極端災害事故的消防應急通信技術(shù)分析

劉亞東

（茂名市消防救援支隊，廣東 茂名 525000）

1 極端災害消防應急通信現(xiàn)狀

現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展迅速，消防應急通信技術(shù)也隨之得到了發(fā)展，消防應急通信技術(shù)能夠增強在極端災害中的通信能力，提升信息傳遞的效率，將災害帶來的損失降低到最低限度。

當前在消防實踐中應急通信技術(shù)依然存在一些不足，通信技術(shù)網(wǎng)絡暢通性不足，信息傳遞有延時，因此正常的通信交流就會受到影響，還會延緩正常救援的進程。此外在當前消防應急通信的常用網(wǎng)絡中，從整體來看，消防無線通信分為三個等級，一級網(wǎng)為管區(qū)覆蓋網(wǎng)，通常為集群網(wǎng)，此種通信網(wǎng)絡的覆蓋率達到了80%，在消防工作和日常應急通信中扮演著重要的角色；二級網(wǎng)為火場指揮網(wǎng)，通信頻率通常為350MHz，通常由指揮員之間的手持臺和車載臺構(gòu)成，以保障現(xiàn)場指揮部與各指揮員之間的信息暢通，尤其在極端災害事故發(fā)生時，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，當與其他聯(lián)動單位協(xié)同開展救援時，協(xié)同通信也能在這一網(wǎng)絡中實現(xiàn)；三級網(wǎng)為滅火戰(zhàn)斗網(wǎng)，和二級網(wǎng)的通信頻率相差無幾，主要由同一消防中隊或救援小組內(nèi)部人員之間的手持臺構(gòu)成，在極端災害事故發(fā)生時候，能保障各消防救援人員之間、隊伍內(nèi)部之間保持高效的通信暢通和聯(lián)絡[1]。

盡管無線通信網(wǎng)絡在極端災害事故中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，但是由于每個地區(qū)的消防部門技術(shù)體系不一致，相關(guān)的裝備配備水平也不盡相同，因此有時正常的通信網(wǎng)絡并不能得到充足的保證，整合成全國統(tǒng)一的網(wǎng)絡通信仍然需要很長的路要走。

2 極端災害消防通道應急通信技術(shù)盤點

當前，在極端災害發(fā)生時，開展救援工作常常使用的通信技術(shù)包含以下幾種：一是消防無線通信技術(shù)，這種通信網(wǎng)主要由三級組網(wǎng)構(gòu)成，從一級到三級，權(quán)限功能逐漸降低。每一組網(wǎng)對應不同技術(shù)，一級組網(wǎng)主要保障城市各消防管區(qū)和消防指揮中心的通信暢通，消防指揮中心是信息通信中樞，主要負責向下級各消防管區(qū)傳遞通信信息，并指揮整體的消防救援工作，二級組網(wǎng)比一級組網(wǎng)的職能權(quán)限稍低一些，主要保障現(xiàn)場指揮部與各指揮員之間的信息暢通；三級組網(wǎng)主要保障戰(zhàn)斗員和指揮員之間的信息交流。二是短波通信技術(shù)，這是一種遠程通信手段，不但不會受到災害事故直接影響，而且不會受到網(wǎng)絡樞紐等的限制，此外其還具有成本低，使用便捷的優(yōu)點，在遠距離應急通信中應用廣泛。三是衛(wèi)星通信技術(shù)，與前兩種技術(shù)相比，衛(wèi)星通信有較大的優(yōu)勢，不但能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離運輸，而且線路穩(wěn)定，有著較大的通信容量、靈活高效。當線路斷開時，運用此種技術(shù)能夠使通信恢復正常，并保障救援工作能夠如期開展[2]。

3 極端災害事故的消防應急通信技術(shù)分析

3.1 無線同頻同播系統(tǒng)

