消防救援中卫星通信技术的应用研究

刘训龙，王延尚

（青岛市消防救援支队，山东青岛，266000）

0 引言

随着我国经济的不断发展，科技力量也在不断增强，城市中各种高楼大厦林立，但是这些超级建筑也给我们的救援工作带来了诸多的烦恼。在消防救援过程中，高层建筑失火非常考验消防人员的身体素质，因为现在的科技对于高楼的火情控制仍然没有太大的效果。为了能够方便救援，现场信息的实时传递显得尤为重要。但是一旦灾情发生，往往信息传递也会受到影响，这样就给消防救援工作带来了巨大的困难。而现在消防救援面对的也不仅仅是火灾情况，各种突发状况的灾害都需要消防人员的支持，面对这种状况，信息传输成为了现在消防救援过程中必须克服的问题。我们都知道，现代通信技术需要地面硬件设备的支持，一旦地面设备出现了故障，那么通信将无法使用。而卫星通信作为一种小众化的通信手段，受到地面问题的影响较小，并且能够实现更为广阔的覆盖面积，如果能够应用在消防救援过程中，那么将会为该项工作提供巨大的帮助，为居民生命财产安全提供足够的保障。

1 卫星通信技术在消防救援中的优势

在卫星通信系统中，卫星覆盖范围内的所有终端设备及地球站通过发射天线利用反向链路将请求数据传输到多波束卫星，多波束卫星接收信号并进行放大，通过反向链路转发至信关站，由信关站传输给地面网络进行处理；地面网络处理完成后，将回复数据传输给信关站，信关站利用前向链路将回复数据发送到通信卫星，同样进行放大并通过反向链路转发至多波束小区，从而完成数据的请求与接收流程。如果信关站与卫星覆盖小区不在同一颗卫星的覆盖范围内，则卫星需要将信号通过星间链路转发至目标卫星，由目标卫星发送给信关站。如图1所示，为卫星通信系统组成。

图1 卫星通信系统的组成

而我们日常生活中使用的通信系统则需要建设数据和网络专线，而无线通信技术则依赖于基站设施，这些设备在使用的过程中会受到天气的影响，如果在灾害发生时，硬件设备容易受到不同程度的损坏，导致大面积的通信中端。与之相比，卫星通信技术则受到地面的影响较小，能够在地面设备出现故障时起到重要的通信保障作用。同时，卫星通信技术覆盖面积较广，即使在偏远的地区也能够实现通信。并且，卫星通信技术在我国的抢险救灾过程中也曾经发挥了巨大的作用。比如在玉树地震时，由于地面通信设备的损坏，出现了通信中断问题，而此时，由我国通信运营商负责的通信卫星为抢险救援工作提供了有力的支撑。将有限的地面通信力量与卫星通信相结合，形成了卫星网络与移动通信网、固网、互联网相互补充和支撑的立体保障格局。受到该事件的影响，国内部分专家呼吁，我国幅员辽阔，地质复杂，各种灾害及突发事件频发，建设卫星应急通信系统显得尤其重要和迫切。

2 卫星通信技术在我国消防救援系统中的应用

通过上述的分析可以发现，相比于传统的地面通信技术来说，卫星通信技术具有较强的抗灾害能力，在地面出现大面积的通信中断状况下，依然能够利用卫星通信技术实现信息的传输，保证灾区的救援工作顺利推进。同时，借助于卫星通信技术覆盖广阔的优势，能够在偏远地区的救援工作中发挥巨大的作用。如图2所示，我们都知道地球的半径为6370km，地球同步卫星的轨道距地距离为35786km，则由此可以计算出AS长度为41760km，弧AB长度为13000km。可以发现，卫星通信的覆盖面积可以提供更为广阔的视野。

