簡(jiǎn)述浮空器在公共安全工作中的應(yīng)用

摘要：利用浮空器搭載通信設(shè)備建立高空通信系統(tǒng)，具有部署快速、使用靈活、覆蓋范圍廣等特點(diǎn)，提出了基于浮空器建立通信平臺(tái)的構(gòu)想，及其在警務(wù)工作中的應(yīng)用方向。

關(guān)鍵詞：浮空器;公共安全;應(yīng)用;展望

一、前言

近年來，我國(guó)和周邊國(guó)家自然災(zāi)害和安全事故頻繁發(fā)生，給人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)造成了巨大的損失，尤其是2008年汶川地震及2011年日本大地震，更是使震區(qū)變成了災(zāi)區(qū)孤島，巨大的地震及震后次生災(zāi)害使得災(zāi)區(qū)的通信基礎(chǔ)設(shè)施破壞殆盡，使震區(qū)失去了與外界的一切聯(lián)系，給搶險(xiǎn)救災(zāi)工作帶來極大的困難。因此，如何在基礎(chǔ)設(shè)施遭到嚴(yán)重破壞的災(zāi)區(qū)快速恢復(fù)通信能力，成為搶險(xiǎn)救災(zāi)部門亟待解決的問題。利用浮空器搭載通信設(shè)備建立高空通信系統(tǒng)，具有部署快速、使用靈活、覆蓋范圍廣等特點(diǎn)，相對(duì)于陸地通信系統(tǒng)在自然災(zāi)害面前的脆弱性，浮空器通信平臺(tái)在突發(fā)自然災(zāi)害時(shí)的應(yīng)急通信能力優(yōu)勢(shì)明顯

二、浮空器概述

當(dāng)今，世界各國(guó)都正在開展浮空器在警務(wù)、軍事和國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究，其主要原因是浮空器有著其他飛行器無法比擬的優(yōu)勢(shì)，這些特點(diǎn)決定了浮空器有著重要的使用價(jià)值。

1. 設(shè)計(jì)制造簡(jiǎn)單，成本低

飛機(jī)是以高速和空氣動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)的，而浮空器則是建立在空氣靜力學(xué)和低速飛行基礎(chǔ)上。與高技術(shù)密集的飛機(jī)相比，浮空器在技術(shù)上更容易實(shí)現(xiàn)，因此，研發(fā)生產(chǎn)周期相應(yīng)縮短，建造成本低。

2. 有效載荷大

浮空器具有較大的有效載荷，能根據(jù)實(shí)際需求搭載多種監(jiān)控和通信設(shè)備，其有效載荷和重量結(jié)構(gòu)尺寸受限制小，并且穩(wěn)定性好，能為機(jī)載設(shè)備提供一個(gè)好的工作環(huán)境。

3. 滯空時(shí)間長(zhǎng)，能耗低

由于浮空器是靠空氣靜升力升空的，理論上講，只要結(jié)構(gòu)和材料強(qiáng)度允許，它僅依靠自身浮力就可以無限期的懸停在空中而無需消耗燃料和電力。

4. 安全性高

由于浮空器主要依靠氦氣等惰性氣體的浮力懸停在空中，因此安全系數(shù)較高，對(duì)于地面城市設(shè)施和人員不會(huì)構(gòu)成危險(xiǎn)。

5.起降場(chǎng)地簡(jiǎn)單靈活，維護(hù)費(fèi)用低

浮空器飛行主要方式是垂直起降，無需長(zhǎng)的跑道，只要求系留柱和艇庫(kù)以及適當(dāng)?shù)娘w艇回旋場(chǎng)地即可。在運(yùn)行和維護(hù)方面，維修保養(yǎng)費(fèi)用相對(duì)較低，能源消耗也很少。

此外，浮空器還具有飛行高度范圍大（從幾十米的超低空到幾萬米的平流層）、飛行平穩(wěn)、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)搭載重量的不同，浮空器型號(hào)及技術(shù)指標(biāo)可作相應(yīng)調(diào)整。

三、浮空器在警務(wù)工作中的應(yīng)用

使用浮空器搭載通信設(shè)備建立空中警務(wù)通信平臺(tái)，一是可與地面無線通信網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)互通，延伸地面通信系統(tǒng)的覆蓋范圍，有效提高警務(wù)實(shí)戰(zhàn)的通信保障能力;二是可以為治安事件、刑偵案件、反恐處突、警衛(wèi)路線、消防火災(zāi)等警務(wù)工作提供空中視頻監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)重大案件、突發(fā)事件任務(wù)區(qū)域內(nèi)的“立體化”視頻監(jiān)控;三是遇重大自然災(zāi)害致使地面通信系統(tǒng)癱瘓時(shí)，可獨(dú)立工作，支撐搶險(xiǎn)救災(zāi)、維持社會(huì)秩序等警務(wù)工作指揮調(diào)度話音、視頻通信暢通。與地面無線電通信相比，浮空器平臺(tái)通信方式覆蓋面積大，不會(huì)受到地面建筑物對(duì)無線電波的干擾。與衛(wèi)星通信相比，浮空器距離地面近，無線電波的往返距離短，電波損失小，傳播時(shí)間大為縮短。對(duì)地面終端所需功率的要求也小得多，有利于終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)便攜、手持和小型化。

