5G通信技術在消防救援工作中的應用展望

魯志兵 蔡正華

【摘要】? ? 伴隨著移動通信技術的不斷提升，5G技術已經被逐漸應用于各個領域，應用模式也越發成熟和完善，因此，探究5G對提升消防救援工作效果，支撐消防救援人員快速、高效完成救援任務等方面有著重要的作用。本文在基于5G技術的優勢上，并且闡述了消防救援隊伍的實際應用，探討5G技術在消防領域的應用思路，希望提供有益借鑒。

【關鍵詞】? ? 5G通信技術? ? 消防救援? ? 應用

隨著通信技術的不斷發展，5G通信技術逐步走向成熟，社會將走向物聯網時代。消防救援工作是我國社會中重要的一個國民安全保障，通信技術在其日常工作中扮演著重要的角色。在5G到來之前，4G的部分技術已經被應用到消防救援工作，但是在傳輸帶寬方面，在物聯網感知方面能力稍顯不足。消防救援隊伍是各級政府應對和處理災害事故的主要力量，面對高難度、高復雜的任務要分秒必爭。因此，將5G技術用于消防應急通信保障和指揮調度體系，為消防救援工作進行更好地助力。

一、5G通信技術概述

5G即第五代移動通信技能是最新一代蜂窩移動通信技術，是GSM、UMTS、LTE、LET-A 體系的新一代延伸。5G數據傳輸速率高，網絡延遲較低，而且支持更大規模的設備接入，每平方公里接入設備數量達 1000000個以上，可實現理論上的“萬物互聯”。正是速率高、延遲低、多連接這三大特點成為其較之前幾代移動通信技術的突出進步，目前5G 技術被逐步應用于工業互聯網、醫療、智能駕駛等領域，同時這三大優勢對于解決消防救援領域的通信痛點和瓶頸，具備很好的針對性。

二、消防救援應急通信網絡的現狀及需求

2.1當前現狀

當前，我國采用的是移動衛星通信技術和4G通信技術以及窄帶PDT技術來進行消防救援工作和消防指揮工作，但在復雜多樣的救援環境下，其技術也有局限性，影響了消防救援工作的順利開展。

1.通信技術手段較為落后。早期消防救援工作主要采用的是PDT無線對講機，這種對講機是利用的一種傳統的無線電通信的模式，在消防救援中可以根據實際情況進行功率的調整，直通模式下傳輸距離為3-10米，在地下和高空進行救援時的信號會受到嚴重的影響，其信號傳輸的距離也受到限制，僅在小范圍的救援中適用，在其他復雜的情況下不能發揮出良好的作用。近年來，通過對消防救援的相關技術進行改進，使得消防救援工作能夠順利開展。例如，采用基于4G的對講系統，它可支持集群業務，并對通信質量保障和通信距離進行改善，但在實際中發現它需要網絡技術進行全面覆蓋，在山地、地下等信號薄弱的地方或者已經發生了嚴重的災害導致通信已經中斷的環境下，消防救援工作人員之間只能依靠PDT對講機，聯系和溝通效率受到了一定的影響，不能更好推動消防救援的順利進行。

2.標準規范不統一。在新引入的寬帶消防救援設備中，都是采用或引入不同通信協議，每種都有相對應的系統，有基于COFDM的圖傳系統，有基于WIFI網橋的中繼系統，有基于LTE的自組網系統，有基于微波的直通系統等，需要投入更多時間、資金來對其系統進行優化完善。在實際救援工作的開展中，要配備各種裝置和不同的人員進行溝通和協調，不利于救援指揮和救援工作的順利進行，設備形態不統一、使用方式不統一、無法互聯互通，給消防救援一線工作人員帶來了較大挑戰，加大了救援工作的難度。

3.演進擴展能力不強。缺乏統一標準帶來的問題就是缺乏統一的基礎平臺和互聯互通的能力。無法建立對災害的感知、預防和監控，比如消防水源監測體系、電氣火災監控體系等眾多子監控體系，這一體系可以為消防救援工作提供便利。現階段，消防救援工作開展最大的阻力是：之前的消防監測系統沒有辦法實現實時監測，而且檢測出的數據沒有辦法進行實時更新。因此，加強技術應用和網絡信息的完善是消防救援工作高效開展的新需要。

