森林滅火應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)構(gòu)建策略研究

摘要：

森林火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)具有環(huán)境復(fù)雜、工作難度大、通信保障困難等特點(diǎn)，為確保各部門(mén)可集中統(tǒng)一參與到救援工作中，應(yīng)構(gòu)建起完善的森林滅火應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)。本文闡述了森林消防滅火階段性需求與難點(diǎn)，分析了森林滅火應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)，圍繞初期通聯(lián)保障、前線指揮部通信保障、無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用保障、協(xié)同通信保障等方面，實(shí)現(xiàn)可視化指揮調(diào)度平臺(tái)搭建，并提出相應(yīng)的系統(tǒng)運(yùn)行保障措施。

關(guān)鍵詞：

森林滅火；應(yīng)急指揮；通信技術(shù)

引言

我國(guó)森林資源分布廣泛，森林防火滅火工作至關(guān)重要。當(dāng)前，我國(guó)森林火災(zāi)次數(shù)雖明顯降低，但森林防火形勢(shì)依然嚴(yán)峻。通常情況下，森林火災(zāi)的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較復(fù)雜，基礎(chǔ)設(shè)施遭到破壞，導(dǎo)致無(wú)法有效維持救援現(xiàn)場(chǎng)的正常通信，造成前線隊(duì)伍行進(jìn)分散，指揮部無(wú)法及時(shí)掌握實(shí)時(shí)火情。針對(duì)這樣的問(wèn)題，有必要建立運(yùn)行通暢的森林滅火應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)，為前線隊(duì)伍與指揮部的互聯(lián)互通提供支持。

一、森林消防滅火階段性需求與難點(diǎn)

（一）森林消防滅火階段性需求

首先是防火巡查階段，借助無(wú)人機(jī)技術(shù)、人工巡查等方式對(duì)森林火情進(jìn)行巡視，建立起完善的煙火識(shí)別體系，盡可能避免誤報(bào)、漏報(bào)等情況出現(xiàn)。其次是滅火定位階段，觸發(fā)報(bào)警后，可通過(guò)定位系統(tǒng)對(duì)起火點(diǎn)位置及著火面積進(jìn)行明確，借助GIS和三維地圖實(shí)現(xiàn)快速成像，根據(jù)火情數(shù)據(jù)和圖像輔助指揮部決策[1]。根據(jù)火情的實(shí)時(shí)信息，指揮部可進(jìn)行力量部署與人員調(diào)配，進(jìn)而在最短時(shí)間內(nèi)完成滅火工作。最后是總結(jié)評(píng)估階段，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)受災(zāi)情況進(jìn)行損失分析，評(píng)估災(zāi)情損失。

（二）森林消防滅火難點(diǎn)

森林防火滅火工作中的難點(diǎn)主要包括以下幾方面：采取人工巡視的方式覆蓋區(qū)域有限，發(fā)現(xiàn)火情隱患后面臨較大的溝通難度；無(wú)人機(jī)巡視的效果好，但成本較高，初期火情發(fā)現(xiàn)難度較大；進(jìn)行森林火情監(jiān)控時(shí)面臨通信難度較大的問(wèn)題，通信處理效果不佳[2]。

二、森林滅火應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用與構(gòu)建

（一）技術(shù)應(yīng)用

1.便攜式融合衛(wèi)星通信終端

便攜式融合衛(wèi)星通信終端由便攜衛(wèi)星天線和衛(wèi)星通信終端構(gòu)成，對(duì)復(fù)雜地形具有較強(qiáng)的適用性，在3min內(nèi)完成衛(wèi)星通信鏈路搭建，滿(mǎn)足圖像、數(shù)據(jù)、語(yǔ)音傳輸需求。為保證前線與指揮部的穩(wěn)定通信，通過(guò)衛(wèi)星終端可以進(jìn)行數(shù)據(jù)、圖像的雙向傳輸，還支持現(xiàn)場(chǎng)視頻會(huì)議，確保各級(jí)指揮中心可獲取實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)信息，為現(xiàn)場(chǎng)突發(fā)事件的應(yīng)急指揮調(diào)度提供保障，提高指揮決策的及時(shí)性與準(zhǔn)確性。

2.無(wú)線寬帶自組網(wǎng)設(shè)備

無(wú)線寬帶自組網(wǎng)設(shè)備以北斗或GPS（全球定位系統(tǒng)）為基礎(chǔ)，借助COFDM（編碼正交頻分復(fù)用）技術(shù)實(shí)現(xiàn)軟件無(wú)線電架構(gòu)[3]。無(wú)線寬帶自組網(wǎng)設(shè)備具有構(gòu)成簡(jiǎn)單、及時(shí)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，可隨時(shí)啟動(dòng)并抵御復(fù)雜環(huán)境干擾，提供穩(wěn)定可靠、高效的無(wú)線通信解決方案，因此該技術(shù)在森林滅火救援中得到了廣泛應(yīng)用。