目前，在消防無線通信中建立無線同頻同播網(wǎng)前景較為廣闊，同頻同播網(wǎng)在一個地域內(nèi)建立多個同頻中轉(zhuǎn)臺，使無線通信網(wǎng)的范圍得到拓展，并保障網(wǎng)絡覆蓋區(qū)通信的暢通與可靠。如圖1所示為無線同頻同播系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。當移動臺A發(fā)射呼叫信息時，同播站1和2同時收到此信號，系統(tǒng)將分別對其進行信號處理，并自動選擇劣質(zhì)信號及優(yōu)質(zhì)信號，并確定主發(fā)同播站，在同播主站接收到的信號傳送到同播中心后，同播中心處理該信號后將其發(fā)向各個同播站，最后同播站對其進行處理，實現(xiàn)同播。

圖1 無線同頻同播系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

在消防應急通信應用中，為了實現(xiàn)全方位輻射與覆蓋，應開展多基站同播，移動臺所處位置也許會受到多方的阻滯，也包括來自不同方向的基站射入信號，在此種情形下，移動臺也能得到較好的通信效果。因此該系統(tǒng)能夠最大化實現(xiàn)消防通信全覆蓋[3]。

3.2 VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)

VSAT為小口徑終端，由于其天線口徑小，具有較為低廉的成本，而且其組網(wǎng)靈活，能夠形成綜合性的聯(lián)合通信網(wǎng)和獨立通信網(wǎng)。而且VSAT通信網(wǎng)的構(gòu)成成分為衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器、主站和VAST小站，小站和主站通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器形成星狀的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，主站的功率較大而且運用了大口徑天線，小站的小天線功率較小，而且口徑也較小，在這種情形下小站和主站能夠依靠衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器互聯(lián)互通。

3.3 衛(wèi)星通信應急模式和無線傳感器網(wǎng)絡

無線傳感器網(wǎng)絡是一種自發(fā)組織形成的無線網(wǎng)絡，通過該網(wǎng)絡能夠敏捷地感知、收集和處理網(wǎng)絡涵蓋區(qū)域內(nèi)感知對象的相關(guān)信息，并將其發(fā)給觀測者。

近年來傳感器網(wǎng)絡得到了飛速發(fā)展，其能夠?qū)崿F(xiàn)靈活組網(wǎng)、遠距離傳送數(shù)據(jù)等功能，而且價格比較低廉，受到了廣泛的歡迎。尤其是這種網(wǎng)絡能夠?qū)θ祟愲y以到達的地區(qū)進行通信與遠程監(jiān)測，當極端自然災害發(fā)生時，能夠進行應急通信；當?shù)卣鸬茸匀粸碾y發(fā)生時，可以運用無線傳感器實時監(jiān)測重災區(qū)域并保障通信，同時為了利用好其具有的相關(guān)優(yōu)勢，應當將其與衛(wèi)星通信相融合，建立一套天地融合的衛(wèi)星傳感器網(wǎng)絡，使其發(fā)揮實際價值。

在衛(wèi)星傳感器網(wǎng)絡中，無線傳感器的主要職能是大面積傳輸檢測到的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，使外界第一時間掌握和了解災區(qū)信息。因此首先應當選好節(jié)點，傳感器節(jié)點將數(shù)據(jù)傳送到地面站，然后通過遠處的檢測主機和衛(wèi)星實現(xiàn)通信，使外界能接收到來自災區(qū)的信息。將衛(wèi)星通信與無線傳感器有效結(jié)合，能夠發(fā)揮出巨大的優(yōu)勢，不但能克服衛(wèi)星通信地面站少的缺陷，還能夠利用傳感器網(wǎng)絡的成本低、靈活性強等優(yōu)勢，能夠深入災區(qū)監(jiān)控災區(qū)的實際情況，并將災區(qū)不同地理區(qū)域之間實現(xiàn)信息交流。

