消防应急通信中的跨网络协同管理与故障处理系统设计

胡 琦

（浙江省消防救援总队，浙江 杭州 310000）

0 引 言

跨网络协同管理能够整合不同网络资源，实现异构网络之间的互联互通，从而扩大通信覆盖范围，而故障处理技术能够在通信网络出现故障时，迅速定位并修复故障，保障通信网络的持续稳定运行[1]。跨网络协同管理和故障处理技术的研究和应用，对于提升消防应急通信能力，保障人民生命财产安全具有重要意义。

1 消防应急通信概述

高层建筑的规模庞大、功能复杂及人员密集，危险源众多，一旦发生火灾，人员疏散和火灾扑救将面临巨大的困难[2]。为保证火场救援人员有条不紊地进行组织和展开救援工作，确保人们自身能够安全撤离，让城市消防救援工作更加有效和高效，需要构建一套完善的通信调度系统和机制。

2 跨网络协同管理技术

跨网络协同管理是通过整合不同通信网络（消防一级网、二级网、三级网等）的资源，实现各级消防部门之间、消防部门与其他应急部门之间的协同通信。跨网络协同管理利用网络整合技术，将不同通信网络（有线通信、无线通信、卫星通信等）进行有机融合，形成一个统一且高效的通信平台。跨网络协同管理与故障处理系统（Cross-network Collaborative Management and Fault Handling System，CCMFHS） 是一个综合系统，结合了网络协同管理功能与故障处理机制。该系统的主要目标是提高网络管理的效率，并提升网络管理的响应速度，从而确保网络的稳定运行和故障的迅速恢复。在网络协同管理方面，CCMFHS通过构建一个集中化的管理平台，实现对多个不同网络的统一监控与管理，主要包括对网络设备、链路及应用的全面监控，以及对网络流量的实时分析与优化。借助协同管理技术，该系统能够自动识别并解决网络中可能存在的问题，进而提升网络的可用性和整体性能。在故障处理方面，该系统利用先进的故障检测与诊断技术，以便快速且准确地定位故障源。一旦检测到故障，CCMFHS 就会立即触发相应的处理流程，针对消防应急通信中信道资源紧张的问题，采用信道分配技术，动态分配信道资源，实现各级消防部门之间、消防部门与其他应急部门之间的数据共享，如火场情况、救援力量分布及救援物资调配等关键信息数据，帮助指挥人员全面掌握火场情况，做出科学决策。各级消防部门可以实时获取火场情况数据，指挥人员合理调配救援资源，提高救援效率。

3 故障处理技术

消防应急通信利用先进的故障诊断工具和技术，能够快速准确地定位通信故障的原因和位置。针对不同类型的通信故障，制定相应的快速恢复方案。详细记录通信故障的发生时间、地点、原因及处理过程等信息，形成完整的故障记录数据库。

制定详细的故障处理流程图和操作指南，明确各级消防部门在故障处理中的职责和任务。使用跨区域增援作战超短波通信频点灭火指挥频道频道，组建跨区域增援作战二级指挥网，常规信道分别存储公安部指定消防部队跨区域灭火救援专用频点和市公安局多警种联动专用频点，以实现灭火指挥和资源协调的高效性与紧密合作。

在应对森林火灾、大型火灾或其他重大突发事件等紧急情况时，跨区域通信网络为各级消防部队提供迅速、准确的指令发布，并及时传递信息。

公安部指定的消防部队跨区域灭火救援专用频点，确保不同地区之间的信息互通，协助遏制火灾蔓延。而市公安局多警种联动专用频点的设立，可以更好地实现各级公安机关的紧密配合，增强应对突发事件的整体协同作战能力。

4 跨网络协同管理与故障处理系统设计与实现

4.1 系统需求分析

在消防应急通信中，跨网络协同管理与故障处理系统需满足跨网络协同管理的需求，即能够整合不同通信网络的资源，实现各级消防部门之间、消防部门与其他应急部门之间的协同通信[3]。该系统需要具备故障处理功能，能够快速准确地诊断通信故障的原因和位置，并采取相应的恢复措施，确保通信的连续性[4-5]。系统具体需要满足功能如下。一是实现跨网络协同管理，提高指挥效率；二是实现故障快速诊断与恢复，保障通信畅通；三是具备预防性维护功能，降低故障发生概率；四是提供完善的数据支持，为故障预防和处理提供有力依据。

