消防应急通信技术在特大灾害中的应用探讨

2024-04-11齐才亮崔斌王钺

中国设备工程 2024年2期

齐才亮，崔斌，王钺

（1.吐鲁番市消防救援支队，新疆吐鲁番 838000；2.济源市消防救援支队，河南济源 459000；3.陕西省西咸新区消防救援支队，陕西西安 710000）

消防应急通信在特大灾害应急抢险中有着重要作用，打造消防应急通信系统需要消防应急通信技术支持，而应急通信在特大灾害发生后会导致通信设备出现网络瘫痪，并且应急通信容量难以确定，需要应用应急通信技术将公用卫星电话、超短波平台当做辅助通信手段，有效解决通信中断带来的问题，以下展开相关分析。

1 特大灾害中消防应急通信技术概述

消防应急通信主要应用消防通信网并划分成三级，其中消防一级无线通信网覆盖率达到80%，包括800兆赫兹的集群网以及350兆赫兹的集群网；消防二级无线通信网多为350兆赫兹频率，组成部分包括指挥员的车载台或者手持台；消防三级无线网主要使用350兆赫兹，包括手持台或头盔台。此外，卫星电话通信网以及短波电台通信网也是应急通信网的重要组成，不过，各地消防部门装备以及技术体制未能统一，由此影响了统一的网络通信建立。特大灾害消防应急通信技术组成部分如下。

1.1 无线通信

在消防救援过程中，无线通信网一般为三级组网，不同的网络和不同的技术条件相对应，具体说来：一级组网作用在于保证消防指挥中心对不同辖区的消防资源迅速调动，实现顺畅沟通；二级组网能够用于应急救援现场，让消防总队指挥人员和支队指挥人员保持联系；三级组网的价值在于实现消防指挥人员和消防人员沟通，有效指挥救援现场。

1.2 短波通信

对于短波通信来讲，这是一种远程通信手段，在特大灾害发生后，通信不容易受到干扰，并且网络枢纽不会对通信网络带来负面影响，建立应急通信系统可以将短波电台作为备用通信手段，这种通信方式的运行原理简单，使用成本偏低，不过无线网络的短波波段能够达到的范围有限，难以用于远距离作战任务。

1.3 卫星通信

卫星通信方式在实际应用中有着诸多的优势，比如，实现远距离的信息交流，并且覆盖范围有保障，卫星通信具有效率高、线路可靠、灵活性强、通信质量好的优势，如果微波、光缆等中继线路不能正常工作，卫星通信可以短时间实现恢复通信，因此，在灾害救援中具有重要作用。

1.4 计算机网络

计算机网络的主要优势在于时效性强，因此，在当代社会中是主要的通信方式，特大灾害发生后，随着救援工作深入开展公共通信得到逐步恢复，之后消防救援人员利用计算机网络对现场影像以及文字资料及时发送。

2 我国特大灾害消防应急通信应用现状与问题

新时期，我国消防应急通信技术得到发展，救灾期间使用消防应急通信技术帮助消防救援人员与指挥部及时沟通，保证救援效率，不过，在诸多灾害事件中，消防应急通信技术仍存在问题，具体说来：（1）通信网络不够完善，信息传输不畅，建设的基本通信网络专业性与指导性不足；（2）短距离灾区难以及时传送具体报到信息，影响消防救援队伍之间的配合；（3）各地区消防救援队伍所用的通信系统和设备不同影响了信息传递效率，以上因素影响了消防应急通信体系的建立和信息交流，最终影响灾区救援工作的高质量开展。

3 特大灾害消防应急通信框架设计

在特大灾害救援过程中，需要基于“快速反应、机动灵活、指挥高效、通信畅通”的原则建立应急通信系统，也就是在常规消防通信网络基础上，应用卫星通信专网、公用卫星电话、短波设备、超短波电台，让消防救援队伍在任何时间与地点实现指挥通信畅通，进而解决大范围、长距离、公网通信瘫痪下的通信网络瘫痪问题，整体框架设计情况如下。

