森林防火无线通信指挥系统与GPS技术研究

黄福华

摘要：指出了森林火灾是一种失去人为控制而在森林范围内自由快速蔓延的林火行为，具有较强的突发性，且破坏性极大，救助也存在较大的困难，给人类、森林及其生态系统都带来一定程度的损失与危害。基于此，探讨了森林防火无线通信指挥系统与GPS技术在森林防火工作的应用，以期提供参考。

关键词：森林火灾;防火工作;无线通信;GPS技术

中图分类号：S7 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2018）05-0237-02

1 引言

当前专业无线通信技术在迅猛发展，既包括常规的通信技术，也包括高端技术中的集群通信技术。其中以集群通信技术为支撑的集群系统具有调度功能，可满足一定的通信调度指挥需求。而GPS技术也是一种高新技术，随着森林火灾的频繁发生，其在森林防火工作中同样占据着重要地位。因此，以GPS技术为核心的森林防火无线通信指挥系统应运而生，如今在森林防火领域中发挥着重要作用。

2 森林防火无线通信指挥系统

在森林防火无线通信指挥系统的实际运用中，要求其覆盖面为省市区的全部林场。只是集群通信系统的建设成本非常高，且森林防火无线通信指挥系统通常使用单频同播通信网，就是通过多个同播中转基站来实现信息的传输、通信以及调度指挥，其中蕴含着一些问题，受到了一定的关注。其问题在于：随着覆盖面的扩大，中转基站数量需要相应增加，这就使得系统会出现重叠区，产生一种同频干扰问题，直接影响着该系统在实践过程中的通信质量，进而影响森林防火工作的顺利开展。因此，对这一系统进行改进势在必行，当下比较理想的方法即是引入GPS技术，以消除同频干扰问题，改良系统的功能，在更大程度上保障了森林防火无线通信与调度指挥工作，推动森林防火工作的更有效开展[1]。

3 GPS技术用于森林防火通信中的作用

3.1 林区观测基站之间不需要通视

在森林防火工作中，要求无线通信指挥系统可以快速获取森林内部信息。而为了达到这个目的，就要在林区建立森林火讯的观测基站，以便快速地收集周围林区的相关信息。在这个方面，观测基站所获取的信息需要保证真实性与准确性，因此要求各观测基站之间可以支持信息核对的功能。若没有建立在GPS技术的基础上，那么林区的观测基站要通过线缆而实现有效的通信连接。但是这样的情况下，线缆资源消耗量比较大，在一定程度上提高了森林防火成本。同时，森林内部的地形比较复杂，而且交通也不便利，架设线缆的施工操作具有较大的难度。而在无线通信指挥系统中引入GPS技术，可以借助其卫星定位功能，实时接收任何两个或两个以上观测基站的信号。在这个情况下，意味着观测基站之间并不需要通视功能，也不用进行连接，具有良好的应用优势[2]。

3.2 可有效提高观测的精度

GPS是新一代卫星定位系统，其导航服务具有实时性、全天候的特点，其情报搜集能力和应急通讯功能都非常强。而在定位功能方面也具有短距离和高精度的特点。比如15km内为短距离，其精度已经达到了厘米级，而中距离或者远距离的精度不超过10m。比如国内自主研发的北斗导航系统，已经将短距离的定位精度提高至厘米级。在林区内采用GPS技术对森林防火无线通信指挥系统进行改良，实现对森林内部现况的科学定位与观测，可发挥出观测精度高的优势，更好地满足防火检测工作的需求，也可提高森林防火的工作效率与工作质量。

3.3 具有比较高的自动化水平

在森林防火无线通信指挥系统中引入GPS技术，可改进系统的功能，其中的模块化控制系统具有非常高的自动化水平。基于GPS技术的森林防火无线通信指挥系统能够减轻林业管理人员的工作压力，其掌握好仪器操作技能，就可以操控系统自动地对林区情况进行检测，这是森林防火监测自动化与智能化的体现。另外，该系统增设了自动化的报警系统，能够在监测到火灾信号的同时立马给予警报，利于有关人员及时快速地采取森林防火措施，降低损失。

3.4 消除同频干扰问题

两部发射频率一致的中继设备在运行过程中，会出现通信覆盖的重叠区域，进而导致同频干扰现象的发生，直接影响着通信质量。要消除其中的同频干扰问题，就需要对同频的中继设备之间存在的频率偏差进行有效调整，尽可能降至最小。但是音频带宽例外。在确保中继设备的频率稳定度满足了0.05×10^-6的条件下，可以让中继设备之间存在的差频在音频通道之外。同时，将该差频维持一致性，就可以有效提高同频覆盖交界区的通信质量。而GPS基准时钟信号源可以达到上述要求，消除同频干扰问题。因此，在森林防火无线通信指挥系统引入GPS技术，在许多方面都可以推动森林防火工作的有效开展。