4.2 系统架构设计

根据所述需求，文章设计了一套跨网络协同管理与故障处理系统，具体架构如图1 所示。该系统采用分层架构，包括数据层、应用层以及展示层，具有可扩展性和可维护性。

图1 跨网络协同管理与故障处理系统

数据层负责存储和管理通信网络的各类数据，如网络拓扑、设备状态及通信记录等；应用层提供跨网络协同管理、故障处理及预防性维护等功能；展示层通过可视化界面展示系统的运行状态和处理结果。在系统架构设计中，充分考虑系统的可扩展性和可维护性。通过模块化设计，各功能模块之间相对独立，采用开放的接口标准，支持与第三方系统集成和对接。

4.3 跨网络协同管理与故障处理系统实现

在系统实现阶段，将整合模拟广播系统和基于网际互连协议（Internet Protocol，IP）的广播系统，以确保融合通信系统能够根据实际需求提供适当的接入方式。该举措旨在实现系统的无缝集成和高效运行，以满足用户多样化的通信需求。采用远端广播接入网关接入，再通过IP 网络或内部专网接入融合通信系统，支持高清多媒体接口(High Definition Multimedia Interface，HDMI）安卓（Android）系统的智能终端接入无人机视频，实现无人机飞控器定位。消防应急通信中的跨网络协同管理与故障处理系统数据如表1所示。

表1 消防应急通信中的跨网络协同管理与故障处理系统数据

IP 广播系统通过远端广播接入网关接入，利用IP协议进行传输，传输距离较长，故障自恢复能力较高。消防应急通信中的跨网络协同管理与故障处理系统的实现，是确保消防部门在紧急情况下能够高效和准确地传递信息的关键环节。该系统需要整合不同网络资源，实现跨网络的协同管理，同时能够在短时间内建立稳定的通信连接，实现音视频数据的实时传输和共享，当发生通信故障时，系统能够迅速切换到备用通信链路，确保通信的连续性。

5 试验与结果分析

5.1 试验设计

搭建一个涵盖火灾探测器、报警控制器、备用电源以及通信接口等关键组件的消防应急通信系统模拟环境。针对消防应急通信系统可能出现的故障，如探测器故障、电源故障及通信故障等，分别进行模拟，并设计相应的故障处理方案。具体试验流程如下：首先，按照预设方案模拟故障；其次，观察系统反应，记录故障现象，并根据处理方案处理故障；再次，观察系统处理效果，记录处理时间和处理结果；最后，重复以上步骤，进行多次试验，以获取更可靠的数据。

5.2 试验结果分析

跨网络协同管理与故障处理系统模拟试验数据如表2 所示。

表2 模拟试验数据

在两次模拟的探测器故障中，跨网络协同管理与故障处理系统均能够准确识别并显示故障。第一次是探测器无响应，处理时间为60 s，结果是成功排除故障并恢复系统正常。第二次是探测器误报，处理时间为75 s，结果是成功校准探测器并解决误报问题。在模拟的电源故障中，系统同样能够准确显示电源故障。处理方案为检查电源线路并手动切换备用电源，处理时间为45 s。在两次模拟的通信故障中，系统均能识别并显示通信故障。第一次是通信中断，处理时间为30 s，结果是成功修复通信故障并恢复系统通信正常。第二次是控制器与上位机通信失败，处理时间为90 s，结果是成功配置通信参数并恢复通信。通信故障处理方案有效，但是处理与上位机通信失败故障的时间较长。

模拟试验表明，消防应急通信系统在探测器故障、电源故障及通信故障方面均具备有效的故障处理能力，平均处理时间分别为67.5 s、45 s、60 s，说明系统在故障发生时能够迅速响应。

6 结 论

经过深入研究和细致分析，针对探测器故障、电源故障及通信故障等常见技术问题，制定了相应的故障处理方案。为确保这些方案的可行性和实用性，进行模拟试验，结果显示，这些故障处理方案在实际操作中表现出良好的效果和稳定性，有效应对各类故障问题，确保探测任务的顺利进行。通过优化网络间的信息传输和资源共享机制，国内消防队伍将能够进一步提升消防队伍整体效能和应对复杂情况的能力。