图2 卫星通信覆盖面积示意图

2.1 语音业务

卫星通信技术在消防救援中的应用是多方面的，但在应用过程中，要根据现场情况进行合理的调控，通过对卫星通信技术的整合，可以对事故现场的信息进行有效的采集和分析，很多信息都是第一时间获取的，这样一来，就可以有效保证信息分析的时效性和准确性。语音业务是消防救援中最基础的业务之一，它主要体现在救援过程中各级人员对话的稳定性。在具体的语音业务实施过程中，我们要做好各个方面的准备工作，组织人员和救援人员要建立良好的语音沟通桥梁，最重要的是，要与指挥中心建立连接。事故发生的地点区域具有不可预测性，一些事故发生的地理位置比较远，或者网络通信信号不好等区域，对救援工作的开展有一定程度上的影响，我们可以利用卫星通信技术将消防救援和无线语音通信进行有效的连接。以这种交互式的方法，不仅可以保证救援语音交流的流畅性，还可以支持各类移动卫星电话等不同类型方式的沟通交流。从某种程度上来看，将卫星通信技术应用于消防救援中，可以打破地域限制和空间限制，使消防救援效率得到有效的提升。卫星语音信号可以接入现场和后方语音综合管理平台，能够将各类信号整合到一起，满足移动语音通信、有线电话之间的及时通信。

2.2 视频业务

消防应急救援处置过程中，包含各个方面的内容，随着事故种类的多样化，及时高效的音频视频直播在消防救援中的作用越来越重要。视频业务主要体现在现场指挥中的视频连线会议上，根据视频播放现场事故情况，将现场灾害影响资料和救援情况及时向上级汇报，使指挥人员对现场情况有更加直观的认知，便于指挥人员做出正确的决策。在接收视频的时候，我们要保证接收的视频信息有较高的清晰度，这对指挥人员做出正确的决策有着较大的影响，如果视频传输不够清洗，存在误差，那么，就会影响指挥人员的判断，严重情况下，会影响还会延误救援工作的正常开展。正常情况下，公用网络处于开放状态，视频一般是以3/4G进行传输，以动态的方式对图像进行收集，但如果公用网络瘫痪后或者现场没有公用网络时，卫星通信技术就是一种非常不错的选择，它可以充分发挥卫星高宽带的应用优势，使得传输的视频画面饱和清晰。在卫星移动站的应用过程中，我们可以与视频的终端建立联系，将卫星通道接入图像传输中，通过平台对视频和图像进行整理，这样就可以保证视频会议开展的有序性。当然，在使用卫星通信的过程中，还能够将卫星拍摄的照片直接传输到接收终端设备上，这种方式在现代技术方面能够实现，并且能够为现场的救援工作提供更多的依据。

2.3 数据传输业务

在消防救援工作中，往往会用到大量的机械和器材设备，而当地质灾害发生时，往往道路会受到破坏，如果无法选择合适的运输途径，那么会影响救灾的速度。这就需要实时掌握灾区的现场数据，而卫星通信技术同样能够为我们提供所需的数据信息。卫星通信中一般会包含两种数据，一种是地理信息数据，能够为我们分析灾区的地理信息状况提供依据。指挥人员在得知灾情状况后，能够通过下载的卫星地理信息数据对受灾区的周边状况进行分析，找到最适合前往灾区救援的道路，在这种情况下，救援所需的设备和器械能够以最快的速度运送到所需地区。同时通过对地理信息的分析，可以发现周边地区的活动状态，保障物资运送的安全。而另外一种数据则是文件传输数据，在救灾过程中救援人员可以将灾区的信息以图片、视频和文字的形式实时传送出去，对于灾区状况的实时呈现起着至关重要的作用。

2.4 移动式救援业务

当地面灾害发生时，往往不止一个地区出现受灾状况，而不同地区的灾情可能存在差异，针对这种情况，在各个救援地点设立移动应急指挥部显得尤为重要。移动应急指挥部承担着现场救援工作的指挥，现场救援状况的反馈，以及与指挥总部的沟通交流。这个时候，可以利用卫星通信技术中的移动通信能力，将应急指挥车作为卫星信号的接收装置，能够实现机动灵活的部署，方便对于救援现场的指挥。

3 结束语

现在消防救援工作涉及到方方面面的突发事件，并且一般事件的发生都会对周边的通信设备造成破坏，没有通信力量的支撑，消防救援工作就非常被动。而现在，随着卫星通信技术的发展，能够提供语音、视频以及数据传输等多种信息的支撑，将消防救援现场的状况实时传输出去。这种方式在救援过程中能够极大的提升消防人员的救援效率，方便指挥人员进行合理的调度，改善传统救援工作中采取盲目手段的现状，极大的提升我国消防救援工作的效率，更好的保障人民的生命财产安全。