灾害现场无线应急网建设探讨——四川消防应急通信系统建设

黄炜尧 冯光武

灾害现场无线应急网建设探讨
——四川消防应急通信系统建设

黄炜尧 冯光武

保障消防指挥中心与救援现场之间调度语音实时性、不间断性，构建方便快捷的指挥通讯桥梁，实现救援现场实时信息的高效反馈，以科技力量保护消防战士的生命安全，提高消防现场的救护能力已成为我国消防抢险救援通信领域的重点工作。

灾害现场 应急组网 PDT技术标准

1.引言

随着通信技术的快速发展，消防灭火救援工作中的通信技术及装备也在不断的变化和升级，在有效增强消防部队紧急救援工作的同时，也为保证消防工作人员的生命安全发挥了重要作用。

消防救援是一项综合性的救援工程，关乎人民群众生命财产安全，一次成功的救援，离不开指挥、调度、通信、后勤的协同配合，任何一个环节的失败，必将导致整体任务的遗憾。“没有空呼（空气呼吸器）要命，没有通信要乱”这句话，则经典地道出了通信在消防部队处置各类灾害事故时的重要性，而灾害现场的情况往往瞬息万变，实时掌握现场的情况是消防救援工作的重中之重。

2.四川无线通信网现状

四川省地质环境条件复杂，地质灾害呈现点多面广的态势，目前全省已查明的各类地质灾害隐患达4万余处，占全国查明地质灾害隐患总数的近1/6，是全国地质灾害第一大省。近年来，我省各类重特大灾害事故、突发事件、自然灾害频繁发生,规模不断增大，消防救援呈现突发性强、技术要求高、处置难度大、作战时间长等特点,尤其是跨地区调集消防力量越来越频繁,作战力量临时编成越来越多, 指挥协调难，作战方式也从平面、线式作战向纵深、立体作战转变。与重大灾难事件相伴而生的往往是公用通信网在灾害抢险的关键时刻因遭受毁灭性打击或超负荷使用而瘫痪，造成整个灾害现场成为“信息孤岛”，致使应急救援工作陷入被动。如果通信不畅，势必会大大延缓救援进度，造成严重后果，因此，快速、高效地组建一套无线应急通信网，保证现场内外各级抢险救灾部门间通信畅通，是确保抢险救灾行动顺利进行的关键。

2008年汶川大地震后，四川公安机关加大了350兆模拟集群系统建设，构建了以城市、高速公路为主的调度指挥通信网络，这个网络的建设给四川公安的日常通信指挥调度带来快捷高效。但是在重大自然灾害面前，350兆模拟集群系统易遭到破坏而不能满足抢险救灾的通信要求，此外集群系统原先设计是立足公安的实际使用需求，该系统的大部分功能与消防单位的使用习惯差异较大。存在主要问题如下：

目前我省消防部队通信系统主要依托于公安350兆模拟集群，在使用时存在不独立，关键时刻不可靠等缺点，在发生重大安保事件时由于集群信道资源有限，消防信道无法保障；

随着城市的综合发展，市区内电磁环境日渐复杂，350兆模拟信号容易受到其他信号源的干扰，造成话音质量下降；

总队只能实现与各支队间语音通信，不能实现与大、中队间语音通信，更不能实现与救援现场间语音通信；

随着城市建设的发展，高楼鳞次栉比，城区内的盲区越来越多，在大楼内部往往所有的无线信号都不好。这样造成很多时候指挥中心与现场的沟通困难，无法实时快速地掌握现场情况，造成指挥调度的滞后；

350兆模拟集群系统属于无加密的开放式通信方式，系统保密性及排它性差，极易受干扰和破坏；

频点少，呼通率低，随着社会的发展，对通信行业要求需求量越来越高，而有限的频点在低效的模拟系统下出现了呼通率极低的情况，无法满足消防部门用户随需而通，一呼百应的需求。

系统设计架构图

3.设计思路

从消防队员最基本的使用需求出发，从我省实际使用环境出发，从发挥消防综合战斗能力出发，站在日常管理、指挥通信、业务应用的层面上去搭建最适合我省消防通信特点的无线通信网络。系统能更好地满足目前和今后无线通信的使用，符合日常通信和应急的通信指挥需要。具备以下功能特点：

多层次指挥调度：满足全省值班通信，平时总队可以呼到全省各支队、大中队，在抢险救援时也可以直接呼到救援现场；

消防量身定做的系统：消防不能完全依托于公安集群，因为集群系统大部分功能设计是立足于公安通信指挥的需求，与消防通信的使用习惯有差异，因此需要建设一套适合于消防的通信系统，而将公安集群系统作为一级调度和协同通信的重要手段；