3.1 建立特大灾害消防通信专网

卫星通信设备对技术使用和管理人员的专业能力提出较高要求，当前不适宜在消防救援队伍中配备，可以把卫星通信专网用在保障灾害通信过程中，其中技术层面上满足应急救援需要，并且随机组建的单路单载波，而获取信道资源上方式为长期租用和临时租用相结合，进而节约运行成本。从设备构成情况来看，我国建成了网管中心站和“动中通”车载站，并且和其他国家,车载“动中通”卫星通信地球站为各地建立本地卫星站提供支持，实现特大灾害现场的动态指挥。

3.2 应用公用卫星电话

当前，公用卫星电话在全国的消防救援单位中得到了广泛应用，其中主要类型包括车载式和便携式，前者在分队机动通信中发挥了重要作用，后者在部队行进通信中应用较多，并且消防总队配备了一定数量的便携式卫星电话、车载式卫星电话。在各陆地搜寻和救护基地配备了带有数据传统、图文传输和电话功能的卫星通信终端，满足消防局、消防救援单位的指挥命令高质量传统需要。

3.3 建立消防超短波通信网

消防部队的超短波通信是常态通信时的主要手段，而短距离作战指挥在非常态情况下的应急救援中作用显著，在方案设计中需要配备较多的通话规则，并且制定的防超短波通信网简单、有效，可以解决现场的指挥问题。

3.4 建立消防短波无线通信网

在应用短波通信网的过程中主要影响因素在于设备造价较高，并且受到天气因素影响较大，所以不适宜在不部队中的大量配置。结合非常态通信设计思路在消防总队、救护基地少量配备，进而解决远距离指挥通信联络问题。

4 特大灾害现场的消防应急通信保障方式

4.1 公共通信网络

在公共通信网络中包括移动电话、互联网、5G网络，应急保障措施落实过程中需要开通无线公共通信网络，通过语音、视频等方式延长传达距离和提升通信带宽水平，借助公网信号的大范围覆盖确保救援物资快速运往灾区，之后利用公共通信网络远程传送信息，其中5G环境下能够随时发送救援现场的影像资料，为远程决策提供数据支持。

4.2 卫星通信系统

利用现有的消防卫星频率打造覆盖范围更广的卫星系统，包括地面站、移动站、应用卫星地面站、移动式指挥车，并借助消防卫星专网可以召开内部视频会议、传送，救援现场资料，卫星通信系统可以大范围覆盖灾害区域，受环境因素干扰较小，适合多种突发性灾害救援，在救援物资运往灾害现场期间借助卫星通信车能够实时上报灾害现场动态，便于指挥中心随着灾情变化进行人员和物资调度，制定更加科学的救援方案。

4.3 短波通信保障

短波通信方式抗干扰能力强，可在复杂的环境下远程通信，不过，特大灾害环境下，很多基础设施不能正常使用，需要短波通信解决问题，比如，地质灾害发生后短波通信能够在30km范围内实现信号稳定传输，结合短波通信建立中频的数字化结构，实现A/D采样，并将数据传送到DSP设备，然后变频处理，软件无线电和中频接收机组成多频次的通信系统，相较常规短波通信，应用DSP技术能够有效提升适应复杂灾情现场通信的能力。

4.4 无线通信模式

当前消防救援队伍在特大灾害中普遍选择无线通信方式，利用集群通信和普通手段结合的方法建立通信网络适应能力得到提升，其中集群通信技术的保密能力较强，能够借助现场信号变动调度程序，由此满足救援任务开展，再如应用数字化的集群通信可以实现覆盖范围的进一步拓展，并且设备可用于多种类型的通信接口。TETRA系统在业务层中构成交换模块，重特大灾害的通信借助Zone堆叠出通信网络。利用不同等级的控制装置确保数据稳定传输，由此保证通信质量。