3.4 衛(wèi)星通信與Ad Hoc網(wǎng)絡的應急通信模式分析

Ad Hoc網(wǎng)絡是一種移動網(wǎng)絡，由移動主機組成節(jié)點網(wǎng)絡，任何的兩個移動主機都能在通信網(wǎng)絡輻射的區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)通信交流。除此之外，移動主機還具有路由器職能，如果兩個距離比較遠的主機需要進行通信，可以依據(jù)移動主機的路由職能開始選路，從而有效發(fā)送遠程的數(shù)據(jù)。

一般來說，對于Ad Hoc網(wǎng)絡來說一般具有以下幾個方面的特征：獨立性網(wǎng)絡、自組織或無中心網(wǎng)絡、移動高速條件下的快速組網(wǎng)等，因此Ad Hoc也適應于極端災害下的消防通信應急救援，當發(fā)生極端災害時，如果有限通信設施破壞嚴重且不能正常使用，應當通過Ad Hoc建立應急通信網(wǎng)來進行通信使得救援質(zhì)量得到提升，此外，這種網(wǎng)絡還適用于不發(fā)達或偏遠地區(qū)的通信。

由于衛(wèi)星通信系統(tǒng)覆蓋面積較廣，因此將其運用在消防救援通信中有較強的優(yōu)勢，但是另一方面，當前的衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要傳輸?shù)退僬Z音和數(shù)據(jù)，且主要面對單個移動用戶使用，使用的范圍相對有限，不能覆蓋大量的用戶。移動Ad Hoc網(wǎng)絡是一種擁有很多節(jié)點的自組織網(wǎng)，雖然組網(wǎng)質(zhì)量較高，但其受到外界因素影響較大，用戶量和通信覆蓋面積也相對有限，將衛(wèi)星通信與Ad Hoc相結(jié)合，能夠利用衛(wèi)星通信的優(yōu)勢來拓展Ad Hoc的通信覆蓋范圍，同時也能夠利用Ad Hoc網(wǎng)路的敏捷性特點來提升整體網(wǎng)絡的靈活性。

3.5 完善極端災害事故消防通信技術(shù)的措施

3.5.1 建立重大災害專用網(wǎng)絡

極端災害事故的毀滅性強，其影響的空間范圍較廣，而且一旦發(fā)生處置的難度比較大，需要經(jīng)過長時間的修復才能恢復正常。因此運用消防通信技術(shù)開展救援行動時首先應當建立專門的消防工作體系，并依靠專業(yè)性的通信網(wǎng)絡使救援工作更加便捷順利；與此同時在操作中應考慮到極端災害的特殊情況，構(gòu)建各區(qū)域消防部門的衛(wèi)星車載站，當發(fā)生極端災害時能夠迅速反應做出處理，為消防救援隊提供精準的通信信息；最后還應提升其動態(tài)指揮能力，使得救援工作能夠順利完成。

3.5.2 建立統(tǒng)一的全國衛(wèi)星通信網(wǎng)絡

當前極端災害發(fā)生頻繁，這就給消防應急通信工作帶來了一定的困難，如頻頻出現(xiàn)通信擁擠問題，因此建立全國統(tǒng)一的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡恰逢其時，十分有必要。當發(fā)生危急情況時，只需通過衛(wèi)星通信網(wǎng)就能夠?qū)⑷珖南啦块T緊密地連接起來并提升其溝通協(xié)作效率，使遠程控制與災害現(xiàn)場實現(xiàn)同步協(xié)調(diào)，不但能夠提升危機處理能力，還能夠提升整體協(xié)同作戰(zhàn)水平。在實踐中要使各個消防部門的通信機制實現(xiàn)統(tǒng)一協(xié)調(diào)，衛(wèi)星電話應在其中發(fā)揮重要作用，應使衛(wèi)星電話成為消防工作的一種常用通信設備，不但能保證通信穩(wěn)定可靠，還能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離通信，在現(xiàn)場消防救援網(wǎng)、指揮網(wǎng)和城市消防覆蓋網(wǎng)中，綜合運用衛(wèi)星電話，將這三個網(wǎng)絡有效連接，提升整體的工作效率，并在相互溝通與交流中處理好極端災害事故。

