关于重特大灾害消防应急通信技术的分析

2016-12-03福建省公安消防总队信息通信处福建福州350003

低碳世界 2016年31期

徐　彬（福建省公安消防总队信息通信处，福建福州350003）

关于重特大灾害消防应急通信技术的分析

徐彬（福建省公安消防总队信息通信处，福建福州350003）

消防应急通信在重特大灾害的应急抢险中具有重要作用，建立高效、完善的消防应急系统对提高消防部队的反应速度及救援效率具有重要意义，也是消防部队指挥部门实现灾害现场全面指挥调度的保障。基于此，本文主要对我国重特大灾害消防应急通信的现状进行分析，并详细介绍了我国重特大灾害消防应急通信的相关技术，仅供参考。

重特大灾害；消防部队；应急通信技术

1　引言

重特大灾害的发生直接会导致常规公众通信网络设备的损坏，因此，建立消防应急通信网络对保障消防工作的顺利开展具有重要意义。但由于灾害事件的发生具有一定的不确定性，无法准确的确定其对系统所需的通信容量及能力，这种情况下，就需要专业的应急通信技术来为通信网络的正常运行提供保障。目前，重特大灾害消防应急通信的基本通讯手段是卫星通讯，其它通讯手段作为辅助，主要目的在于建立一个可行有效的消防应急通信技术体系，在卫星通信网络的基础上，结合现有的无线应急通讯网络及计算机网络技术，为灾情及消防信息的传递提供有力保障。

2　我国重特大灾害消防应急通信的现状

随着科学技术的发展，我国消防应急通信技术水平在不断提升，但在一次次灾害实践中发现消防应急通信技术仍存在诸多不足之处，具体表现为：①所建设的基本通信网络缺乏一定的专业性和指导性；②短距离灾区的具体报道信息无法及时传递；③由于各个地区经济及科技发展存在一定差异，导致各地消防部门所使用的通信设备及系统也各不相同，在信息传递及交流上存在一定的滞后性。上述不足不利于建立完善的消防应急通信体系，限制了信息之间的传递和交流，不利于灾区救援工作的开展。目前，消防应急通信常用的网络为消防通信网，一般将其分为三级，消防一级无线通信网主要为消防部门的800MHz集群网和350MHz的公安集群网，当前一级网的覆盖率可达80%；消防二级无线通信网由各指挥员的车载台或手持台组成，频率多为350MHz；消防三级无线网由后方指挥员的手持台或头盔台组成，使用频率主要是350MHz。短波电台通信网和卫星电话通信网是应急通信网的重要组成部分，但由于全国各地消防部门装备及技术体制不统一，无法构建全国统一的网络进行正常通信。

3　重特大灾害消防应急通信框架设计

按照“快速反应、机动灵活、指挥高效、通信畅通”的总体要求，在常规消防通信网的基础上，构建以卫星通信专网为主，公用卫星电话、短波设备、超短波电台等为辅的消防部队重特大灾害应急通信系统，通过多种通信手段保证消防部队在任何时间、任何地点的指挥通信是畅通的，从而解决跨区域、长距离、大范围，特别是公网通信瘫痪情况下的重特大灾害应急救援通信网络。

3.1构建重特大灾害消防卫星通信专网

卫星通信设备造价高，技术使用管理要求人员素质较高，日常使用几率少，不易在部队普遍配备，因此，将卫星通信专网定位在主要承担重特大灾害通信保障方面，在技术体制上宜采用适合于应急救援需要的、可随机动态快速组建现场指挥网的动态SCPC技术；在获取信道资源上宜采取长期租用和临时租用相结合的方式，有利于降低运行费用；在设备构成上，公安部消防局建立网管中心站和“动中通”车载站，各国家陆地搜寻与救护基地配置一定数量的“动中通”卫星车载站和便携站，各总队配置卫星地面站，构建通信子网管理控制本地卫星站，并选择较大支队配置一定数量的“动中通”卫星车载站和便携站，通过配置“动中通”卫星车载站保证动态指挥的需要，通过配置便携站保证道路毁坏情况下机动指挥的需要。

3.2建设公用卫星电话通信网公用卫星电话

按照常态通信的设计思路可在全国总队、支队大量配备使用。由于公用卫星电话分为车载式和便携式两种类型，分别服务于分队机动通信、部队行进时通信，公安部消防局、总队、支队宜分别配置一定数量的车载式和便携式卫星电话；国家各陆地搜寻与救护基地分别配置两套具备电话、数据及图文传输功能的便携式卫星通信终端，保证构建公安部消防局、总队及战区的指挥命令传输网，解决长距离话音通信和指挥命令下达的问题。