2.2現實需求

社會經濟的不斷發展，人們的社會活動不斷在擴展，正因如此，不同形式的災害事故和不同規模的事故頻發，為消防救援工作提供了更高的難度。這也對相關的救援設備和體系提出了新的要求。一方面災害防控的需要，建立起智能感應、自動抓取和識別和計算使用，傳遞出基礎信息，包括消防設施狀態、生命體征狀態，對無人值守的森林、礦區等進行環境監測和監控，最終實現災情感知和風險預測。其次，消防遠程監控系統主要包含多種監控體系，大多常見的有火災報警監控體系、消防水源監測體系、電氣火災監控體系、消防設施巡查體系、消防生命通道視頻監控體系等，這些監控體系很大程度上給消防救援工作帶來了極大便利。在現場應急通信上，語音業務是基礎，各類視頻、數據業務的應用是應急通信業務的典型特征，因此在無線通信系統需要實現多媒體調度提供語音、圖像、視頻等多媒體業務，實現應急現場各部門（編組）內和部門（編組）之間的快速信息溝通。

三、5G通信技術應用與消防應急的優勢與難點

3.1優勢特點

1.網絡優勢。5G相對于前幾代的通信技術來說，克服了在4G時期的網絡延遲和數據傳播速率，新的5G技術具有高速率、高容量的特點。5G網絡具有極高的網絡通信速度，能夠為5G用戶享受到極速的瀏覽體驗，能夠讓用戶在辦公中提高工作效率。5G在理論速度上高達20 Gbps，其數據速率比4G和4G LTE高出幾個數量級。5G不僅提供了更高的速度，還有一個重要的特征是低延遲。將5G技術運用到消防救援及防控工作中，能夠為消防救援工作及時提供高效率的數據，同時也能夠為日常消防救援工作提供優質、便捷的服務。降低了建網成本，快速推進消防救援信息化建設。

2.覆蓋優勢。在消防防控中，由于視頻監控和傳感設備比較多，對網絡的覆蓋情況要求更高。5G的網絡密集性增加宏基站外天線設置的數量，提高了系統容量和靈活性，在室外的情況下，提升了各節點間信息交互的效率以及準確性。5G室內分布采用數字化室分方案，在大帶寬方面進一步發揮出了5G多天線的優勢，給室內覆蓋提供極高的容量和海量連接能力;5G多天線技術能夠很好的實現對空覆蓋，便于實現無人機高空檢測和實時救援作業，利用5G通信技術全網覆蓋能力，能更好滿足其實際需求，對于消防防控和實際救援有重要作用。

3.頻率優勢。技術不斷發展，5G通信可大幅提升傳輸速率，實現了高頻傳輸技術。高頻段網絡覆蓋范圍可控性高、網絡間干擾少和可用頻譜資源更多，非常便于消防應急基于自身部署專用的局域性網絡。為了保持通信效率和質量，對設備進行微型化革新，這就使得很多傳輸設備的體積更小，同時能耗更低。

4.演進優勢。D2D網絡直通是應急通信必不可少的能力，目前國內只有PDT、Tetra等窄帶直通對講，而在現場救援中，寬帶的直通需求也非常迫切，寬帶數據、視頻直通能力對現場救援的效率提升會有較大的作用，4G LTE ProSe初步提出了D2D模式，但無法商用，5G標準在這一部分將有望完善、商用應用優勢。而且，5G不僅僅是通信技術，5G其實實現了通信技術向通用技術的華麗轉身，圍繞5G網絡可以實現大數據、邊緣計算和人工智能的多方面的演進和應用。，

3.2應用難點

1.產業鏈不夠成熟。在消防救援工作中，從中央到地方各級還沒有制定關于消防通信數據標準、數據收集和研發技能的一致規范與要求，各地區還沒有對消防應急通信網絡建設進行部署規劃，使得在前期對信息化數據的收集工作開展較有難度，5G通信技能在消防救援工作尚沒有做好充足的準備工作。