3.微慣導(dǎo)定位系統(tǒng)

微慣導(dǎo)定位系統(tǒng)以MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）為基礎(chǔ)，發(fā)揮傳感器功能特性滿(mǎn)足誤差修正、誤差補(bǔ)償需要，進(jìn)而可以應(yīng)用于硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、濾波算法設(shè)計(jì)等場(chǎng)景中。與此同時(shí)，微慣導(dǎo)定位系統(tǒng)還可以不借助衛(wèi)星、電子標(biāo)簽等技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度目標(biāo)自主定位，通過(guò)傳感器配置確定定位對(duì)象，包括人員、車(chē)輛等。

4.多模終端

多模終端以北斗或GPS模塊為基礎(chǔ)，集4G公網(wǎng)、天通衛(wèi)星、自組網(wǎng)3種模式于一體，在軟件無(wú)線電體系架構(gòu)的支持下可實(shí)現(xiàn)多種通信制式，因此應(yīng)用于森林滅火救援中時(shí)體現(xiàn)出較強(qiáng)的擴(kuò)展性與適應(yīng)性，可以隨時(shí)隨地滿(mǎn)足前線隊(duì)伍及指揮部的通信需求[4]。值得注意的是，多模終端還支持語(yǔ)音、視頻傳輸?shù)裙δ埽ㄟ^(guò)衛(wèi)星覆蓋保證數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)耐〞承?、及時(shí)性與穩(wěn)定性。

5.可視化指揮系統(tǒng)

可視化指揮系統(tǒng)集合了4G公網(wǎng)、LTE（長(zhǎng)期演進(jìn)專(zhuān)網(wǎng)）以及無(wú)線寬帶自組網(wǎng)，支持視頻傳輸儲(chǔ)存、雙向音視頻互聯(lián)、同步指揮調(diào)度等功能，滿(mǎn)足對(duì)森林火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的高密度部署要求。與此同時(shí)，可視化指揮系統(tǒng)還進(jìn)一步支持位置信息與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，包括語(yǔ)音視頻調(diào)度、GIS調(diào)度以及數(shù)據(jù)上傳等，為指揮部決策提供穩(wěn)定的信息支持。

（二）系統(tǒng)構(gòu)建

1.初期通聯(lián)保障

森林火災(zāi)發(fā)生初期，可觸發(fā)火情報(bào)警，由事發(fā)地向?qū)俚貓?bào)告，應(yīng)急指揮中心接到信息后第一時(shí)間進(jìn)行森林滅火隊(duì)伍部署調(diào)度，前往事發(fā)地進(jìn)行初期處置。森林滅火隊(duì)伍在前進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)通過(guò)應(yīng)急單兵系統(tǒng)與指揮部保持通信聯(lián)絡(luò)，同時(shí)通過(guò)多模終端建立雙向視頻會(huì)議，利用370兆、800兆無(wú)線通信手臺(tái)保持實(shí)時(shí)聯(lián)絡(luò)。與此同時(shí)，指揮部還可以將視頻監(jiān)控圖像傳輸至市森林消防，與公安、交通、衛(wèi)健等部門(mén)取得聯(lián)系。森林滅火初期通聯(lián)保障由衛(wèi)星、寬帶及窄帶終端以及4G公網(wǎng)提供技術(shù)支持。

2.前線指揮部通信保障

應(yīng)急通信指揮車(chē)前往森林火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)并完成前線指揮部的建立，對(duì)前線滅火隊(duì)伍實(shí)施統(tǒng)一指揮。為提高指揮效率，應(yīng)急通信指揮車(chē)內(nèi)配置有可視化指揮系統(tǒng)的便攜指揮箱，支持圖文信息傳遞分析、可視化指揮調(diào)度以及數(shù)據(jù)決策等功能，并與前線滅火人員取得聯(lián)系，最大限度保證指揮信息與指揮命令的穩(wěn)定傳遞。與此同時(shí)，應(yīng)急通信指揮車(chē)內(nèi)還裝有370兆車(chē)載基站，支持無(wú)線信號(hào)覆蓋與窄帶通信網(wǎng)，通過(guò)衛(wèi)星通信接入實(shí)現(xiàn)調(diào)度信息的傳遞。同時(shí)，在微慣導(dǎo)定位系統(tǒng)基站的支持下，由前線滅火人員通過(guò)微慣導(dǎo)裝置將實(shí)時(shí)位置與現(xiàn)場(chǎng)火情傳回至前線指揮部，保證指揮部可以及時(shí)獲取前線隊(duì)伍作戰(zhàn)情況，并進(jìn)行針對(duì)性指揮調(diào)度。在此過(guò)程中，前線滅火人員還可以通過(guò)多模終端、窄帶臺(tái)等設(shè)備與指揮部進(jìn)行語(yǔ)音或視頻通話(huà)，在復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境以及特殊條件下，還可以通過(guò)天通衛(wèi)星電話(huà)保持聯(lián)系，并實(shí)現(xiàn)與LTE（長(zhǎng)期演進(jìn)專(zhuān)網(wǎng)）基站的配套使用。

