數字化技術在消防通信中的應用研究

王健宇 胡赫

摘要：面對復雜的消防通信需求，消防部門應根據當前形勢的發展要求，合理引入先進的數字化技術，構建全新的消防通信系統。新系統可利用5G通信技術、計算機技術等數字化手段，通過無線通信傳輸音視頻信號，更好地滿足消防通信指揮工作的實際需求。減少各種重大災害造成的損失，推動消防通信向數字化、智能化方向發展。

關鍵詞：數字化技術；消防通信；應用

城市消防作為城市現代化建設的重要組成部分，需要充分關注消防通信規劃。通過利用有線和無線等通信技術和手段，構建現代化、數字化的消防通信指揮系統。在數字化技術的支持下，開展包括災情報警、現場指揮、消防信息綜合管理、訓練模擬等多項工作。加強消防通信的數字化基礎設施，實現消防通信信息資源的共享和利用，以滿足消防通信安全方面的需求。

一、當前消防通信指揮存在的問題分析

（一）通信指揮基礎設施設備不夠齊全

目前，消防隊伍在基礎設施裝置方面存在明顯不足。通常采用對講機、衛星電話、短波收音機等傳統設備進行通信。但這些設備存在兼容性問題，容易受地面密集建筑物和構筑物的干擾，無法快速而準確地定位作業地點以及了解具體狀況。此外，數據傳輸也受到較大的阻礙。這些消防設備基于不同的通信協議，技術標準也不夠統一，因此無法進行縱向擴展和綜合應用。這導致在地理信息集成、可視化指揮、大數據分析等方面存在缺失，并且無法滿足滅火救援現場消防指揮的需求。

（二）消防應急指揮能力不足

消防通信是確保快速準確救援的重要前提。如果現場情況復雜易變，會給消防救援人員帶來極大的威脅。為了解決這個問題，需要建立準確高效的現場消防應急指揮系統。但目前的消防應急指揮能力還存在不足，無法綜合判定現場處置行動的時機和救援方式。消防通信傳輸不及時，無法提供消防應急指揮方案所需的數據支持。對于現場形勢的變化和突發狀況缺乏科學綜合的分析，導致消防應急指揮混亂無序。

（三）消防通信技術滯后

當前的消防通信技術尚存在諸多技術缺陷，這些缺陷限制了無線通信功能的充分發揮，不利于快速準確地進行現場部署和作戰。具體表現為：①無線頻率的分配不均勻，而且可供消防使用的無線頻率相對較少，容易在現場救援工作中出現頻率沖突的情況。②無線通信存在干擾和堵塞現象。例如，一些設備如350兆赫超短波電臺、4G無線圖像傳輸系統、短波電臺等，在工作中會出現信號干擾甚至堵塞，導致無線通信系統失效。③無線通信方式相對單一，救援現場通常使用350兆赫集群對講機、POC對講機、手機等設備，通信覆蓋范圍較窄，不利于及時有效的現場溝通和部署。④地鐵、隧道、地下室等復雜場所的信號較弱，對無線通信傳輸帶來一定干擾。

二、數字化消防通信系統的總體架構

（一）搭建計算機網絡綜合平臺

基于現有的消防通信設備，利用計算機技術搭建消防通信網絡綜合平臺是一種可行的方案。這樣的綜合平臺可以通過多種通信手段協調指揮各個消防隊站，實現各消防站的統一指揮。以下是該綜合平臺的主要部分：①語音通信網絡：利用消防調度程控交換機和電話等有線通信設備進行語音通訊，系統可以自動選擇適當的信道，實現警情的受理和調度。②GPS導航定位網絡：利用GPS、GSM、GIS等技術，實現對消防設備的狀態監視，可以及時有效地調度各類消防車輛，利用車載設備進行信息查詢，提高警情響應的速度。③系統接口：綜合平臺提供多個接口，例如火警電話通信接口、專網報警通信接口、衛星通信接口等，可以利用不同的接口傳輸語音、數據、圖像等信息。

（二）業務子系統模塊的架構

1.警情受理子系統

利用消防用程控交換機接收電話報警，并實時錄音。通過一機雙屏的信息聯動，確保接警席、錄音席、調度席的時間同步。

2.處警子系統

利用無線通信網相關設備進行指揮調度，根據警情的類別、等級、自然環境等因素，制定出動方案，部署現場消防救援指揮技戰術。通過大屏幕投影等設備，動態顯示消防實力、交通要道圖像等信息，靈活顯示消防實力和當前警情信息。

3.消防無線通信子系統

采用無線對講系統進行通信，利用專用信令進行警情報警和現場調度。借助調度平臺的支持，實現數字化自動報警和檢測。

4.消防信息綜合管理子系統

該系統集成了各種消防數據，采用綜合管理的方式，利用中間件和分布式組件技術，深入挖掘和分析常規消防數據、GIS數據信息、模擬演練數據等，為消防信息的綜合管理提供數據支持。