4 森林防火无线通信指挥系统与GPS技术的具体应用

4.1 在林火预防中的具体应用

首先，借助GPS技术，能够对可燃物类型的示意图进行绘制。这种先进的功能取代了传统多人徒步行进而对林区各种可燃物分布区域进行区别的方法，节省了大量的人力、物力以及时间。同时，GPS定位技术能够对各类可燃物区域的经纬度进行读取与记录，并在地图上进行标记，最后可将各记录点进行连线，绘制成为相应的示意图。而这一示意图可以为森林防火无线通信指挥系统提供有效的参考依据，利于相关人员科学制定林火的预防措施，进而快速组织灭火队伍，准备好灭火设备，采用合理的灭火战术，在最短的时间内应对林火灾情。其次，可以通过地形图进行防火隔离带的总体规划。在这个过程中，可借助GPS技术标明防火隔离带的起终点以及中间的各节点相关地理坐标。若是在设置了防火隔离带之后，出现了意外跑火的状况，则可借助GPS对其进行迅速定位，并上传报告，便于系统及时发挥通信指挥作用，及时组织扑救措施，增强其安全保障度[3]。

4.2 在侦查火情中的具体应用

若是林火灾情比较严重，基于GPS技术的森林防火无线通信指挥系统可以发挥定位与通信指挥的优化组合作用。通过GPS技术，可对各个火头进行准确的定位，收集火线长度、火头数、火灾区域的面积以及火灾的发展方向等等各种重要的一系列信息传输至系统控制中心，便于指挥人员参考上述火场要素針对林火灾情进行有效的扑救指导，作出最合理的扑救队伍人力部署，并制定扑火效率最高的林火扑救措施。若是遇到需进一步对林火或者热点进行核实的情况，比如无法辨析是林火还是其他类型的火灾，或者出现大面积水面反光的情况而被视为热点的情况，就需要GPS导航技术对热点位置进行重新的准确定位，有效提高火灾类型的识别性，收集准确的信息，传输至系统中，为指挥部提供有效且准确的参考信息[4]。

4.3 在林火扑救中的具体应用

首先，林区的地形比较复杂，扑火人员前往火场时的行进路线并非直线，而借助GPS技术，能够对行进路线的关键节点进行明确，然后根据其地理坐标而发挥导航功能，指挥部可以向扑火人员提供最佳的行进路线，甚至是可以为其提供最佳的撤离火场路线。可有效节省时间，也可以减少人员的体能消耗，进而保障扑火人员的安全。其次，在扑救林火方面，机降火灾现场是非常快捷的方法。但是实际上火场的能见度非常差，又要在安全飞行高度基础上降落火场，这具有极大的难度。而GPS技术的定位与导航功能可收集火场的经纬度信息，让飞机可以在GPS技术的引导下快速抵达火场，也可以在参考火场实际地形情况之后，再决定是否进行机降灭火。

然后，在各种条件都具备的前提下，可采用飞机洒液的方式对火场进行灭火。在扑火之前，可在GPS技术的指导下进行扑火，提高飞机洒液的扑火效率，同时也保障飞行安全。再者，若是林火灾情过于严重，或者火场地段扑救工作困难，扑火人员可借助GPS技术输送所在位置的经纬度信息，传至指挥部，让指挥部可以及时采取增援措施。最后，扑火结束后，也需要借助GPS技术确定火场可复燃区域的相关地理坐标，指挥部需要部署人力对相应的复燃地区采取最终灭火措施，真正达到灭火目的。

5 结语

林火在当前和未来一段时间内都是会影响国内林业发展的重要问题，而森林防火无线通信指挥系统与GPS技术在森林火灾的预防、检测、扑救的过程中的应用价值非常高，可加大其在林火预防实际工作中的应用力度，借助GPS技术与无线通信指挥系统的功能满足林火预防工作各方面的需求，实时保障林区安全。

参考文献：

[1]李建明.试论GPS技术在森林防火无线通信指挥系统中的应用[J].科学与财富，2016（9）：337～337.

[2]張润嘉.宋娟，费海强.森林防火移动助手系统在森林防火中的应用及实现[J].内燃机与配件，2017（24）：126～127.

[3]宋娟，费海强.森林防火移动助手系统在森林防火中的应用及实现[J].内燃机与配件，2017（24）：126～127.

[4]梁涛，张丽丽.基于GPS的异地考勤管理系统设计与实现[J].中南民族大学学报（自然科学版），2016（2）：111～115.