綜上所述，在城市警務(wù)工作方面，可以依托浮空器搭載通信設(shè)備建立空中通信平臺(tái)，承擔(dān)空中圖像采集與傳輸、無線通信中繼、空中紅外熱成像航拍、空中交通流量監(jiān)視、空中環(huán)境監(jiān)測(cè)等任務(wù)，與地面通信系統(tǒng)構(gòu)成天地一體的全方位、立體通信網(wǎng)絡(luò)。突發(fā)公共事件的應(yīng)急保障工作，既涉及安全防控體系建設(shè)，也需要現(xiàn)代高新技術(shù)提供保障。浮空器在公共安全領(lǐng)域大有可為。隨著需求的深化，這個(gè)項(xiàng)目已不再只是單純的視頻監(jiān)控信息管理系統(tǒng)，而應(yīng)成為平安城市防控體系數(shù)字化建設(shè)工程的一部分?？梢詾闉?zāi)區(qū)、震區(qū)、通信盲區(qū)等區(qū)域提供全方位全天時(shí)的無線通信信號(hào)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急通信、應(yīng)急指揮和電視直播。

四、浮空器搭載通信設(shè)備實(shí)測(cè)

使用浮空器平臺(tái)搭載通信設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)大范圍的覆蓋，根據(jù)無線電波傳輸損耗工程實(shí)用公式：LM（dB）=88.1+20lgF-20lgh1h2+40lgd

式中：F為通訊工作頻率（MHz），h1為通訊對(duì)象A點(diǎn)天線高度（m），h2為通訊對(duì)象B點(diǎn)天線高度（m），d為A點(diǎn)和B點(diǎn)的通訊距離（m）。通過這個(gè)公式可以計(jì)算出 A、B兩點(diǎn)理論通信距離。假設(shè)系統(tǒng)參數(shù)（以公安350M常規(guī)系統(tǒng)為例）如下：

發(fā)射功率：15W（41.8dBm）

接收靈敏度：-117dBm

全向天線增益：4dBi

天線架設(shè)高度：1000m（以浮空器升空1000m計(jì)算）

發(fā)射功率：4W（36dBm）

接收靈敏度：-117dBm

對(duì)講機(jī)天線增益：0dBi

對(duì)講機(jī)高度：1.5m

將各項(xiàng)參數(shù)代入公式，可以估算出理想通信距離約為72km（不考慮大氣和系統(tǒng)周圍的物體對(duì)無線電波的吸收、反射、衍射、干擾等造成的損耗）。那實(shí)際情況又是怎樣呢？首先我們將350M常規(guī)轉(zhuǎn)信臺(tái)安裝在浮空器任務(wù)艙內(nèi)，地面測(cè)試人員分為兩組，一組人員在浮空器下方，另一組人員采用機(jī)動(dòng)車進(jìn)行覆蓋測(cè)試，兩組人員均使用手臺(tái)通信。然后將浮空器升空1000m，機(jī)動(dòng)車以每小時(shí)60-80km的速度進(jìn)行拉鋸測(cè)試。經(jīng)過測(cè)試，手臺(tái)覆蓋半徑最遠(yuǎn)達(dá)到45km（近似于北京南、北六環(huán)之間的直線距離）。因此，使用浮空器作為空中通信平臺(tái)，可以滿足重大自然災(zāi)害下公安無線通信的需求。

五、前景展望

當(dāng)前，浮空器在全國(guó)公安領(lǐng)域中的應(yīng)用處于起步階段，甚至可以說相關(guān)的研究還是一片空白。為此，必須做好浮空器應(yīng)用的頂層設(shè)計(jì)和長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，從實(shí)際情況出發(fā)，進(jìn)行方案的可行性論證及數(shù)據(jù)的測(cè)試論證工作;同時(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)與業(yè)務(wù)實(shí)戰(zhàn)部門的溝通，將其作為現(xiàn)有通信系統(tǒng)及常規(guī)飛行器的重要補(bǔ)充和應(yīng)急手段，發(fā)揮最大功效，為公安實(shí)戰(zhàn)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：韋劍生（1984.8—）安徽合肥人，高級(jí)工，主要從事浮空器全工藝流程研究