2.技術復雜度較高。實現消防救援實戰化展示逐漸成為各級消防指揮中心的硬性指標，這也是國家消防部門對消防指揮的要求。5G通信系統能夠滿足消防救援的實戰化需求，它能夠支持的方面主要包含采集地理信息、可視化指揮作戰以及大數據策劃等功能。但因為我國5G通信技術起步較晚，從2019年到現在，5G通信還處于探索階段，未能全方位實現覆蓋，這也導致在實際操作的過程中，5G通信技術還不能滿足消防系統的需求。同時，高薪技術型人才也無法對日常消防系統進行穩定維護。 因此，5G通信技術的擴展還需要等它發展成熟后，讓5G通信技術能夠發展的更加完善。

3. 5G技術引入不統一。5G系統已經逐步進入到我國一線城市，并且還以此建立了城市物聯網消防遠程監控體系。這一體系的建立能夠為城市消防事故的實時檢測提供便捷服務，但在我國二三線城市還未能實現5G通信技術的全面覆蓋，這些城市對于5G 通信技術的接納程度也是有限的。主要影響二三線城市5G通信技術建立的因素有：推行5G通信技術時間較晚、高端技術人才的引進也比較難，基于這些條件下，二三線城市還受到地理位置因素的影響，對一些地下建筑、山地還有偏遠村落來看，無法很好的實行遠程監控體系。在這些二三線城市實行5G通信技術，不僅要考慮信號屏蔽等技術問題，并且還要考慮到民眾接納度的問題。如果5G通信技術的引入實現不了各方面因素的統一，那么也無法很快的建立實時監控體系的互聯。

四、5G通信技術在消防領域應用場景展望

4.1隊伍管理數字化

現階段，人們對于消防工作的認識越來越深刻，科學技術的不斷發展，需要消防指戰員不僅要保護人民的財產生命安全，同時，也需要對消防人員自身的安全以及生活提供更加優質的保障。如數字化營區：通過5G通信及傳感器技術實現供水、供電等進行實時監測，保障消防指戰員的基本生活問題。還可利用數字化崗哨和營區監控系統，加強對營區人員管理和物資管理。

4.2救援實戰高效化

4G通信技術轉換到5G通信技術，能夠很大程度提升實時數據傳輸的速度，能夠為各級消防指戰員提供更加有效科學的決策依據。傳統的PDT受到基站建設數量的限制，尤其是在通信交界處時常會出現信號較弱或者盲區現象。隨著5G通信技術的不斷完善，5G公網集群能夠實現窄帶對講的空白。這一技術的提升，能夠保證在消防救援的過程中，各級消防指戰員都能夠保持通信順暢，快速的實現上級命令的執行和傳遞，同時下級的問題反饋和事故現狀能夠第一時間向上級反映，切實提高消防救援工作的效率，保證人民的生命財產安全。

4.3消防執法規范化

消防工作神圣而光榮，在日常消防救援工作中，很多優秀的消防指導員在救援中獻出了自己寶貴的生命。傳統的執法記錄儀通常都是單機版，存在很多后期人為因素的影響。5G網絡執法記錄儀運用在日常消防工作中，不僅能夠實現本地存儲備份，還能夠幫助消防指戰員在執法過程中，將執法情況進行實時公開，接受各級監察部門的監督和人民群眾的檢查，對消防執法的透明工作進行提升。同時，能夠保證社會火災的全面預防，科普消防知識，維護轄區的消防穩定。

4.4救援實戰科技化

在滅火救援過程中，隨時可能會發生各種突發和意外事件，對消防救援人員的生命安全造成嚴重威脅。因此，在救援實戰中我們可以利用5G通信、夜視、傳感器、AR及設備耐高溫技術，為消防人員打造智能穿戴設備，對消防人員生命體征狀況進行實時監測，并及時傳輸給場外指揮人員，方便其對救援現場的狀態進行判斷，保障救援人員自身安全。

參? 考? 文? 獻

[1]趙雨昕，孫鵬舉.淺談5G技術在消防救援隊伍信息化建設中的應用[J].數字通信世界，2019（4）：37.

[2]萬露.5G通信技術在陸軍通信中的應用[J].軍事文摘，2019.