隨時隨地保持通信暢通且快速；救援過程中，通信的暢通通常包括有線和無線兩個部分，且救援部門需要配置專業(yè)的定位系統(tǒng)；在現(xiàn)場參加救援的各個部門與整個救援工作的指揮部之間的通信需要確保雙向暢通，且可以通過多個手段進行通信，通信的內(nèi)容可以是音頻、視頻或者其他各類數(shù)據(jù)；參與救援的工作人員及其攜帶的設(shè)備之間需要實現(xiàn)各類資源的實時共享；在救援過程中，需要保證可隨時調(diào)出各類搶修救援方案預案且能夠相互共享，同時攜帶的設(shè)備能夠?qū)仍F(xiàn)場的各類數(shù)據(jù)進行采集，并實時傳輸給指揮所。此外，考慮到救災過程需涉及多個部門，因此在保障通信體系中，為了滿足災情研判和聯(lián)合會商需求，應當將救援工作組、地方政府、新聞媒體等多個相關(guān)參展力量一并納入通信保障體系。

四、地質(zhì)災害事故救援中通信保障措施和方法

在地質(zhì)災害事故發(fā)生時，現(xiàn)場環(huán)境往往十分復雜，給救援工作帶來了極大困難，在救援過程中，單一的通信手段往往難以應對復雜的救援環(huán)境，必須保證能夠有多種有效通信手段，建立起綜合性的通信網(wǎng)絡，確保各個通信節(jié)點間的信息傳遞能夠快速流暢。下面本文對現(xiàn)有的應急通信手段極其應用進行詳細介紹和分析。

（一）衛(wèi)星通信

衛(wèi)星通信幾乎是發(fā)生地質(zhì)災害事故時救援工作中首選的通信方式。衛(wèi)星通信方式相比于其他的通信方式具有明顯的優(yōu)點，例如機動性較好，通信覆蓋的距離和面積較廣，受到天氣因素或地質(zhì)災害的影響較小，可以確保在特殊情況下的信息暢通。在地質(zhì)災害事故救援工作中，衛(wèi)星通信時應急通信保障技術(shù)的重要組成部分，其基本原理是在通信客戶端之間使用相同的衛(wèi)星通信頻率資源，利用高空中多個不同衛(wèi)星站構(gòu)成的通信網(wǎng)，在同一個網(wǎng)絡管理系統(tǒng)對頻率的管理和協(xié)調(diào)下，實現(xiàn)在任何可接入網(wǎng)絡的通信客戶端之間的可靠通信。這種通信方式效率和可靠性較高，因此目前已經(jīng)得到了廣泛應用。利用衛(wèi)星通信系統(tǒng)幾乎可以對地質(zhì)災害進行實時且全天性的監(jiān)控，根據(jù)實時監(jiān)控的信息返回，救援指揮所可以與后方多個部門以及一線救援人員之間建立通信，實現(xiàn)救援工作的有效銜接和救援資源的統(tǒng)一協(xié)調(diào)分配，進而提高整個救援工作的效率。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，通常需要采用衛(wèi)星通信車或者人工運送的方式來建立衛(wèi)星通信臺站，通信網(wǎng)絡建立起來后，信息的傳輸速率可達到2M至20Mb/s，能夠滿足對語音信息、視頻信息或其他相關(guān)數(shù)據(jù)的實時快速傳輸需求。

（二）350M無線通信

350M無線通信也稱為集成通信，在目前的應急救災中已經(jīng)發(fā)揮了重要作用，也是當前較為常見的通信網(wǎng)。350M無線通信通?？煞譃榧和ㄐ藕统Ｒ?guī)通信兩類。與其他的應急通信方式相比，350M無線通信技術(shù)具有信道利用率高、信息交流保密性好等諸多優(yōu)點，在實際的應急救災過程中可以發(fā)揮靈活的協(xié)調(diào)組織作用。在集群通信方式下，350M無線通信技術(shù)可以不用專門的設(shè)置基站，即可完成3公里內(nèi)的群呼，在小規(guī)模的地質(zhì)災害事故中已經(jīng)基本可以滿足需求。當?shù)刭|(zhì)災害范圍較廣時，可以通過將集群基站或者高架天線的方式，實現(xiàn)20公里以上的通信，且能夠滿足更多功能需求。

（三）短波通信

短波通信通常應用于軍事領(lǐng)域，但是在地質(zhì)災害事故等應急場景下也可以發(fā)揮重要作用。短波通信使用的頻段為3MHz-30MHz，通信的波長為10米至100米，信號傳輸?shù)木嚯x最遠可達2000公里。與其他的通信方式相比，短波通信存在傳輸速率低、話音信號容易失真、丟包率較高等缺點。但是在地質(zhì)災害事故等復雜環(huán)境下，當其他的通信設(shè)施癱瘓時，仍可以利用短波通信方式進行通信，對其他的通信方式進行彌補或備用，保證救援現(xiàn)場能夠至少有一種通信方式可用，進而為救援工作提供幫助。

