5G通信技術(shù)在消防救援工作中的應(yīng)用展望

魯志兵 蔡正華

【摘要】? ? 伴隨著移動(dòng)通信技術(shù)的不斷提升，5G技術(shù)已經(jīng)被逐漸應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，應(yīng)用模式也越發(fā)成熟和完善，因此，探究5G對(duì)提升消防救援工作效果，支撐消防救援人員快速、高效完成救援任務(wù)等方面有著重要的作用。本文在基于5G技術(shù)的優(yōu)勢(shì)上，并且闡述了消防救援隊(duì)伍的實(shí)際應(yīng)用，探討5G技術(shù)在消防領(lǐng)域的應(yīng)用思路，希望提供有益借鑒。

【關(guān)鍵詞】? ? 5G通信技術(shù)? ? 消防救援? ? 應(yīng)用

隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，5G通信技術(shù)逐步走向成熟，社會(huì)將走向物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。消防救援工作是我國社會(huì)中重要的一個(gè)國民安全保障，通信技術(shù)在其日常工作中扮演著重要的角色。在5G到來之前，4G的部分技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到消防救援工作，但是在傳輸帶寬方面，在物聯(lián)網(wǎng)感知方面能力稍顯不足。消防救援隊(duì)伍是各級(jí)政府應(yīng)對(duì)和處理災(zāi)害事故的主要力量，面對(duì)高難度、高復(fù)雜的任務(wù)要分秒必爭(zhēng)。因此，將5G技術(shù)用于消防應(yīng)急通信保障和指揮調(diào)度體系，為消防救援工作進(jìn)行更好地助力。

一、5G通信技術(shù)概述

5G即第五代移動(dòng)通信技能是最新一代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，是GSM、UMTS、LTE、LET-A 體系的新一代延伸。5G數(shù)據(jù)傳輸速率高，網(wǎng)絡(luò)延遲較低，而且支持更大規(guī)模的設(shè)備接入，每平方公里接入設(shè)備數(shù)量達(dá) 1000000個(gè)以上，可實(shí)現(xiàn)理論上的“萬物互聯(lián)”。正是速率高、延遲低、多連接這三大特點(diǎn)成為其較之前幾代移動(dòng)通信技術(shù)的突出進(jìn)步，目前5G 技術(shù)被逐步應(yīng)用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療、智能駕駛等領(lǐng)域，同時(shí)這三大優(yōu)勢(shì)對(duì)于解決消防救援領(lǐng)域的通信痛點(diǎn)和瓶頸，具備很好的針對(duì)性。

二、消防救援應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀及需求

2.1當(dāng)前現(xiàn)狀

當(dāng)前，我國采用的是移動(dòng)衛(wèi)星通信技術(shù)和4G通信技術(shù)以及窄帶PDT技術(shù)來進(jìn)行消防救援工作和消防指揮工作，但在復(fù)雜多樣的救援環(huán)境下，其技術(shù)也有局限性，影響了消防救援工作的順利開展。

1.通信技術(shù)手段較為落后。早期消防救援工作主要采用的是PDT無線對(duì)講機(jī)，這種對(duì)講機(jī)是利用的一種傳統(tǒng)的無線電通信的模式，在消防救援中可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行功率的調(diào)整，直通模式下傳輸距離為3-10米，在地下和高空進(jìn)行救援時(shí)的信號(hào)會(huì)受到嚴(yán)重的影響，其信號(hào)傳輸?shù)木嚯x也受到限制，僅在小范圍的救援中適用，在其他復(fù)雜的情況下不能發(fā)揮出良好的作用。近年來，通過對(duì)消防救援的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，使得消防救援工作能夠順利開展。例如，采用基于4G的對(duì)講系統(tǒng)，它可支持集群業(yè)務(wù)，并對(duì)通信質(zhì)量保障和通信距離進(jìn)行改善，但在實(shí)際中發(fā)現(xiàn)它需要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行全面覆蓋，在山地、地下等信號(hào)薄弱的地方或者已經(jīng)發(fā)生了嚴(yán)重的災(zāi)害導(dǎo)致通信已經(jīng)中斷的環(huán)境下，消防救援工作人員之間只能依靠PDT對(duì)講機(jī)，聯(lián)系和溝通效率受到了一定的影響，不能更好推動(dòng)消防救援的順利進(jìn)行。