3.無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用保障

為保證森林火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的穩(wěn)定通信，前線指揮部可派遣專(zhuān)門(mén)的通信保障組深入滅火一線，借助無(wú)線寬帶自組網(wǎng)、370兆便攜基站等設(shè)備實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)覆蓋，進(jìn)一步擴(kuò)大通信范圍，既保證前線指揮部可以第一時(shí)間進(jìn)行部署調(diào)度，又支持前線滅火救援人員將現(xiàn)場(chǎng)火情及時(shí)回傳至指揮部[5]。與此同時(shí)，森林滅火應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)還為無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用提供保障，完成無(wú)線寬帶自組網(wǎng)以及370兆便攜基站裝備后，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)度網(wǎng)絡(luò)和救援范圍的無(wú)線信號(hào)覆蓋，借助無(wú)人機(jī)技術(shù)搭建空地聯(lián)動(dòng)森林防火體系，進(jìn)行火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)巡查、影像采集、火災(zāi)救援建模以及災(zāi)情損失評(píng)估等工作[6]。根據(jù)無(wú)人機(jī)傳回的地形地貌、氣象水文信息，前線及后方指揮部可做出針對(duì)性戰(zhàn)略部署。

4.協(xié)同通信保障

除了完善現(xiàn)場(chǎng)通信設(shè)施、擴(kuò)大通信覆蓋范圍以外，通信保障組還可以實(shí)現(xiàn)跨區(qū)增援作戰(zhàn)。特別是對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較為復(fù)雜、火情嚴(yán)峻等情況，在已派遣的滅火隊(duì)伍基礎(chǔ)上，還需要增派其他森林消防力量投入救援。面對(duì)這樣的情況，前線指揮部可以派遣通信保障組攜帶基站設(shè)備實(shí)現(xiàn)信號(hào)接力覆蓋，為增派的其他隊(duì)伍提供通信條件，接入組網(wǎng)后即可實(shí)現(xiàn)多方力量的統(tǒng)一指揮調(diào)度。與此同時(shí)，由于森林火災(zāi)對(duì)周邊基礎(chǔ)設(shè)施的損害比較嚴(yán)重，一旦供電系統(tǒng)、地面通信設(shè)施遭到破壞，將嚴(yán)重影響到現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)與網(wǎng)絡(luò)通信[7]。針對(duì)這一情況，前線指揮部可采取寬窄帶結(jié)合的多維組網(wǎng)形態(tài)，借助便攜式融合衛(wèi)星通信終端、無(wú)線寬帶自組網(wǎng)、370兆便攜基站等設(shè)備搭建完善的通信平臺(tái)，為森林滅火現(xiàn)場(chǎng)作戰(zhàn)提供通信支持，提高應(yīng)急通信服務(wù)水平。通過(guò)這樣的形式可以構(gòu)建起完善的協(xié)同通信保障，保證前線滅火救援隊(duì)伍、前線指揮部、后方智慧中心的穩(wěn)定聯(lián)絡(luò)，同時(shí)在靈活性、機(jī)動(dòng)性、適用性等方面體現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。

三、森林滅火應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)保障措施

森林滅火應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了森林滅火救援工作更快的響應(yīng)速度、更廣泛的覆蓋范圍以及更穩(wěn)定的信息傳輸水平。為滿(mǎn)足森林滅火救援工作需求，還應(yīng)針對(duì)森林滅火應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)構(gòu)建與應(yīng)用提供一定的保障措施，主要包括以下幾方面。

（一）加強(qiáng)通信技術(shù)人才培養(yǎng)