系统快速部署：能够在到达现场5分钟内快速搭建现场环境，组建消防应急通信网，达到及时有效救援的目的，系统接续时间＜300ms；

高集成度：设备小型化、便携性，具备中继台功能，自带2G、3G联网模块，可外接海事卫星平板，满足各种环境下使用，适应多种无线链路的要求；

易用性：应急通信系统设备简单、易操作、易维护，能够快速部署、组网；

高续航时间：由于某些救灾行动持续时间比较长，应急通信系统必须满足长时间使用。能够支持市电、12V电池、后备电池等多种供电模式；

更加经济的系统：350兆集群系统造价昂贵，新的数字PDT集群系统结构更加复杂，对于我省消防来讲既不经济也不实用。该系统是一套经济实用的数字系统；

指挥中心调度：通过调度台实现语音调度各支队、大队、中队以及现场，形成立体式调度模式，指挥中心调度员实时掌握现场情况，灵活调用消防战力资源；

系统先进性：采用公安部推行的PDT数字标准，满足12.5KHz带宽，TDMA双时隙设计，4FSK调制方式、先进的数字语音压缩技术。

兼容性：考虑到当前仍然装备有大量模拟对讲机,因此新建设的系统能兼容模拟终端。

4.系统设计

目前，无线通信系统处于模拟集群向数字集群切换的过程中，再建设模拟集群系统已经不符合现代无线通信的要求，一方面造成投资浪费，另外给消防的应急指挥通信带来诸多不便，关键时刻无法通信。

日常勤务管理和应急组网

因此迫切需要建设我省消防无线数字通信专网用以支撑日常指挥调度及应急通信，既满足消防值班的通信指挥要求，也满足灾害现场应急指挥的通信需要。

无线应急网络的设计遵循了公安部的PDT技术标准，该系统依据《警用数字集群（PDT）通信系统总体技术规范》进行设计和开发，业务功能上实现了四川消防从总队到支队、大中队，再到现场的通信指挥调度。具体的设计架构图如下：

4.1 系统特点：

系统采用一级交换中心、二级交换中心、无线接入点三级设计，分别对应总队、支队和各大/中队；

系统基于全IP架构，采用中心交换模式，设备可以灵活布置在网络的各个位置，方便增删网络节点；

系统指挥调度灵活，通过调度台设置，总队可以直接调度任意支队、大队、中队或者他们之间任意组合；支队可以直接调度下属的任意一个大/中队或者他们之间的任意组合。

可以通过呼叫不同的组呼号码选择不同的接入点互通；

便携式智能链路中转台，可以通过卫星、3G、2G网络接入到二级交换中心（支队）。

4.2 系统功能

日常勤务考核上。平时各个支队、大/中队独立工作互不影响，在本地能够进行组呼和私密呼叫；

在处理日常勤务或者应急事件时，总队通过调度台可以配置任意接入单元（总队接入单元、支队接入单元和大/中队接入单元）之间互通，实现扁平式指挥。

支队可以通过支队调度台配置本支队接入单元和下辖各大/中队接入单元之间互通，实现消防资源的统一指挥调度。

在系统无法覆盖的偏远地区或者重大自然灾害造成的有线链路中断时，便携式智能链路中转台通过现场智能链路中转台接入支队的二级交换中心，迅速建立临时消防指挥调度网络，保证总队、支队、大/中队的通信畅通，以应对突发事件和救援救灾。

地下室的通信组网示意图

便携式智能链路中转台开启后会依次检查3G信号、GSM信号和卫星链路，优先使用3G链路；如果3G信号不能满足则使用GSM链路，使用GSM信号时系统具有高速可靠的语音检测功能，以适应半双工-双工-半双工的应用；如果现场没有公网信号则使用卫星链路与二级交换控制中心（支队）互联。

4.3 应用场景

消防日常勤务管理：包括总队对支队、支队对大队的日常勤务点名；

应急应用：当发生突发事件时，现场可通过移动基站设备与指挥中心保持通话畅通，总队领导可以对各支队以及下辖区大/中队进行统一指挥，协同作战。

地下室应用场景：现场作战单位也经常深入到大厦的地下车库或者多层的地下室进行工作，这些区域经常有信号盲区，为了便于指挥中心及时和现场通信联系，可通过便携式移动基站到指定的区域，通过无线方式现场应急组网，实现覆盖范围的延伸和扩大。

5.结语

现场无线应急网的设计，其核心设备就是便携式智能链路中转台，该设备的设计完全遵循PDT标准，体现了数字化产品的通信优势，其快速组网，快捷通话的特点完全符合消防抢险救援的使用习惯，也满足在重大灾害时快速组网的要求。

现场无线应急网既能保证多层次的指挥调度，也能确保快速组网，实现消防各单位的统一指挥调度。

作者单位：四川省公安消防总队

[1] 公安部通信标准化技术委员会.GA.T1056-2013警用数字集群（PDT）通信系统总体技术规范[S].2013.

[2] 公安部通信标准化技术委员会.GA.T1057-2013警用数字集群（PDT）通信系统空中接口物理层及数据链路层技术规范[S].2013.

[3] 公安部通信标准化技术委员会.GA.T1058-2013警用数字集群（PDT）通信系统空中接口呼叫控制层技术规范[S].2013.

[4] 公安部通信标准化技术委员会.GA.T1059-2013警用数字集群（PDT）通信系统安全技术规范[S].2013.

[5] 中华人民共和国工业和信息化部（电子）.数字通信设备的可靠性要求和试验方法[Z].1992.