3.5.3 增加消防短波通信網(wǎng)絡

在消防應急通信中，短波通信網(wǎng)絡至關(guān)重要，能夠提升近距離通信的質(zhì)量，尤其在極端災害現(xiàn)場，短波通信網(wǎng)絡更是不可或缺。短波通信優(yōu)勢明顯，不但組成設備簡便，而且有較強的抗干擾能力，有較大的通信容量，這就為現(xiàn)場救援提供了便利，使得消防隊員能夠團結(jié)合作，共同完成救援任務，使得整體戰(zhàn)斗力和凝聚力增強，使得救援工作圓滿完成。在具體的實踐中，還應提升短波通信的使用頻率，切實解決一些現(xiàn)實問題，如通信延遲等，為救援工作提供一個良好的信息交流通道，此外還應注意外界天氣對短波通信的干擾，最大限度地降低天氣原因?qū)Χ滩ㄍㄐ艓淼挠绊懀蛔詈髴袑嵦嵘僮魅藛T的綜合素質(zhì)，使之擁有較強的工作技能，可以在應急救援過程中為指揮部與消防救援人員之間提供一個通信通道。

3.5.4 建設移動消防指揮站

一旦極端災害事故發(fā)生，災害現(xiàn)場就會產(chǎn)生很多的不確定性，如果此時出現(xiàn)指揮命令傳達失誤、救援措施不能及時落實到位等情況，不僅延誤正常的救援進程，還會發(fā)生嚴重的后果。因此為了避免上述情況的發(fā)生，應當及時建立移動消防指揮站，進一步提升指揮能力，將災害帶來的破壞性降到最低，在建設移動消防指揮站的過程中，應當依靠車載系統(tǒng)，使得消防救援通信的過程，如通信組網(wǎng)能力、獲取情報、調(diào)度指揮等實現(xiàn)移動化操作，并緊密配合移動消防指揮站高質(zhì)量高效率完成救援工作，使救援通信工作更加精確高效。通過建設移動消防指揮站，不但能夠提升消防應急通信質(zhì)量,還能夠保障救援工作高質(zhì)量完成，在具體執(zhí)行時，應當使各級消防系統(tǒng)都能重建移動消防指揮站，只有這樣才能使上級消防指令有效地傳達到下級部門，下級部門也能夠及時獲取，使得警令暢通，使整個消防部門在緊密協(xié)作中完成災害救援工作，維護消防安全。此外還應將無人機技術(shù)應用在消防救援應急通信技術(shù)中，無人機能夠起到偵查和精準定位的作用，無人機操作靈敏，容易起降，在很多領(lǐng)域應用廣泛，將其應用于極端災害事故救援中，能夠提升救援效率。當極端災害事故發(fā)生時，尤其是長航時、多用途的無人機能夠發(fā)揮其優(yōu)良性能，能夠到達任何災害多發(fā)區(qū)去探索信息，為救援做充分準備。

4 結(jié)束語

極端災害事故一旦發(fā)生將會帶來災難性后果，因此應當建立便捷高效的消防應急通道。在消防應急救援中，應急通信技術(shù)扮演著重要的角色，消防應急通信技術(shù)能夠提升整個消防救援中的通信能力，從而提升救援質(zhì)量，將災害帶來的損失降到最低。本文首先闡述了極端災害消防應急通信現(xiàn)狀，接著盤點了常見的消防應急通信技術(shù)，最后對消防應急通信技術(shù)進行了精確的分析，并提出了一些完善消防應急通信技術(shù)的措施，不斷提升極端災害事故中的消防應急通信能力，希望能帶來一些現(xiàn)實中的幫助。■