2.標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不統(tǒng)一。在新引入的寬帶消防救援設(shè)備中，都是采用或引入不同通信協(xié)議，每種都有相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)，有基于COFDM的圖傳系統(tǒng)，有基于WIFI網(wǎng)橋的中繼系統(tǒng)，有基于LTE的自組網(wǎng)系統(tǒng)，有基于微波的直通系統(tǒng)等，需要投入更多時(shí)間、資金來對(duì)其系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化完善。在實(shí)際救援工作的開展中，要配備各種裝置和不同的人員進(jìn)行溝通和協(xié)調(diào)，不利于救援指揮和救援工作的順利進(jìn)行，設(shè)備形態(tài)不統(tǒng)一、使用方式不統(tǒng)一、無法互聯(lián)互通，給消防救援一線工作人員帶來了較大挑戰(zhàn)，加大了救援工作的難度。

3.演進(jìn)擴(kuò)展能力不強(qiáng)。缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)帶來的問題就是缺乏統(tǒng)一的基礎(chǔ)平臺(tái)和互聯(lián)互通的能力。無法建立對(duì)災(zāi)害的感知、預(yù)防和監(jiān)控，比如消防水源監(jiān)測(cè)體系、電氣火災(zāi)監(jiān)控體系等眾多子監(jiān)控體系，這一體系可以為消防救援工作提供便利?，F(xiàn)階段，消防救援工作開展最大的阻力是：之前的消防監(jiān)測(cè)系統(tǒng)沒有辦法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，而且檢測(cè)出的數(shù)據(jù)沒有辦法進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。因此，加強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)信息的完善是消防救援工作高效開展的新需要。

2.2現(xiàn)實(shí)需求

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的社會(huì)活動(dòng)不斷在擴(kuò)展，正因如此，不同形式的災(zāi)害事故和不同規(guī)模的事故頻發(fā)，為消防救援工作提供了更高的難度。這也對(duì)相關(guān)的救援設(shè)備和體系提出了新的要求。一方面災(zāi)害防控的需要，建立起智能感應(yīng)、自動(dòng)抓取和識(shí)別和計(jì)算使用，傳遞出基礎(chǔ)信息，包括消防設(shè)施狀態(tài)、生命體征狀態(tài)，對(duì)無人值守的森林、礦區(qū)等進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)和監(jiān)控，最終實(shí)現(xiàn)災(zāi)情感知和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)。其次，消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要包含多種監(jiān)控體系，大多常見的有火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控體系、消防水源監(jiān)測(cè)體系、電氣火災(zāi)監(jiān)控體系、消防設(shè)施巡查體系、消防生命通道視頻監(jiān)控體系等，這些監(jiān)控體系很大程度上給消防救援工作帶來了極大便利。在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急通信上，語音業(yè)務(wù)是基礎(chǔ)，各類視頻、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的應(yīng)用是應(yīng)急通信業(yè)務(wù)的典型特征，因此在無線通信系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)多媒體調(diào)度提供語音、圖像、視頻等多媒體業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)各部門（編組）內(nèi)和部門（編組）之間的快速信息溝通。

三、5G通信技術(shù)應(yīng)用與消防應(yīng)急的優(yōu)勢(shì)與難點(diǎn)

3.1優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

1.網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)。5G相對(duì)于前幾代的通信技術(shù)來說，克服了在4G時(shí)期的網(wǎng)絡(luò)延遲和數(shù)據(jù)傳播速率，新的5G技術(shù)具有高速率、高容量的特點(diǎn)。5G網(wǎng)絡(luò)具有極高的網(wǎng)絡(luò)通信速度，能夠?yàn)?G用戶享受到極速的瀏覽體驗(yàn)，能夠讓用戶在辦公中提高工作效率。5G在理論速度上高達(dá)20 Gbps，其數(shù)據(jù)速率比4G和4G LTE高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)。5G不僅提供了更高的速度，還有一個(gè)重要的特征是低延遲。將5G技術(shù)運(yùn)用到消防救援及防控工作中，能夠?yàn)橄谰仍ぷ骷皶r(shí)提供高效率的數(shù)據(jù)，同時(shí)也能夠?yàn)槿粘Ｏ谰仍ぷ魈峁﹥?yōu)質(zhì)、便捷的服務(wù)。降低了建網(wǎng)成本，快速推進(jìn)消防救援信息化建設(shè)。