5.數字大屏顯示系統

通過DLP拼接、液晶拼接、等離子拼接等技術，實現動態顯示消防設備信息，災情現場圖像、道路監視圖像和消防站圖像等。

6.視頻會議系統

利用CDMA視頻服務和指揮中心視頻服務器聯網，將災情現場和指揮中心的信息實時轉播，便于可視化指揮和決策。

三、數字化技術在消防通信中的應用實現

（一）基于可視化平臺規劃消防救援路線

利用LoRa無線傳感網絡的優異特性，可以開發一種集無線定位功能與可視化最優路徑規劃于一體的救援決策平臺，該平臺能夠精準定位災情位置，并合理規劃消防救援路徑，實現快速響應。通過LoRa無線傳感網絡的部署，可以在相關區域布置傳感器節點，實時獲取災情位置的準確信息，例如火災或煤氣泄漏等。同時，通過該平臺提供的可視化最優路徑規劃功能，能夠根據災情發展態勢實時調整疏散路線，充分考慮路線的復雜性和出口的多樣性。此外，平臺還能夠提取相關建筑物的環境信息，并將其與網格地圖進行信息圖形的轉換，以優化配置消防資源和獲取最佳的現場疏散路徑。

（二）運用ZigBee技術進行消防員定位

ZigBee技術是一種短距離無線傳感器網絡技術，其傳輸速率為250kbps。利用ZigBee技術，可以獲取消防人員的相關信息，包括體溫、脈搏、呼吸、血壓、體態等。通過在消防員身上配備ZigBee傳感器，可以實時感知消防員的生理特征。當消防員在救援過程中出現異常情況時，ZigBee傳感器會及時發出報警信號，以便其他救援人員迅速做出反應。同時，ZigBee技術也可以準確地定位消防員的位置信息，使得救援行動能夠更加迅速有效。

（三）基于消防GIS系統的智慧消防

基于GIS系統的物聯網技術、云計算和數據分析技術，能夠智能識別消防設備，精準定位并追蹤消防指揮狀況，如消防車輛具體位置、消防車輛移動方向等，實現智慧消防應用。

1.利用GIS平臺高效指揮

利用消防GIS地理信息服務平臺系統可以實現高效指揮和精準測量環境信息，實現一鍵式消防救援。①災情精準定位。基于GIS平臺的指揮中心可以通過點擊地圖上的災情對象，利用地圖定位功能快速定位災情，并自動提取該對象的信息，從而極大地提高隊站接警出動的效率。②災情自動分析。在消防通信救援中，災情分析是關鍵前提，可以利用系統對災情周邊環境和災情具體情況進行分析，以獲取全面準確的信息。通過災情分析，可以獲悉災情范圍內的重點單位、管轄隊伍等相關信息。通過系統自動分析災情的類型、具體物質分類、構建筑物情況、人員被困情況，可以幫助指揮中心更準確地判定災情蔓延發展的趨勢，以便結合災情分析結果，制定相應的消防救援指揮戰術。③救援路線。導航系統在消防救援指揮中起著關鍵作用，而選擇最優救援路線則是其中的核心。當災情發生后，系統可以通過快速建立城市道路的路網圖層，將道路、交叉口、隧道等相關信息納入導航系統。通過這個路網圖層，系統能夠計算出符合特定條件的最優救援路徑。④智能應急救援。利用GIS系統繪制地形圖標和平面坐標，可以搭建智能化應急預案系統，幫助指揮中心快速應對各種災情突發事件，提高消防救援指揮的效率。

2.加強災情事故實時監控

通過24小時不間斷的實時服務平臺進行災情事故監控，安裝遠程監控主機以及通過APP智慧服務平臺進行智能監督，及時獲取消防信息并有效處理消防安全隱患，增強抗災情事故風險能力。視頻監控系統記錄災情事件的變化和發展，為災情調查提供有力證據。

3.注重區域聯防信息化管理

運用智慧消防終端設備查詢消防站資料，進行緊急狀況通告和意見反饋。通過大數字消防監督管理PDA開展消防安全巡視，實施消防區域聯動，實現“智慧消防”應用的全覆蓋。

（四）基于災情風險評估的消防救援站布局

針對當前消防通信救援站點建設總量不足的問題，利用信息技術為消防通信救援提供技術支撐，并引入MATLAB、SPSS等統計分析軟件開展全面災情風險評估，可以切實有效地改善消防通信救援的困境。以下是一些針對優化消防救援資源配置的建議：

①做好災情風險分區。運用聚類分析方法，將災情風險區域進行合理分區。考慮到人口分布、交通情況、地理環境等因素，設定不同災情風險等級的消防響應時間。高風險區域的消防響應時間應更短，而低風險區域可以適當延長響應時間。

