現(xiàn)代化前突通信保障的實戰(zhàn)應用研究

江 煒，葉進榮，周 舟

（上海市徐匯區(qū)消防救援支隊，上海 200030）

0 引言

消防通信已經(jīng)經(jīng)歷了手語繩語、無線電通信到視訊的三個階段，所發(fā)生的變化是革命性的，實現(xiàn)了多級聯(lián)動指揮、內(nèi)外高效通信、圖像傳輸?shù)榷鄠€目標，而今將邁入融合通信階段。

消防融合通信是指將公網(wǎng)通信與專網(wǎng)通信相結合，發(fā)揮各自優(yōu)勢，合理選擇組網(wǎng)方式，并拓展多種途徑將各類資源融入到消防通信保障體系中，形成一個立體式、全方位的通信保障體系，用以輔助指揮決策、保障人員安全。

其中，消防公網(wǎng)通信是以公共網(wǎng)絡為基礎的通信方式。優(yōu)勢在于社會的普及性，哪里有基站哪里就有信號，已基本實現(xiàn)全覆蓋。缺點在于信號鏈路必須經(jīng)由基站才可發(fā)送至目標，導致其相對于專網(wǎng)通信延遲較高、無中繼情況下抗干擾能力弱、需要呼叫等待。理論上公網(wǎng)通信已經(jīng)可以解決消防的大部分需求，但是消防救援存在極端環(huán)境。首要問題是中繼電源，大部分建筑并未將公網(wǎng)中繼電源與應急電源相連通，消控室也不能直接參與控制；其次存在老式建筑內(nèi)未鋪設信號中繼、地震導致基站損毀、人員密集導致基站過載等情況，此時還應依靠消防專網(wǎng)通信系統(tǒng)。

消防專網(wǎng)通信是指特定的消防專用通信頻段，此類信號相比公網(wǎng)信號，由于是就近組網(wǎng)的無線電信號，具有延遲低、傳輸便利、區(qū)域內(nèi)抗復雜環(huán)境能力強的優(yōu)勢，適用于特殊空間的救援任務。缺點是頻段區(qū)間內(nèi)大部分優(yōu)秀信號頻段已被國家、各類機構所使用，大范圍自組網(wǎng)難度較大。

現(xiàn)代化應用思考：在一個大型綜合體的火災現(xiàn)場中，各類信號會受到金屬結構、火災煙氣影響，在實戰(zhàn)環(huán)境中，一般7米的火災煙氣可視為一面混凝土墻。消防通信一貫的做法是加設專網(wǎng)中繼，但這樣并不符合當下趨勢與安全需要，尤其是對定位有需求的情況下，通信員不可能深入火場架設基站。而公網(wǎng)信號可以直接利用建筑物內(nèi)自帶的中繼器建立穩(wěn)定傳輸，并且隨著社會智能化進步，室內(nèi)中繼器可根據(jù)其密集度形成節(jié)點，實現(xiàn)5米以內(nèi)誤差的精確定位。甚至說，未來只需通過公網(wǎng)末端收集器定位公網(wǎng)信號，就能實現(xiàn)初步人員情況的判斷與定位。

圖1 消防立體式通信保障力量分布圖

基于以上內(nèi)容，本文將從人員、裝備、數(shù)據(jù)三個方面談一談現(xiàn)代化前突通信保障的實戰(zhàn)應用。

1 消防通信員的六項專精技能

這里，著重強調(diào)的是消防通信員人才隊伍的建設。首先，要從制度上解決人的問題，作為一個專業(yè)技術要求越來越高的崗位，是不可以像以往那樣隨意替代。其次，建議實體化運作消防救援站通信保障班，建立兩主一備的通信員配備模式，確?！凹扔袌D像畫面，又有通信保障，但凡內(nèi)攻，必有一人負責監(jiān)聽、跟蹤”。而作為消防通信員必需掌握以下六項專精技能。

（1）前方指揮部搭建與通信保障。此項技能主要為保障前方指揮部搭建，應對可能發(fā)生的突發(fā)性事件，如音視頻線路破損、指揮部快速轉移、現(xiàn)場聯(lián)席會議保障等突發(fā)情況。