森林滅火應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用離不開(kāi)高素質(zhì)人才，為提高森林滅火救援效率，指揮部應(yīng)對(duì)通信保障組人員配置進(jìn)行優(yōu)化，加大人員培養(yǎng)力度，逐步構(gòu)建一支高質(zhì)量、高效率的信息化森林消防隊(duì)伍。隨著通信技術(shù)水平的提升，便攜式融合衛(wèi)星通信終端、無(wú)線寬帶自組網(wǎng)設(shè)備、微慣導(dǎo)定位系統(tǒng)等新技術(shù)進(jìn)入到森林滅火救援工作中，作為通信保障人員也應(yīng)順應(yīng)時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)，加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)的學(xué)習(xí)，進(jìn)而應(yīng)用到森林消防實(shí)踐中，不斷提高森林消防隊(duì)伍信息化建設(shè)水平。與此同時(shí)，消防管理部門(mén)還應(yīng)加強(qiáng)人才培養(yǎng)力度，定期組織相關(guān)人員開(kāi)展通信技術(shù)培訓(xùn)，保證其可以更好適應(yīng)森林滅火通信的信息化、現(xiàn)代化建設(shè)趨勢(shì)。例如，可以給通信保障人員提供更多的培訓(xùn)及外出學(xué)習(xí)交流機(jī)會(huì)，掌握新技術(shù)、新設(shè)備的發(fā)展動(dòng)向與使用方法，為森林滅火應(yīng)急指揮通信隊(duì)伍構(gòu)建提供人才支持。

（二）完善森林滅火基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

森林火災(zāi)具有面積較大、障礙物較多的特點(diǎn)，因此森林滅火應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)運(yùn)行除了高素質(zhì)的人才隊(duì)伍以外，還需要依靠完善的基礎(chǔ)設(shè)施[8]。一方面，應(yīng)根據(jù)作戰(zhàn)通信需求配備相應(yīng)的通信設(shè)備，包括可視化控制平臺(tái)、通信手臺(tái)等，實(shí)現(xiàn)通信信號(hào)的全覆蓋，進(jìn)而構(gòu)建起完善的森林滅火信息體系。在此過(guò)程中，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)硬件設(shè)施和軟件平臺(tái)建設(shè)，提高森林滅火應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)的使用效率，為前線滅火現(xiàn)場(chǎng)與指揮部之間的高質(zhì)量信息傳遞提供保障[9]。另一方面，應(yīng)圍繞森林滅火救援工作建立消防數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)森林滅火信息和消防數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化系統(tǒng)管理，不僅可以保證相關(guān)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)性、完整性、安全性，還有助于推進(jìn)森林滅火救援工作的信息化、規(guī)范化發(fā)展。森林滅火應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)具有傳輸穩(wěn)定、安全可靠等優(yōu)勢(shì)，可以通過(guò)平臺(tái)系統(tǒng)對(duì)火場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，隨著消防數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)與信息化技術(shù)的連通，在擴(kuò)大數(shù)據(jù)信息儲(chǔ)存容量的同時(shí)減少不必要的資源消耗，為森林滅火救援工作的開(kāi)展提供便利條件。

（三）落實(shí)高效信息化指揮體系

森林滅火應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行需要以標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的指揮體系為基礎(chǔ)，具體可以從以下幾方面入手。首先，應(yīng)針對(duì)各系統(tǒng)平臺(tái)構(gòu)建統(tǒng)一的森林滅火信息標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析的統(tǒng)一化管理。通過(guò)森林滅火應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的全面覆蓋，實(shí)現(xiàn)指揮中心對(duì)人員、設(shè)備的快速指揮與調(diào)度[10]。其次，建立森林滅火調(diào)度系統(tǒng)，通過(guò)多模終端設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)火情進(jìn)行預(yù)測(cè)和智能調(diào)度，保證滅火救援工作的及時(shí)性。森林滅火應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)收集、整理、匯總、分析模擬，傳遞至指揮部后為部署決策提供信息支持，并實(shí)現(xiàn)指揮部與前線滅火救援隊(duì)伍的信息共享和互聯(lián)互通。最后，為滅火救援工作提供指揮保障。在通信裝備及信息技術(shù)的應(yīng)用下，可以針對(duì)森林滅火救援工作展開(kāi)應(yīng)急預(yù)案演練，同時(shí)與當(dāng)?shù)毓病⒔煌?、醫(yī)療等部門(mén)取得聯(lián)系，共同參與到綜合性演練當(dāng)中。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，穩(wěn)定暢通的通信是森林滅火救援工作的重要保障，特別是在周邊基礎(chǔ)設(shè)施遭到破壞的情況下，應(yīng)通過(guò)多方技術(shù)建立起完善的森林滅火應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)，為前方滅火救援隊(duì)伍、前線指揮部以及后方指揮中心的聯(lián)絡(luò)奠定基礎(chǔ)。森林滅火應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)的應(yīng)用可以顯著提升指揮部部署調(diào)度的合理性、及時(shí)性與準(zhǔn)確性，進(jìn)一步完善指揮決策與資源調(diào)度，促進(jìn)森林滅火救援工作效率的提升。

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作者簡(jiǎn)介：

俞金堯（1996- ），男，漢族，浙江諸暨人，本科，研究方向：應(yīng)急通信保障。