消防應急通信技術在特大災害中的應用探討

齊才亮，崔斌，王鉞

（1.吐魯番市消防救援支隊，新疆 吐魯番 838000；2.濟源市消防救援支隊，河南 濟源 459000；3.陜西省西咸新區(qū)消防救援支隊，陜西 西安 710000）

消防應急通信在特大災害應急搶險中有著重要作用，打造消防應急通信系統(tǒng)需要消防應急通信技術支持，而應急通信在特大災害發(fā)生后會導致通信設備出現網絡癱瘓，并且應急通信容量難以確定，需要應用應急通信技術將公用衛(wèi)星電話、超短波平臺當做輔助通信手段，有效解決通信中斷帶來的問題，以下展開相關分析。

1 特大災害中消防應急通信技術概述

消防應急通信主要應用消防通信網并劃分成三級，其中消防一級無線通信網覆蓋率達到80%，包括800兆赫茲的集群網以及350兆赫茲的集群網；消防二級無線通信網多為350兆赫茲頻率，組成部分包括指揮員的車載臺或者手持臺；消防三級無線網主要使用350兆赫茲，包括手持臺或頭盔臺。此外，衛(wèi)星電話通信網以及短波電臺通信網也是應急通信網的重要組成，不過，各地消防部門裝備以及技術體制未能統(tǒng)一，由此影響了統(tǒng)一的網絡通信建立。特大災害消防應急通信技術組成部分如下。

1.1 無線通信

在消防救援過程中，無線通信網一般為三級組網，不同的網絡和不同的技術條件相對應，具體說來：一級組網作用在于保證消防指揮中心對不同轄區(qū)的消防資源迅速調動，實現順暢溝通；二級組網能夠用于應急救援現場，讓消防總隊指揮人員和支隊指揮人員保持聯系；三級組網的價值在于實現消防指揮人員和消防人員溝通，有效指揮救援現場。

1.2 短波通信

對于短波通信來講，這是一種遠程通信手段，在特大災害發(fā)生后，通信不容易受到干擾，并且網絡樞紐不會對通信網絡帶來負面影響，建立應急通信系統(tǒng)可以將短波電臺作為備用通信手段，這種通信方式的運行原理簡單，使用成本偏低，不過無線網絡的短波波段能夠達到的范圍有限，難以用于遠距離作戰(zhàn)任務。

1.3 衛(wèi)星通信

衛(wèi)星通信方式在實際應用中有著諸多的優(yōu)勢，比如，實現遠距離的信息交流，并且覆蓋范圍有保障，衛(wèi)星通信具有效率高、線路可靠、靈活性強、通信質量好的優(yōu)勢，如果微波、光纜等中繼線路不能正常工作，衛(wèi)星通信可以短時間實現恢復通信，因此，在災害救援中具有重要作用。

1.4 計算機網絡

計算機網絡的主要優(yōu)勢在于時效性強，因此，在當代社會中是主要的通信方式，特大災害發(fā)生后，隨著救援工作深入開展公共通信得到逐步恢復，之后消防救援人員利用計算機網絡對現場影像以及文字資料及時發(fā)送。

2 我國特大災害消防應急通信應用現狀與問題

新時期，我國消防應急通信技術得到發(fā)展，救災期間使用消防應急通信技術幫助消防救援人員與指揮部及時溝通，保證救援效率，不過，在諸多災害事件中，消防應急通信技術仍存在問題，具體說來：（1）通信網絡不夠完善，信息傳輸不暢，建設的基本通信網絡專業(yè)性與指導性不足；（2）短距離災區(qū)難以及時傳送具體報到信息，影響消防救援隊伍之間的配合；（3）各地區(qū)消防救援隊伍所用的通信系統(tǒng)和設備不同影響了信息傳遞效率，以上因素影響了消防應急通信體系的建立和信息交流，最終影響災區(qū)救援工作的高質量開展。

3 特大災害消防應急通信框架設計

在特大災害救援過程中，需要基于“快速反應、機動靈活、指揮高效、通信暢通”的原則建立應急通信系統(tǒng)，也就是在常規(guī)消防通信網絡基礎上，應用衛(wèi)星通信專網、公用衛(wèi)星電話、短波設備、超短波電臺，讓消防救援隊伍在任何時間與地點實現指揮通信暢通，進而解決大范圍、長距離、公網通信癱瘓下的通信網絡癱瘓問題，整體框架設計情況如下。