2.覆蓋優(yōu)勢(shì)。在消防防控中，由于視頻監(jiān)控和傳感設(shè)備比較多，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋情況要求更高。5G的網(wǎng)絡(luò)密集性增加宏基站外天線設(shè)置的數(shù)量，提高了系統(tǒng)容量和靈活性，在室外的情況下，提升了各節(jié)點(diǎn)間信息交互的效率以及準(zhǔn)確性。5G室內(nèi)分布采用數(shù)字化室分方案，在大帶寬方面進(jìn)一步發(fā)揮出了5G多天線的優(yōu)勢(shì)，給室內(nèi)覆蓋提供極高的容量和海量連接能力;5G多天線技術(shù)能夠很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)空覆蓋，便于實(shí)現(xiàn)無人機(jī)高空檢測(cè)和實(shí)時(shí)救援作業(yè)，利用5G通信技術(shù)全網(wǎng)覆蓋能力，能更好滿足其實(shí)際需求，對(duì)于消防防控和實(shí)際救援有重要作用。

3.頻率優(yōu)勢(shì)。技術(shù)不斷發(fā)展，5G通信可大幅提升傳輸速率，實(shí)現(xiàn)了高頻傳輸技術(shù)。高頻段網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍可控性高、網(wǎng)絡(luò)間干擾少和可用頻譜資源更多，非常便于消防應(yīng)急基于自身部署專用的局域性網(wǎng)絡(luò)。為了保持通信效率和質(zhì)量，對(duì)設(shè)備進(jìn)行微型化革新，這就使得很多傳輸設(shè)備的體積更小，同時(shí)能耗更低。

4.演進(jìn)優(yōu)勢(shì)。D2D網(wǎng)絡(luò)直通是應(yīng)急通信必不可少的能力，目前國內(nèi)只有PDT、Tetra等窄帶直通對(duì)講，而在現(xiàn)場(chǎng)救援中，寬帶的直通需求也非常迫切，寬帶數(shù)據(jù)、視頻直通能力對(duì)現(xiàn)場(chǎng)救援的效率提升會(huì)有較大的作用，4G LTE ProSe初步提出了D2D模式，但無法商用，5G標(biāo)準(zhǔn)在這一部分將有望完善、商用應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。而且，5G不僅僅是通信技術(shù)，5G其實(shí)實(shí)現(xiàn)了通信技術(shù)向通用技術(shù)的華麗轉(zhuǎn)身，圍繞5G網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)、邊緣計(jì)算和人工智能的多方面的演進(jìn)和應(yīng)用。，

3.2應(yīng)用難點(diǎn)

1.產(chǎn)業(yè)鏈不夠成熟。在消防救援工作中，從中央到地方各級(jí)還沒有制定關(guān)于消防通信數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)收集和研發(fā)技能的一致規(guī)范與要求，各地區(qū)還沒有對(duì)消防應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)行部署規(guī)劃，使得在前期對(duì)信息化數(shù)據(jù)的收集工作開展較有難度，5G通信技能在消防救援工作尚沒有做好充足的準(zhǔn)備工作。

2.技術(shù)復(fù)雜度較高。實(shí)現(xiàn)消防救援實(shí)戰(zhàn)化展示逐漸成為各級(jí)消防指揮中心的硬性指標(biāo)，這也是國家消防部門對(duì)消防指揮的要求。5G通信系統(tǒng)能夠滿足消防救援的實(shí)戰(zhàn)化需求，它能夠支持的方面主要包含采集地理信息、可視化指揮作戰(zhàn)以及大數(shù)據(jù)策劃等功能。但因?yàn)槲覈?G通信技術(shù)起步較晚，從2019年到現(xiàn)在，5G通信還處于探索階段，未能全方位實(shí)現(xiàn)覆蓋，這也導(dǎo)致在實(shí)際操作的過程中，5G通信技術(shù)還不能滿足消防系統(tǒng)的需求。同時(shí)，高薪技術(shù)型人才也無法對(duì)日常消防系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定維護(hù)。 因此，5G通信技術(shù)的擴(kuò)展還需要等它發(fā)展成熟后，讓5G通信技術(shù)能夠發(fā)展的更加完善。

