無線通信技術(shù)在消防通信系統(tǒng)中的應用研究

左 銳

湖南省通信建設有限公司 湖南 長沙 410000

隨著無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，在火災報警系統(tǒng)中的使用越來越普遍，對消防安全的要求也越來越高。無線通信既包含了微波、衛(wèi)星通信，又因為其頻率高、傳輸能力大等特點，為消防工作帶來了方便。近年來，隨著火災報警技術(shù)的普及，無線通信技術(shù)在火災中得到了越來越多的運用，對火災報警的發(fā)展起到了很好的推動作用。通過對火災報警信息的分析，可以有效地解決火災報警信息管理中存在的問題，及時和快速的對于當前火情進行有效分析，減少大面積人員傷亡和相關(guān)的損失，保證人們生活的安全性。

1 無線通信的意義

無線通信所涵蓋的范圍十分廣闊，其出現(xiàn)的途徑也更多。這些技術(shù)主要有微波通信，短波通信，以及衛(wèi)星通信等。微波通信是一種以微波為載體的無線電通信技術(shù)。通常，在1MM到1MM的微波中，300MHz到300GHz的頻率。這說明了微波通信的高頻帶和寬廣的特性。頻帶的優(yōu)點可以確保大量的文字、圖片、語言的傳輸，并通過短波通信來完成信息的采集、傳輸、交流、檢測等過程，最主要的優(yōu)點在于：微波具有良好的通信質(zhì)量和穩(wěn)定性能，同時也具有造價低廉、建設周期短、節(jié)省維修等優(yōu)點。短波通信是一種具有6MHz至30MHz的波長范圍內(nèi)的無線電通信模式。而且必須要經(jīng)過電離層的反射，才可以進行遠距離的通信，是一種非常有效的通信方式。而在這種情況下，由于電離層的作用，會產(chǎn)生不同的訊號。移動通信技術(shù)是指利用公共無線電通信如3G、4G、GPRS等公共無線通信構(gòu)成的無線移動數(shù)據(jù)通信，并將不同的數(shù)據(jù)與特定的火警服務相聯(lián)系，從而達到存儲、警報等作用。

圖1 火災現(xiàn)場的無線電搜救系統(tǒng)

2 消防通訊中應注意的問題

2.1 受限的覆蓋面

隨著我國社會和經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市和農(nóng)村地區(qū)的規(guī)劃建設日趨復雜化，高層建筑增多，消防網(wǎng)絡的覆蓋面不斷擴大，目前的消防通信網(wǎng)絡已不能適應現(xiàn)實需要。要求95%以上的消防通訊覆蓋面積許多大城市都達不到，火災的死角越來越大[1]。由于上述原因，當遇到火災等緊急事件時，消防部門的工作人員很難第一時間得知，導致了最好的營救時機，不僅會妨礙消防工作的順利進行，還會危及到人們的人身財產(chǎn)和人身安全。

2.2 通信設備技術(shù)水平較低

近幾年，在火災事故中，經(jīng)常會碰到有爆炸危險的或潮濕的地方。但是，目前一些地區(qū)的消防機構(gòu)裝備的通信設施并不具備隔爆、防爆、防水等性能，這勢必會影響到現(xiàn)場的通信質(zhì)量。另外，由于國家各個區(qū)域的發(fā)展狀況不盡相同，有的地方對消防通訊設施投資不足，而目前的消防部隊裝備的無線通信設施和裝備技術(shù)水平都比較低，有的已經(jīng)破損，有的已經(jīng)老化，難以發(fā)揮出其應有的功能。整體而言通訊技術(shù)水平和裝備能力有限，限制了消防救災工作的順利進行，有著較大的風險，需要進一步提升。

2.3 火災環(huán)境對消防通信的重要作用

救援地點通常處于高溫和煙霧環(huán)境中，會對電子設備造成很大的影響。因而，常規(guī)的消防通訊設備在實際應用中會產(chǎn)生較大的問題。這對消防規(guī)劃、消防方法的中期審核和消防指示的有效交流都造成了不利的后果。另外，當消防通信設備失靈時，一線消防人員的生命將面臨危險。在火災嚴重、高干擾環(huán)境下，當火災發(fā)生時，消防通訊系統(tǒng)可能會遭受相鄰干擾、同波道干擾等干擾，嚴重影響消防工作的正常進行。因此，消防設備需要具備較強的抗環(huán)境干擾能力，需要從多方面進行有效的控制和分析工作，進一步保證其通訊穩(wěn)定性，也就在后續(xù)的工作過程中提升救災精準度，避免不必要的風險。

2.4 相對缺乏的消防通信系統(tǒng)

在國內(nèi)的消防通訊中，采用的是一種比較少見的方法，而此類主要的線路在無線通信技術(shù)中尚未得到普遍的運用。與此同時，很多消防部門在實際運用中，也沒有進行有針對性的培訓。由于消防通訊的限制，很難準確地完成較復雜的任務。嚴重地阻礙了消防部門的正常工作，也嚴重地阻礙了消防工作的順利進行。消防人員對于整體消防通訊工作的認識不夠全面，無法在日常訓練中得到精準和有效的使用，也就直接導致了在火災火情的處理過程中出現(xiàn)了一系列問題，導致了更大的風險發(fā)生。