（2）公專融合無線通信組網(wǎng)。此項技能要求通信員具備較強的通信理論基礎，根據(jù)災害現(xiàn)場情況，選用最合理的通信方式。城市現(xiàn)有通信條件可按照以“專網(wǎng)為主、公網(wǎng)為輔”的順序選擇優(yōu)先鏈路，并依靠個人知識，對信號不穩(wěn)定情況有一定的判斷、處理能力。

（3）復雜環(huán)境有線通信組網(wǎng)。此項技能是前突通信員的高階任務，主要應用于復雜環(huán)境中，無線信號鏈路穩(wěn)定性不好，需要通過有線通信方式中繼。要求前突通信員具有豐富的作戰(zhàn)經(jīng)驗。這是因為根據(jù)現(xiàn)有戰(zhàn)法，在一個災害現(xiàn)場是沒有力量能夠?qū)ｉT負責通信員安全保障的。通信員只能依靠發(fā)光導向通信繩在架設鏈路的同時作為撤退方向引導，并通過自身對現(xiàn)場環(huán)境的判斷，選擇合理的天線架設位置。

（4）失聯(lián)人員定位聯(lián)絡技巧。通信處突按照“進攻方向增強信號功率、其余方向中繼信號鏈路、特殊位置采取有線中繼”的三個主要方法實施的團隊技能，即內(nèi)攻開始，通信中繼無人機、機器狗處于待命狀態(tài)，通信員監(jiān)聽內(nèi)攻小組通信聯(lián)絡，每靜默一分鐘或遇情況突變進行一次人員核查，一旦發(fā)現(xiàn)失聯(lián)第一時間采取“通信處突救援程序”。20秒內(nèi)部署大功率信號中繼無人機短暫增強信號覆蓋，同時將在進攻方向上的原有通信鏈路增強十倍功率（十倍在實戰(zhàn)中意味著可以穿透一面混凝土墻）以擴散信號覆蓋范圍，并組織多名通信員攜帶中繼臺通過開闊口創(chuàng)建新的鏈路。再由應急通信員沿進攻路線鋪設通信發(fā)光導向繩越過障礙區(qū)中繼信號，復雜情況下應當使用機器狗。

圖2 消防公專融合通信處突程序

（5）無人機超視距偵察。此項技能要求通信員利用公網(wǎng)無人機的高效性，在接警后第一時間到達現(xiàn)場，真實掌握現(xiàn)場情況。經(jīng)過測試，公網(wǎng)無人機對于城市消防站轄區(qū)覆蓋只需2分鐘，而救援力量的到達需要10分鐘。通信員有足夠的時間為救援力量提供道路引導和戰(zhàn)術預先部署的依據(jù)。

（6）無人機輔助指揮決策。此項技能以數(shù)據(jù)分析為基礎，通信員利用無人機掛載設備，針對災害現(xiàn)場的環(huán)境、被困人員位置等數(shù)據(jù)進行采集，通過分析確定災害可能存在的風險、計算救援體量、預估救援方式與時長。

2 現(xiàn)代化前突通信保障的裝備配置設想

融合通信在個別總隊已經(jīng)實施，較好地發(fā)揮了公網(wǎng)在廣域通信中的優(yōu)勢，形成了多樣化的公專融合平臺。若要在此基礎上實現(xiàn)突破，最主要的瓶頸就是裝備的“實戰(zhàn)化”。在科技含量上，國產(chǎn)裝備首屈一指，但卻并非專門為消防應用所設計，比如，公專融合電臺仍然為海事專用通信裝備，消防只是其中一小部分；無人機也僅僅是可應用于消防。需要有人把它們?nèi)诤线M消防救援中，開發(fā)消防所需要的軟件系統(tǒng)，根據(jù)實戰(zhàn)去創(chuàng)新、改良裝備，提出戰(zhàn)法來應用裝備。在此，我們以災情為出發(fā)點，提出五項消防通信核心裝備應用理念。