3. 5G技術(shù)引入不統(tǒng)一。5G系統(tǒng)已經(jīng)逐步進(jìn)入到我國一線城市，并且還以此建立了城市物聯(lián)網(wǎng)消防遠(yuǎn)程監(jiān)控體系。這一體系的建立能夠?yàn)槌鞘邢朗鹿实膶?shí)時(shí)檢測(cè)提供便捷服務(wù)，但在我國二三線城市還未能實(shí)現(xiàn)5G通信技術(shù)的全面覆蓋，這些城市對(duì)于5G 通信技術(shù)的接納程度也是有限的。主要影響二三線城市5G通信技術(shù)建立的因素有：推行5G通信技術(shù)時(shí)間較晚、高端技術(shù)人才的引進(jìn)也比較難，基于這些條件下，二三線城市還受到地理位置因素的影響，對(duì)一些地下建筑、山地還有偏遠(yuǎn)村落來看，無法很好的實(shí)行遠(yuǎn)程監(jiān)控體系。在這些二三線城市實(shí)行5G通信技術(shù)，不僅要考慮信號(hào)屏蔽等技術(shù)問題，并且還要考慮到民眾接納度的問題。如果5G通信技術(shù)的引入實(shí)現(xiàn)不了各方面因素的統(tǒng)一，那么也無法很快的建立實(shí)時(shí)監(jiān)控體系的互聯(lián)。

四、5G通信技術(shù)在消防領(lǐng)域應(yīng)用場(chǎng)景展望

4.1隊(duì)伍管理數(shù)字化

現(xiàn)階段，人們對(duì)于消防工作的認(rèn)識(shí)越來越深刻，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，需要消防指戰(zhàn)員不僅要保護(hù)人民的財(cái)產(chǎn)生命安全，同時(shí)，也需要對(duì)消防人員自身的安全以及生活提供更加優(yōu)質(zhì)的保障。如數(shù)字化營區(qū)：通過5G通信及傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)供水、供電等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保障消防指戰(zhàn)員的基本生活問題。還可利用數(shù)字化崗哨和營區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)營區(qū)人員管理和物資管理。

4.2救援實(shí)戰(zhàn)高效化

4G通信技術(shù)轉(zhuǎn)換到5G通信技術(shù)，能夠很大程度提升實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，能夠?yàn)楦骷?jí)消防指戰(zhàn)員提供更加有效科學(xué)的決策依據(jù)。傳統(tǒng)的PDT受到基站建設(shè)數(shù)量的限制，尤其是在通信交界處時(shí)常會(huì)出現(xiàn)信號(hào)較弱或者盲區(qū)現(xiàn)象。隨著5G通信技術(shù)的不斷完善，5G公網(wǎng)集群能夠?qū)崿F(xiàn)窄帶對(duì)講的空白。這一技術(shù)的提升，能夠保證在消防救援的過程中，各級(jí)消防指戰(zhàn)員都能夠保持通信順暢，快速的實(shí)現(xiàn)上級(jí)命令的執(zhí)行和傳遞，同時(shí)下級(jí)的問題反饋和事故現(xiàn)狀能夠第一時(shí)間向上級(jí)反映，切實(shí)提高消防救援工作的效率，保證人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

4.3消防執(zhí)法規(guī)范化

消防工作神圣而光榮，在日常消防救援工作中，很多優(yōu)秀的消防指導(dǎo)員在救援中獻(xiàn)出了自己寶貴的生命。傳統(tǒng)的執(zhí)法記錄儀通常都是單機(jī)版，存在很多后期人為因素的影響。5G網(wǎng)絡(luò)執(zhí)法記錄儀運(yùn)用在日常消防工作中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)本地存儲(chǔ)備份，還能夠幫助消防指戰(zhàn)員在執(zhí)法過程中，將執(zhí)法情況進(jìn)行實(shí)時(shí)公開，接受各級(jí)監(jiān)察部門的監(jiān)督和人民群眾的檢查，對(duì)消防執(zhí)法的透明工作進(jìn)行提升。同時(shí)，能夠保證社會(huì)火災(zāi)的全面預(yù)防，科普消防知識(shí)，維護(hù)轄區(qū)的消防穩(wěn)定。

4.4救援實(shí)戰(zhàn)科技化

在滅火救援過程中，隨時(shí)可能會(huì)發(fā)生各種突發(fā)和意外事件，對(duì)消防救援人員的生命安全造成嚴(yán)重威脅。因此，在救援實(shí)戰(zhàn)中我們可以利用5G通信、夜視、傳感器、AR及設(shè)備耐高溫技術(shù)，為消防人員打造智能穿戴設(shè)備，對(duì)消防人員生命體征狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并及時(shí)傳輸給場(chǎng)外指揮人員，方便其對(duì)救援現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)進(jìn)行判斷，保障救援人員自身安全。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]趙雨昕，孫鵬舉.淺談5G技術(shù)在消防救援隊(duì)伍信息化建設(shè)中的應(yīng)用[J].數(shù)字通信世界，2019（4）：37.

[2]萬露.5G通信技術(shù)在陸軍通信中的應(yīng)用[J].軍事文摘，2019.