3.3完善消防超短波通信网

超短波通信是消防部队常态通信的主要手段，也是应急救援非常态时部队短距离作战指挥的通信手段，需要增加使用频率和配备数量，制定简单、有效的通话规则，可有效解决现场指挥问题。

3.4建设消防短波无线通信网

短波通信由于设备较贵，天气对设备影响较大，对操作人员素质的要求高，不宜在部队大量配备。按照非常态通信的设计思路，可在国家陆地搜寻与救护基地和消防总队少量配备，解决消防部队远距离指挥的通信联络问题。

3.5建设移动消防指挥中心

目前，消防部队缺少具有管理控制、决策指挥现场部队的移动通信指挥中心，应加快其建设和完善的步伐。按照常态通信的设计思路，公安部消防局、总队、支队要至少配备1辆移动消防指挥中心，构建以车辆为载体，集成各类应急通信装备，实现在灾害现场的通信组网、指挥调度、情报信息支持等应急机动指挥通信功能，解决现场众多通信装备的管理控制、作战部队的精确指挥等问题。

4　重特大灾害消防应急通信技术

4.1无线同频同播系统

目前，建立无线同频同播网是消防无线通信一种发展前景较好的模式，同频同播网指在同一个地区内布设多个同频中转台，扩大无线通信网的覆盖范围，保障覆盖区通讯的可靠性。

如图1所示为无线链路同频同播网的系统结构图。当移动台A发出呼叫时，若同播站1和2同时收到此信号，系统同时对同播站1、2的信号进行处理，并自动对优劣信号进行选择，确定主发同播站，在同播主站收到的移动台信号传输到同播中心后，同播中心在对该信号处理后发向各同播站，各同播站收到中心的信号，再进行精确处理，并确定转发时间，然后转发到移动台，实现同播。

图1　无线同频同播系统结构

在消防应急通信应用中，多基站同播可实现多方位覆盖，移动台所处位置可能受到一方及多方的阻碍，也包括其它方向基站信号的射入，这种情况下，移动台也可获得良好的通信效果。因此，该系统可以最大限度地满足消防通信大面积覆盖的要求，同时也有效解决了消防通信的无线盲区问题。

4.2VSAT卫星通信系统

VSAT即为甚小口径终端，由于VSAT系统天线口径小、成本低、组网灵活、可以构成端对端的独立通信网，也可以与蜂窝通信网、集群通信网结合组成大型的联合通信网。VSAT卫星通信网主要由主站、VSAT小站和卫星转发器组成。主站和小站通过卫星转发器构成星形网络拓扑结构，由于主站采用大口径天线且发射功率大，因此主站发射的EIPIP高，且接收系统的C/T值大，而小天线口径小、发射功率小，因此小站发射的EIPIP低，且接收系统的C/T值小，这种情况下，小站和大战之间就能通过卫星转发器进行互通，且要经过小站-卫星-主站-卫星-小站的“双跳”过程，才能实现互通。

VSAT卫星通信系统地球站设备简单、体积小、造价低、可互操作性好、可使采用不同标准的用户跨越不同地面网而在同一个VSAT卫星网内进行通信；VSAT可以支持多种业务，如数据、话音、图文传真、实时图像等，通信速率高，可实现双向非对称传输；VSAT卫星通信系统组网灵活方便，由于网络部件模块化，便于调整网络结构，易于适应业务量的变化；在地形复杂、地面通信覆盖差的处置地点，卫星通信可以确保通信连接的可靠性，且路由灵活，使用方便。VSAT通信应用原理的示意图见图2。

4.3通信

3G，即第三代移动通信技术，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术。3G通信技术的主要特征是提供高速数据传输业务，可以在全球范围内实现无线漫游，并且可以进行视频流、图像、音乐等各种媒体形式的处理，提供电话视频会议、电子商务、网页浏览等多种信息服务。

图2　V S A T通信应用原理的框架图

3G通信技术在消防中应用，首先在于组建3G单兵图传系统。3G单兵无线图传系统，是利用3G技术进行视频数据传输的新型系统，主要采用了目前国内先进的视频压缩算法H. 264、流媒体视频压缩技术，将3G数据通信和数字视频压缩编解码技术进行整合，系统拓扑图如图3所示。

图3　单兵图传系统拓扑图

该系统由3G单兵、3G网络和接收端三部分组成。3G单兵通过携带的设备把采集到的现场火灾音视频信息经过视频压缩编码模块压缩，再通过无线通讯终端发射到3G网络，且3G网络会将收到的数据进行加密、编码发送到现场移动通信指挥车和消防指挥中心，现场移动通信指挥车和消防指挥中心再进行解码、解密，从而对接收到的信息进行判断处理，做出决策，再通过3G网络将命令下达到3G单兵，从而实现灭火现场的智能化。