2.1 前突通信保障車

雖為車輛，其實是最容易被忽視的核心裝備，在大型救援現(xiàn)場，?？坑谟欣匦蔚膽蓖ㄐ跑嚲褪乔胺街笓]部的眼睛和耳朵，要滿足以下功能。

（1）超級混動。車輛能夠在行駛中滿足多臺設備的大功率充電需求與保障恒溫充電環(huán)境，以確保電子設備的不間斷續(xù)航能力。

（2）高功率天線。在極端救援環(huán)境中，能夠快速增強通信中繼功率（電臺、無人機），至少能夠滿足對一個大跨度廠庫房區(qū)域的通信全覆蓋。

（3）前方工作站。可將無人機建模、有毒氣體監(jiān)測、紅外熱像、AR全景投影等數(shù)據(jù)進行分析處理后，傳送到后方指揮部。

2.2 公專融合電臺的應用要點

當前，消防救援站的電臺配比已經(jīng)接近1：1，大多使用的是專網(wǎng)通信。而作為一名戰(zhàn)斗員，多一種信號傳輸途徑，就少一分失聯(lián)的可能性，無論遇到何種險情，第一時間聯(lián)絡增援是他們最放心的安全保障。

（1）當前公專融合電臺的利弊。以350 MHz公專融合電臺為例，即涵蓋了貼地繞射的350 MHz專網(wǎng)信號，同時支持直線傳輸?shù)?G公網(wǎng)信號，又能滿足視訊需求與人員定位。但這些功能卻高度集成在一塊觸控屏幕上，即不方便操作，也不具備防爆性能，耐溫穩(wěn)定性極低。大多數(shù)的應用場景盲目追求了功能，卻忽視了火場所必須的裝備安全。公專融合電臺雖好，暫時無法配備火場使用。

（2）公專融合裝備應用的改進設想。將公網(wǎng)攝像頭移至執(zhí)勤記錄儀，跟隨人眼視角，并提供公網(wǎng)定位服務與緊急情況下的一鍵式呼叫功能，將多功能設置在物理按鍵上，取消觸控屏幕以具備較強的防爆、耐高溫性能，隨身依舊配備350 MHz防爆電臺。不僅能夠確保內(nèi)攻人員安全，從裝備上滿足每個內(nèi)攻小組配備一名通信員在后方監(jiān)聽、定位的需求，還能將公專融合終端用途提升到最大。

2.3 變頻中繼電臺的分段應用場景

變頻中繼電臺主要應用于特種災害事故救援，可分為三段式通信。即應用在地下空間的300 MHz以下頻段，應用在地面?zhèn)鬏數(shù)?00～600 MHz頻段，應用在高空的600 MHz以上頻段。還可搭載數(shù)字群組功能，顯示組員方位、距離和在線狀態(tài)。在火場方面，將彌補現(xiàn)有電臺最大的缺陷，實現(xiàn)自動中繼，僅依靠消防員職能不同、沿線分布就可以實現(xiàn)穩(wěn)定的信號中繼。

2.4 有線通信發(fā)光導向繩運用場景

有線通信發(fā)光導向繩主要用于無線通信無法保障或存在不確定性的場所，為無線設備提供可靠中繼，并將全向型天線與指向型天線相結合，達到最佳的中繼效果，大致可分為以下四種情況：一是大型建筑內(nèi)部道路錯綜復雜，導致無線電能量折損過多；二是火勢較大且煙氣濃重，環(huán)境致使通信阻塞；三是設置消防機器人對密閉環(huán)境進行偵查或監(jiān)控攝像時掛載通信線卷盤時使用；四是特種災害救援中確有需要的情況，如深井、潛水、地下空間。

2.5 消防無人機的應用場景

無人機的應用將是未來消防發(fā)展的一個大課題，可將其分為6種類型拓展深入，同時也拓展了通信員的職能范疇。

（1）超視距偵查。無人機隨著公網(wǎng)飛行的應用，不僅可以遠距離飛行，還可實現(xiàn)室內(nèi)飛行，其飛行距離基本是根據(jù)電量來判斷的。

（2）科技掛載。為了應對各類任務需求，無人機掛載的多樣性也隨之進步，開拓了新的偵查角度，提高了搜索范圍與效率，為輔助指揮決策提供了幫助。

（3）物資拋投。此項功能如今已經(jīng)應用在了很多方面，不僅可以為孤島被困者拋投物資，還可以為救援隊提供便捷性，比如替代原來的拋繩槍，可以更好地解決跨度、精度的問題。