②基于GIS優化消防救援站布局。利用GIS技術和相關軟件，建立“定位－配給”模型，根據消防需求、現有消防設施、區域功能等數據進行消防救援站的優化布局。通過模擬分析和搜索算法，確定最佳的消防救援站選址，修正已有站點布局，確保消防救援站能夠覆蓋責任區，合理分配資源，提高救援效率。

③做好數據分析與決策支持。利用MATLAB、SPSS等統計分析軟件，對人口、路網、車流、信息等因素進行綜合分析，輔助制定消防救援資源的優化配置策略。通過數據模型和決策支持系統，綜合考慮各種因素，量化和評估消防通信救援資源的供需關系，提供科學決策依據。

（五）消防廣播遠程控制系統與電話系統的集成

隨著城市建筑的密集化，消防安全成為各單位管理工作的重中之重。為了快速做好災情指揮救援工作，需要增強消防通信功能，利用計算機技術進行消防廣播與消防電話系統的集成，使各樓棟之間能夠及時互通災情信息，快速實現人員疏散和救援。

1.消防廣播遠程控制系統的應用

通過遠程控制系統實現對消防廣播的一體化控制。使用NCX卡作為音頻和控制信號的傳輸接口，通過發送播放控制將音頻信號發送到網絡上，并利用端口電平控制同步傳遞樓層的控制信號。通過計算消防廣播所需數量和設定端口電平變化狀態，實現消防通信一體化廣播和控制功能。

2.消防電話系統

利用總線制災情電話進行通話控制，與總線制災情電話總機配合使用。該系統適用于建筑內火災或緊急情況時的通信需求。通過總線連接，采用DTMF雙音頻控制實現主機與各分機或電話之間的通話。具備總線短路保護、遠程遙控通信和災情信息實時掌握等功能。

3.廣播遠程控制與電話的系統集成

通過消防廣播遠程控制系統與電話系統的集成，實現整體的消防通信控制系統。將總線制電話機與語音網關相連接，通過設置語音網關的IP地址與電話號碼的對應關系，實現主控與各分控之間的電話連接。保持各樓層與分控、主控中心之間的通暢的電話連接，以實現災情信息的快速傳達和救援指揮的及時響應。

（六）運用5G通信技術進行消防指揮

針對當前消防通信效果差、系統融合度不足等問題，引入新型5G通信技術可以為消防救援提供強大的通信支持，快速高效地開展災情指揮救援工作。以下是一些具體的措施和建議：

1.搭建配套的協議標準體系

構建統一標準的消防通信信息體系，制定相關協議和標準，使不同廠商的通信設備能夠互聯互通，實現無縫切換和移動。通過網絡蜂窩體系覆蓋全國，并進行頂層設計，確保全國范圍內通信的協同和統一。

2.配置與5G技術相匹配的通信基礎設施

增加對5G通信基礎設施的投入，配置消防指揮所需的各種設備，如操作平臺、通信指揮車、衛星地面站等。這些設備需要與消防通信信息體系相一致，滿足現場救援指揮的調度需求。

3.搭建科學完善的消防指揮大數據平臺

利用5G技術，建立科學完善的消防指揮大數據平臺。通過大數據和云計算技術，實時采集消防人員、裝備和災情信息，進行災情趨勢分析和預測，為指揮決策提供科學依據。

4.加強通信設備的互聯互通

加強各級消防指揮中心之間通信設備的互聯互通。配置消防通信網絡設備，加強與5G設備的連接，促進消防設備的互聯互通，實現消防通信設備的協同工作。

5.規范消防通信指揮

借助5G通信技術，進行精確識別和定位，繪制災情現場圖，利用單兵圖傳畫面、無人機監控畫面等，實現統一指揮、可視化指揮、動態指揮。加強與通信部門的協作，優化資源調配，提高消防指令控制效率。

四、結束語

綜上所述，針對消防通信對于消防滅火救援指揮的重要性，應深入分析當前存在的問題，并充分利用數字化技術和手段來建立科學完善的消防通信體系。通過配置合理優化的消防通信設備，基于先進的5G網絡技術和基站平臺，能夠實時采集和分析災情現場的數據信息，準確定位消防人員和設備的位置，制定最優的救援路線，并實現統一的指揮和調度，協調各方資源和力量，從而對消防救援任務做出準確預測和研判，保障災情現場救援任務的順利實施。通過構建科學完善的消防通信體系，提高指揮決策的效率，減少誤解和延誤。利用數字化技術實現實時數據采集、分析和傳輸，并充分發揮5G網絡技術的高速穩定的數據傳輸能力，能夠在消防通信中提供更強有力的支持。

作者單位：王健宇 胡赫 伊春市消防救援支隊

參? 考? 文? 獻

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王健宇（1988.04-），男，漢族，黑龍江綏化，本科，研究方向：消防通信；

胡赫（1994.06 -），男，漢族，吉林梅河口，本科，研究方向：消防通信、消防無人機應用。