3.1 建立特大災害消防通信專網

衛(wèi)星通信設備對技術使用和管理人員的專業(yè)能力提出較高要求，當前不適宜在消防救援隊伍中配備，可以把衛(wèi)星通信專網用在保障災害通信過程中，其中技術層面上滿足應急救援需要，并且隨機組建的單路單載波，而獲取信道資源上方式為長期租用和臨時租用相結合，進而節(jié)約運行成本。從設備構成情況來看，我國建成了網管中心站和“動中通”車載站，并且和其他國家,車載“動中通”衛(wèi)星通信地球站為各地建立本地衛(wèi)星站提供支持，實現特大災害現場的動態(tài)指揮。

3.2 應用公用衛(wèi)星電話

當前，公用衛(wèi)星電話在全國的消防救援單位中得到了廣泛應用，其中主要類型包括車載式和便攜式，前者在分隊機動通信中發(fā)揮了重要作用，后者在部隊行進通信中應用較多，并且消防總隊配備了一定數量的便攜式衛(wèi)星電話、車載式衛(wèi)星電話。在各陸地搜尋和救護基地配備了帶有數據傳統(tǒng)、圖文傳輸和電話功能的衛(wèi)星通信終端，滿足消防局、消防救援單位的指揮命令高質量傳統(tǒng)需要。

3.3 建立消防超短波通信網

消防部隊的超短波通信是常態(tài)通信時的主要手段，而短距離作戰(zhàn)指揮在非常態(tài)情況下的應急救援中作用顯著，在方案設計中需要配備較多的通話規(guī)則，并且制定的防超短波通信網簡單、有效，可以解決現場的指揮問題。

3.4 建立消防短波無線通信網

在應用短波通信網的過程中主要影響因素在于設備造價較高，并且受到天氣因素影響較大，所以不適宜在不部隊中的大量配置。結合非常態(tài)通信設計思路在消防總隊、救護基地少量配備，進而解決遠距離指揮通信聯絡問題。

4 特大災害現場的消防應急通信保障方式

4.1 公共通信網絡

在公共通信網絡中包括移動電話、互聯網、5G網絡，應急保障措施落實過程中需要開通無線公共通信網絡，通過語音、視頻等方式延長傳達距離和提升通信帶寬水平，借助公網信號的大范圍覆蓋確保救援物資快速運往災區(qū)，之后利用公共通信網絡遠程傳送信息，其中5G環(huán)境下能夠隨時發(fā)送救援現場的影像資料，為遠程決策提供數據支持。

4.2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)

利用現有的消防衛(wèi)星頻率打造覆蓋范圍更廣的衛(wèi)星系統(tǒng)，包括地面站、移動站、應用衛(wèi)星地面站、移動式指揮車，并借助消防衛(wèi)星專網可以召開內部視頻會議、傳送，救援現場資料，衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以大范圍覆蓋災害區(qū)域，受環(huán)境因素干擾較小，適合多種突發(fā)性災害救援，在救援物資運往災害現場期間借助衛(wèi)星通信車能夠實時上報災害現場動態(tài)，便于指揮中心隨著災情變化進行人員和物資調度，制定更加科學的救援方案。

4.3 短波通信保障

短波通信方式抗干擾能力強，可在復雜的環(huán)境下遠程通信，不過，特大災害環(huán)境下，很多基礎設施不能正常使用，需要短波通信解決問題，比如，地質災害發(fā)生后短波通信能夠在30km范圍內實現信號穩(wěn)定傳輸，結合短波通信建立中頻的數字化結構，實現A/D采樣，并將數據傳送到DSP設備，然后變頻處理，軟件無線電和中頻接收機組成多頻次的通信系統(tǒng)，相較常規(guī)短波通信，應用DSP技術能夠有效提升適應復雜災情現場通信的能力。

4.4 無線通信模式

當前消防救援隊伍在特大災害中普遍選擇無線通信方式，利用集群通信和普通手段結合的方法建立通信網絡適應能力得到提升，其中集群通信技術的保密能力較強，能夠借助現場信號變動調度程序，由此滿足救援任務開展，再如應用數字化的集群通信可以實現覆蓋范圍的進一步拓展，并且設備可用于多種類型的通信接口。TETRA系統(tǒng)在業(yè)務層中構成交換模塊，重特大災害的通信借助Zone堆疊出通信網絡。利用不同等級的控制裝置確保數據穩(wěn)定傳輸，由此保證通信質量。

4.5 融合通信系統(tǒng)

該系統(tǒng)把語音調度與視頻會議等系統(tǒng)進行整合，在多種網絡環(huán)境下運行，以此提升通信效率。原有的通信設施在特大災害發(fā)生后可能受到破壞，為了在復雜環(huán)境下實現通信需要融合通信系統(tǒng)調配各種資源，以此在救援過程中完成交流，及時下達救援指令。融合通信系統(tǒng)需要應用衛(wèi)星通信、有線通信等網絡手段，合理規(guī)劃該地區(qū)的網絡建設情況，并且消防救援隊伍，在系統(tǒng)建設過程中，要應用多種消防專網。