（四）應急通信指揮車

應急通信指揮車不是一種通信方式，而是將衛(wèi)星通信、計算機通信等多種通信方式進行融合之后，形成的一種能夠快速移動且通信穩(wěn)定的指揮中心。在實際的地質(zhì)災害事故救援現(xiàn)場，指揮車能夠在多種通信方式的支撐下，實現(xiàn)圖像、語音等信號的快速傳輸和共享，從而為上層指揮人員提供決策依據(jù)。同時，指揮車還可以對救援現(xiàn)場進行遠程監(jiān)控和交流，確保不同部門之間能夠更好的協(xié)調(diào)和配合，進而保證救援工作順利有效推進。

（五）平流層通信

平流程通信技術(shù)通常是利用升空氣球?qū)崿F(xiàn)較大范圍內(nèi)的通信。將氦氣艇升高至30-50千米的高空中，可以攜帶重達500千克的通信設(shè)備或者太陽能陣列。同時，由于平流層不會受到惡劣天氣的影響，且自身可以利用太陽能陣列提供電力支持，常規(guī)的平流層通信技術(shù)可以提供長達若干年的穩(wěn)定通信，且通信范圍較廣，高達1萬平方千米以上。且在接收端不需要配置專業(yè)的通信設(shè)備，利用手機、平板電腦即可作為通信終端與氦氣艇建立通信鏈路。在實際的地質(zhì)災害事故救援中，平流層通信技術(shù)也可以提供較為方便的通信手段。

（六）自組網(wǎng)通信技術(shù)

在地質(zhì)災害事故救援中，可采用自組網(wǎng)通信技術(shù)實現(xiàn)可靠通信。移動自組織通信技術(shù)充分利用通信終端的路由轉(zhuǎn)發(fā)功能，可在地質(zhì)災害現(xiàn)場缺乏基礎(chǔ)設(shè)施的條件下進行通信。這種通信方式的有點在于通信終端可以自由移動，及時網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生動態(tài)變化也可實現(xiàn)通信，同時即使其中任何一個節(jié)點出現(xiàn)故障，其他節(jié)點仍可以正常通信，具有較強的抗毀性。在實際救援過程中，可利用移動衛(wèi)星通信設(shè)備和地面有限光纜互為備份，救援人員可配備通信節(jié)點，以最快速度進入災區(qū)，第一時間將現(xiàn)場圖像、災情情況回傳給指揮所。

（七）衛(wèi)星遙感測繪、全景圖制作及建模技術(shù)

為保證救援工作順利快速推進，需要一線救援人員與后方指揮所之間建立起指揮通信體系，將救援現(xiàn)場的具體情況及時反饋給指揮所，以實現(xiàn)最優(yōu)的資源調(diào)度和應急指揮。因此，除上述可采用的通信保障措施和方法外，可利用衛(wèi)星遙感測繪技術(shù)，將地質(zhì)災害現(xiàn)場的具體受災情況、環(huán)境破壞程度等詳細信息迅速傳輸給指揮所，既可為指揮人員的決策提供依據(jù)，還可為地質(zhì)災害的二次發(fā)生提供預判資料。同時，利用無人機對災害現(xiàn)場進行交叉拍攝和高空航拍，全程回傳災害現(xiàn)場的全景態(tài)勢圖像，組織建模分隊應用傾斜攝影三維建模技術(shù)進行建模標繪，采取“現(xiàn)場拍攝+語音播報”的方式，將監(jiān)測和建模結(jié)果形成的視頻、圖片等資料，通過公網(wǎng)、專網(wǎng)相結(jié)合的通信方式回傳給指揮所，可供指揮所專家組分析致災成因、研判災情發(fā)展和制定人工干預處置方案提供精準數(shù)據(jù)支撐。

五、結(jié)論

地質(zhì)災害事故無疑會給社會和個人家庭帶來嚴重破壞，影響社會的安全穩(wěn)定。當?shù)刭|(zhì)災害事故發(fā)生時，由于環(huán)境復雜，給救援工作帶來了極大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的通信方式很可能受到地質(zhì)災害的影響而失效或癱瘓，必須采用應急通信保障技術(shù)在救援人員和指揮中心之間以及災區(qū)和外界之間建立起可靠的通信鏈路，保證救援工作的順利進行。當前應急通信技術(shù)已經(jīng)取得了很多研究成果，有多重通信手段可以在地質(zhì)災害中發(fā)揮作用。隨著技術(shù)的進一步發(fā)展和通信能力的不斷提高，應急通信保障技術(shù)將得到進一步完善。

作者單位：益陽市消防救援支隊