2.5 消防通信設備的使用方式單一

目前，我國許多城鎮(zhèn)的消防通訊網(wǎng)絡都是一個比較常見的問題，其特點是：目前消防通訊中還沒有采用無線通信技術(shù)；各部門對無線通信技術(shù)的引進還不夠，缺乏全面的學習與實際運用。另外，由于其本身的特點，其工作方式也有其局限，主要采用微波通信和移動電話通信[2]。消防工作必須爭分奪秒，必須對現(xiàn)場的具體狀況進行準確的分析，以便進行有效的指揮和搶險，而單一化的工作模式對消防執(zhí)勤、消防預警、消防指揮等工作的有效進行都會產(chǎn)生很大的影響。目前這種單一化的通訊模式急需要改進，需要利用多元化的通訊渠道，使得消息的傳遞更加精準和有效，爭分奪秒的完成相應工作。

3 在消防通訊中的無線技術(shù)

3.1 實時監(jiān)測計劃的實施

在目前的科技條件下，能夠及時準確地到達事故地點，能夠及時地掌握在使用的車輛、設備和人員情況，為火災發(fā)生的地點制定出最優(yōu)的疏散路線。在城市化進程中，我們運用國家的電信公司的基本設備，實時監(jiān)測樓宇及有關(guān)設備的交通情況，并將靜態(tài)與動態(tài)影像的傳送要求統(tǒng)一起來，保證了消防隊能夠?qū)崟r獲取準確的信息。精準信息為高效救援工作奠定了堅實的基礎，也就保證了消防工作的效率。

3.2 WSW同頻同波網(wǎng)絡的使用

無線同頻同波網(wǎng)是當前城市火災中普遍采用的一種新型無線通信技術(shù)。其主要機制是在某一區(qū)域內(nèi)建立多個同頻率的中轉(zhuǎn)臺，擴大網(wǎng)絡的覆蓋面，提高火災及相關(guān)資料通信的可信度。但是，要想實現(xiàn)同波通信，就必須要有大量的高科技，比如同波技術(shù)、延遲語言技術(shù)等等，這樣才能讓火警和指揮中心在每次呼叫前都有充足的選擇和選擇的機會。同頻同波網(wǎng)絡是消防等領域廣泛應用的一種新型同頻同波網(wǎng)絡，使消防部門之間的工作效率得到了極大的提高。

3.3 采用多樣化的交流方式

充分發(fā)揮簡易通信、無線電臺和新的無線通信技術(shù)，保證了緊急情況下通信的通暢。Bluetooth是一種新的短程無線通信設備，它的傳輸距離通常在10米以上，經(jīng)過進一步的優(yōu)化，它的覆蓋范圍可以擴大到100米，符合無線網(wǎng)絡的技術(shù)規(guī)范和需求。該設備配備有震動傳聲器，將其放置在頭部，通過骨傳導將采集的數(shù)據(jù)通過骨傳導至微處理機，再將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，過濾掉聲音之外的噪聲，保證通信的順暢。這些先進的通信技術(shù)有待于我們深入的探討和實踐的驗證，以便對火災救援中的無線電通信質(zhì)量進行最優(yōu)化，從而為作戰(zhàn)行動的技術(shù)支撐。

3.4 火災現(xiàn)場影像的傳遞

隨著無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛的使用，各種火災、搶險等災害的現(xiàn)場信息可以進行實時的采集與傳送。在實際的消防救援工作中，利用4 G單兵、4 G布控球、首車4 G、衛(wèi)星車、衛(wèi)星便攜站、無人機等多種設備進行無線通信，圖像傳送系統(tǒng)的作用非常明顯，為消防救援工作的指揮中心和有關(guān)指揮部門提供了方便，同時還能根據(jù)前線的具體情況及時進行救援，大大提高了救援工作的效能。無論是視頻和音頻的實時傳遞工作都為現(xiàn)場情況的分析和判斷奠定了基礎，也就保證了救援計劃的有效性，一旦出現(xiàn)了其他情況時可以做好全方位的分析和控制等，及時調(diào)整方案，提升救援效率。

3.5 VSAT通信網(wǎng)絡在我國的推廣

VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)絡是一種由各種不同口徑的小地臺組成的小規(guī)模的地面觀測系統(tǒng)，以及在戰(zhàn)爭中進行協(xié)同工作的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡。地球臺的結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，容易搬運，信號覆蓋面積大，通信網(wǎng)絡也很容易，可以實時監(jiān)測火災現(xiàn)場的狀況，為火災的指揮提供了便利。