（4）網(wǎng)絡中繼。主要針對化工裝置、大跨度廠房、高層建筑。以化工廠房為例，從橫向來看，內(nèi)部金屬設施較多就必然形成通信阻隔，但從縱向來看，僅有火災煙氣造成的信號影響，采用無人機配合大功率中繼，可實現(xiàn)有效穿透覆蓋。

（5）引導喊話?；馂某跗冢笓]中心調(diào)度指揮員可以根據(jù)周邊情況與作戰(zhàn)信息卡，利用公網(wǎng)無人機攜帶擴音器，引導被困人員逃生或為微型消防站提供處置幫助。

（6）滅火彈系統(tǒng)。從職能上來說，直接參與救援是無人機應用的最終階段?？善鸬礁邔悠撇鹋艧?、短暫打通逃生通道，初期控制火勢的目的，為后續(xù)主戰(zhàn)力量爭取時間。

3 融合通信大調(diào)研——大數(shù)據(jù)中心

融合通信想發(fā)揮其優(yōu)勢，需要對公網(wǎng)覆蓋、建筑結構情況做到了如指掌。在日常工作中，通信員已經(jīng)收集了大量數(shù)據(jù)，但卻沒有將其數(shù)字化并與作戰(zhàn)信息卡、預案相結合。因此，我們需要建設消防大數(shù)據(jù)中心，以備戰(zhàn)時高效運用。

3.1 建筑內(nèi)公網(wǎng)中繼設置情況

首先，一棟建筑在救援過程中能否使用公網(wǎng)通信，取決于建筑材質(zhì)與通信中繼的設置方式。理論上磚混結構不會對任何信號造成影響，而鋼混結構就必須依賴信號中繼，但并非所有鋼混建筑都有信號中繼。需要提前了解記錄，尤其是居民建筑，往往會在這方面節(jié)約成本。對于擁有中繼設施的建筑，也要關心其中繼電源的架接，引導物業(yè)將電源獨立控制或是連通應急電源。

其次，就是通信中繼線上節(jié)點的設置。在使用過程中，可通過多個節(jié)點接收信號時長判斷所在位置，稱之為網(wǎng)絡定位。如果大跨度廠房、地鐵、高層擁有和隧道一樣密集的中繼節(jié)點，只需預先在終端輸入樓層平面圖就可以實現(xiàn)精準定位。

3.2 消防無人機“高德地圖”

當指揮中心利用無人機與前方作戰(zhàn)力量展開協(xié)作的時候，就需要一份高效的“高德地圖”。它所包含的數(shù)據(jù)，應當能夠直接引導無人機到達災害點位，還能根據(jù)內(nèi)部結構數(shù)據(jù)引導疏散，甚至為無人機滅火彈的精準打擊提供幫助。我們希望在未來所能形成的無人機指揮平臺上，輸入地址即能自動規(guī)劃航線，獲取建筑周邊情況、內(nèi)部結構情況，同時隨著3架無人機到場，在地圖上形成AR投影。

3.3 運營商通信保障車分布

作為公網(wǎng)通信的強有力支撐，四大運營商通信保障車作為聯(lián)動力量的調(diào)集也將起到極大作用，通過百倍以上的功率來增加公網(wǎng)信號的覆蓋能力，是每一個大型救援現(xiàn)場的“殺手锏”，無論是多么密閉的環(huán)境，無論火災煙氣影響有多大，必將高效、安全地實現(xiàn)全覆蓋。所以，在日常工作中，應當對轄區(qū)通信基站數(shù)量與覆蓋能力進行調(diào)研，選擇覆蓋最佳的通信公司，并簽訂應急聯(lián)動預案，為實戰(zhàn)提供強有力的通信保障。

4 結束語

面對現(xiàn)代化的消防救援指揮體系，公網(wǎng)通信系統(tǒng)與專網(wǎng)變頻電臺的普及是當務之急，無人機的有效應用也將是新的增長點。在有了基礎設備后，融合各類信號優(yōu)勢，共享社會資源是信息化救援的必經(jīng)之路。當前，進一步強化通信員隊伍建設，進一步提升應急通信保障分隊（班）能力，進一步理清通信保障從基層到機關的內(nèi)在關系、科目設置、處置程序等是解決現(xiàn)代化作戰(zhàn)指揮的底層邏輯。只有做到“看得到、連的通、不間斷”，才能真正提高作戰(zhàn)效能，為消防員提供安全保障。■