4.5 融合通信系统

该系统把语音调度与视频会议等系统进行整合，在多种网络环境下运行，以此提升通信效率。原有的通信设施在特大灾害发生后可能受到破坏，为了在复杂环境下实现通信需要融合通信系统调配各种资源，以此在救援过程中完成交流，及时下达救援指令。融合通信系统需要应用卫星通信、有线通信等网络手段，合理规划该地区的网络建设情况，并且消防救援队伍，在系统建设过程中，要应用多种消防专网。

4.6 移动视频系统

重大灾害发生后，应用移动视频通信方法能够确保救援过程中通信网络稳定，现场和附近通信设施会因特大灾害受到损坏，现场通信系统处于瘫痪状态，要在救援现场应用移动视频系统，在视频中及时了解灾情和下达指令，全力保证救援效率，不过，移动式应急通信系统也要求良好的无线视距传输，并且特大灾害现场情况复杂，不同地区的网络建设长度存在差异，难以达到通信标准，要求消防救援队伍在前期建设中采用高性能装置，比如，在卫星通信系统当中添加IP信息，可以提升系统可移动性，为灾害救援现场提供通信支持。

4.7 应急通信指挥车

指挥系统在消防救援任务实施十分关键，为应对特大灾害救援突发状况，必须保证前方以及后方指挥中心实时掌握灾情，借助应急通信指挥车及时临时前方指挥中心，并且具有良好的通信功能，通过传输的视频完成现场勘察和灾情信息采集，起到交通枢纽功能，比如将现场采集的影像和资料传输到指挥中心，之后指挥中心制定应急救援方案。此外，应急指挥车能够灵活移动，在现场信号条件不佳的情况下也能够打造稳定的通信路径。

5 如何提升消防应急通信技术的特大灾害的运用作用

5.1 加强通信网络建设

特大灾害发生后灾区原有的通信网络设备会出现信号卡顿或者信息丢失等情况，由此影响通信网络持续运转，因此需要借助应急通信技术来改进网络，比如，短波通信能够应用电磁波实现在某一频道中高效率信息传输，帮助指挥部门短时间安排救援任务，减少灾后损失。不过短波技术应用标准偏高，要求消防救援人员掌握短波通信技能，所以消防救援队伍要加强日常训练，保证消防救援人员在灾害现场，通过短波通信获取消防救援指令，要点如下：（1）落实好通信装置日常维护工作，避免灾害发生导致的信号中断，造成救援难度加大。短波技术关系着救援效率和群众的安全，要求消防救援队伍在日常训练中加以重视，认真学习转播通信理论知识，明确短波运行原理；（2）应用信息化手段，为了最大程度降低特大灾害带来的破坏性，消防救援人员必须服从消防指挥和统一调度，积极应用信息化手段，通过应用相关装备有效配合消防指挥，由此在短时间处理灾害问题，消防救援人员要掌握灾情、在保持通信的情况下结合灾情变化调整救援方式，并且消防救援人员要保持思路清晰，结合获取的信息下达救援指令，完善救援计划。此外，需要积极应用多种通信技术，打造多元化的通信渠道，信息处理过程中，要避免其他信号带来的干扰，确保网络覆盖范围。

5.2 融入宽带通信手段

网络系统在特大灾害救援过程中具有关键作用，消防部门要应用宽带通信手段打造全局调度的消防系统，由此监控灾害现场救援进程。特大灾害现场通常环境恶劣，导致救援工作开展难度大，所以救援人员要确保信息畅通，便于随时交流，融入宽带通信手段过程中要利用电子视频终端满足在线监控。而特大灾害预演训练过程中，需要指挥人员应用监控装置动态监督训练过程，并且救援任务开展中建筑监控设备获取灾情信息，由此多角度了解现场情况，让营救方案更有可行性。与此同时，建立宽带通信网络。打造包括线上点名、救援技能练习在内的办公处理体系，由此提升应急通信质量。此外，建立网络报警系统。确保及时输送危险信号，救援人员可以随时获取灾情信息，尤其是三维影像功能可以呈现立体的现场环境。整体来讲，宽带网络下的信息传输能够保证救援行动快速开展，并且降低救援风险。