由主站、 TSAT小站、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器等構(gòu)成的 VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)，將其用于消防通訊，主要由主站和小站構(gòu)成。由于主基站使用了大直徑的天線，所以它的傳輸能力很強， EIPIP也很高，而且 G/T的收發(fā)器也很大[3]。小型的天線具有更小的直徑、更低的發(fā)射能力、更低的 EIPIP、更低的 G/T，并且可以利用手機短信進行通信，使火災現(xiàn)場與指揮所能夠進行即時通信，確保了所有工作的高效有序進行。

3.6 增強無線電通信的抗干擾性

在保證各種無線通信方式的高效利用方面，無線通信技術(shù)是至關(guān)重要的。通過對各種系統(tǒng)的系統(tǒng)進行理論解析，產(chǎn)生系統(tǒng)的演算法。這個方法的優(yōu)點是顯而易見的，它的運算中包含了一些原理上的解析，所以當它在處理一些比較困難的問題時，能夠起到很好的輔助作用。利用計算機仿真獲得的目標資料，可以節(jié)省時間、人力和物力，從而大大地提升了工作的工作質(zhì)量。由于電腦不能充分地模仿真實的通信情景，因此，在實際應用中必須增加人工的考量，采用最佳的頻率和最小的代價，才能達到對各種通信裝置的抗干擾和高效利用。

3.7 車載中通衛(wèi)星移動通信

本文介紹了一種基于移動中通的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，它包含了三大系統(tǒng)：信號收發(fā)系統(tǒng)、跟蹤控制系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)。在圖2中顯示了該體系的構(gòu)造。

圖2 車載中通通信設備的構(gòu)成

在消防通訊中，采用動中通衛(wèi)星通信技術(shù)，可以有效的克服因移動環(huán)境等原因造成的通信干擾，同時還具有多種通信手段，通信信號的覆蓋面積大，信號傳送更加穩(wěn)定，即使在荒郊野外，利用動中通衛(wèi)星通信技術(shù)，也可以迅速獲取到目標的方位信息，從而形成一個完整的通信網(wǎng)絡。例如：在電視信號的傳輸過程中，由車內(nèi)的中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)首先把影像訊號發(fā)送出去，由 DVD播放裝置發(fā)送，由影像編碼器取樣并進行解碼，最后經(jīng)由轉(zhuǎn)發(fā)器及衛(wèi)星 Modem，在此過程中，由衛(wèi)星 Modem對影像進行調(diào)制，并由 BUC進行頻率轉(zhuǎn)換，最后將該影像訊號轉(zhuǎn)換至適當?shù)臒o線電環(huán)境，進行傳輸。在消防通訊中，使用動中通衛(wèi)星通信，可以實現(xiàn)對人造衛(wèi)星的自動捕捉和追蹤，而且不會受外部環(huán)境的干擾[4]。

3.8 無線通信技術(shù)在火災監(jiān)測中的應用

消防安全是目前消防工作的重點內(nèi)容之一，除了日常的檢查、巡查外，還應加強對消防技術(shù)監(jiān)控和可視監(jiān)控的工作，通過無線、有線通信技術(shù)，對重點單位、重要場所進行實時監(jiān)控、分析，同時也可以及時發(fā)現(xiàn)各類初起火災，最大程度的減少火災中人員傷亡和財產(chǎn)損失。

圖3 火災監(jiān)測裝置

3.9 推動新型火災中的無線通信技術(shù)發(fā)展

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，新型建筑和基礎設施的涌現(xiàn)，使得消防事業(yè)的快速發(fā)展，需要對新型的火災防治技術(shù)進行深入的探索。在某些新的消防技術(shù)中，常規(guī)的消防通信技術(shù)難以取得理想的消防效能，比如在地鐵火災中，因著火場所位于地底并容易引發(fā)火災，使得常規(guī)通信技術(shù)難以有效實施。這樣，消防部門就可以為所有進出地鐵站的消防員配上通信手持站，并利用地鐵特有的無線通信網(wǎng)絡進行應急搶險。另外，在消防遙控系統(tǒng)中，通過無線通信技術(shù)實現(xiàn)對企業(yè)消防、消防值班室、總調(diào)度室的遠程消防指揮，對提高消防工作效率、及時控制火災、更好的維護人民的生命財產(chǎn)安全都具有極其重要的意義。通過使用無線電技術(shù)，可以更加清楚地了解消防工作的職責和分工，消防應急疏散方案執(zhí)行與修正、消防應急指揮部構(gòu)建與運行、應急疏散的進行與運行、應急疏散的進行與火災現(xiàn)場附近秩序的維持、消防措施和程序的有效執(zhí)行都有極大的促進作用，從而可以在最大程度上減少人民的生命財產(chǎn)損失。

4 結(jié)論

總體上，通過對無線技術(shù)在消防領域應用的優(yōu)越性進行了剖析，認為目前我國現(xiàn)有的有線通信技術(shù)存在局限性，很難適應地方消防部門的需求。在現(xiàn)代科技快速發(fā)展的今天，無線通信將更加成熟，在消防通信中使用這種新型的通信設備，能夠極大地改善消防通信的性能和可靠性，進而促進消防事業(yè)的發(fā)展。