4.6 移動視頻系統(tǒng)

重大災害發(fā)生后，應用移動視頻通信方法能夠確保救援過程中通信網絡穩(wěn)定，現場和附近通信設施會因特大災害受到損壞，現場通信系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)，要在救援現場應用移動視頻系統(tǒng)，在視頻中及時了解災情和下達指令，全力保證救援效率，不過，移動式應急通信系統(tǒng)也要求良好的無線視距傳輸，并且特大災害現場情況復雜，不同地區(qū)的網絡建設長度存在差異，難以達到通信標準，要求消防救援隊伍在前期建設中采用高性能裝置，比如，在衛(wèi)星通信系統(tǒng)當中添加IP信息，可以提升系統(tǒng)可移動性，為災害救援現場提供通信支持。

4.7 應急通信指揮車

指揮系統(tǒng)在消防救援任務實施十分關鍵，為應對特大災害救援突發(fā)狀況，必須保證前方以及后方指揮中心實時掌握災情，借助應急通信指揮車及時臨時前方指揮中心，并且具有良好的通信功能，通過傳輸的視頻完成現場勘察和災情信息采集，起到交通樞紐功能，比如將現場采集的影像和資料傳輸到指揮中心，之后指揮中心制定應急救援方案。此外，應急指揮車能夠靈活移動，在現場信號條件不佳的情況下也能夠打造穩(wěn)定的通信路徑。

5 如何提升消防應急通信技術的特大災害的運用作用

5.1 加強通信網絡建設

特大災害發(fā)生后災區(qū)原有的通信網絡設備會出現信號卡頓或者信息丟失等情況，由此影響通信網絡持續(xù)運轉，因此需要借助應急通信技術來改進網絡，比如，短波通信能夠應用電磁波實現在某一頻道中高效率信息傳輸，幫助指揮部門短時間安排救援任務，減少災后損失。不過短波技術應用標準偏高，要求消防救援人員掌握短波通信技能，所以消防救援隊伍要加強日常訓練，保證消防救援人員在災害現場，通過短波通信獲取消防救援指令，要點如下：（1）落實好通信裝置日常維護工作，避免災害發(fā)生導致的信號中斷，造成救援難度加大。短波技術關系著救援效率和群眾的安全，要求消防救援隊伍在日常訓練中加以重視，認真學習轉播通信理論知識，明確短波運行原理；（2）應用信息化手段，為了最大程度降低特大災害帶來的破壞性，消防救援人員必須服從消防指揮和統(tǒng)一調度，積極應用信息化手段，通過應用相關裝備有效配合消防指揮，由此在短時間處理災害問題，消防救援人員要掌握災情、在保持通信的情況下結合災情變化調整救援方式，并且消防救援人員要保持思路清晰，結合獲取的信息下達救援指令，完善救援計劃。此外，需要積極應用多種通信技術，打造多元化的通信渠道，信息處理過程中，要避免其他信號帶來的干擾，確保網絡覆蓋范圍。

5.2 融入寬帶通信手段

網絡系統(tǒng)在特大災害救援過程中具有關鍵作用，消防部門要應用寬帶通信手段打造全局調度的消防系統(tǒng)，由此監(jiān)控災害現場救援進程。特大災害現場通常環(huán)境惡劣，導致救援工作開展難度大，所以救援人員要確保信息暢通，便于隨時交流，融入寬帶通信手段過程中要利用電子視頻終端滿足在線監(jiān)控。而特大災害預演訓練過程中，需要指揮人員應用監(jiān)控裝置動態(tài)監(jiān)督訓練過程，并且救援任務開展中建筑監(jiān)控設備獲取災情信息，由此多角度了解現場情況，讓營救方案更有可行性。與此同時，建立寬帶通信網絡。打造包括線上點名、救援技能練習在內的辦公處理體系，由此提升應急通信質量。此外，建立網絡報警系統(tǒng)。確保及時輸送危險信號，救援人員可以隨時獲取災情信息，尤其是三維影像功能可以呈現立體的現場環(huán)境。整體來講，寬帶網絡下的信息傳輸能夠保證救援行動快速開展，并且降低救援風險。

6 結語

綜上所述，當前，我國消防應急通信處理能力在長期實踐中得到發(fā)展，通過各類專網及通信手段可以救援工作效率，減少人員傷亡。此外，在加強技術應用的過程中需要做好消防救援隊伍自身的建設，確保在特大災后發(fā)生后快速救援。