消防應急通信中的跨網絡協同管理與故障處理系統設計

胡 琦

（浙江省消防救援總隊，浙江 杭州 310000）

0 引 言

跨網絡協同管理能夠整合不同網絡資源，實現異構網絡之間的互聯互通，從而擴大通信覆蓋范圍，而故障處理技術能夠在通信網絡出現故障時，迅速定位并修復故障，保障通信網絡的持續穩定運行[1]。跨網絡協同管理和故障處理技術的研究和應用，對于提升消防應急通信能力，保障人民生命財產安全具有重要意義。

1 消防應急通信概述

高層建筑的規模龐大、功能復雜及人員密集，危險源眾多，一旦發生火災，人員疏散和火災撲救將面臨巨大的困難[2]。為保證火場救援人員有條不紊地進行組織和展開救援工作，確保人們自身能夠安全撤離，讓城市消防救援工作更加有效和高效，需要構建一套完善的通信調度系統和機制。

2 跨網絡協同管理技術

跨網絡協同管理是通過整合不同通信網絡（消防一級網、二級網、三級網等）的資源，實現各級消防部門之間、消防部門與其他應急部門之間的協同通信。跨網絡協同管理利用網絡整合技術，將不同通信網絡（有線通信、無線通信、衛星通信等）進行有機融合，形成一個統一且高效的通信平臺。跨網絡協同管理與故障處理系統（Cross-network Collaborative Management and Fault Handling System，CCMFHS） 是一個綜合系統，結合了網絡協同管理功能與故障處理機制。該系統的主要目標是提高網絡管理的效率，并提升網絡管理的響應速度，從而確保網絡的穩定運行和故障的迅速恢復。在網絡協同管理方面，CCMFHS通過構建一個集中化的管理平臺，實現對多個不同網絡的統一監控與管理，主要包括對網絡設備、鏈路及應用的全面監控，以及對網絡流量的實時分析與優化。借助協同管理技術，該系統能夠自動識別并解決網絡中可能存在的問題，進而提升網絡的可用性和整體性能。在故障處理方面，該系統利用先進的故障檢測與診斷技術，以便快速且準確地定位故障源。一旦檢測到故障，CCMFHS 就會立即觸發相應的處理流程，針對消防應急通信中信道資源緊張的問題，采用信道分配技術，動態分配信道資源，實現各級消防部門之間、消防部門與其他應急部門之間的數據共享，如火場情況、救援力量分布及救援物資調配等關鍵信息數據，幫助指揮人員全面掌握火場情況，做出科學決策。各級消防部門可以實時獲取火場情況數據，指揮人員合理調配救援資源，提高救援效率。

3 故障處理技術

消防應急通信利用先進的故障診斷工具和技術，能夠快速準確地定位通信故障的原因和位置。針對不同類型的通信故障，制定相應的快速恢復方案。詳細記錄通信故障的發生時間、地點、原因及處理過程等信息，形成完整的故障記錄數據庫。

制定詳細的故障處理流程圖和操作指南，明確各級消防部門在故障處理中的職責和任務。使用跨區域增援作戰超短波通信頻點滅火指揮頻道頻道，組建跨區域增援作戰二級指揮網，常規信道分別存儲公安部指定消防部隊跨區域滅火救援專用頻點和市公安局多警種聯動專用頻點，以實現滅火指揮和資源協調的高效性與緊密合作。

在應對森林火災、大型火災或其他重大突發事件等緊急情況時，跨區域通信網絡為各級消防部隊提供迅速、準確的指令發布，并及時傳遞信息。

公安部指定的消防部隊跨區域滅火救援專用頻點，確保不同地區之間的信息互通，協助遏制火災蔓延。而市公安局多警種聯動專用頻點的設立，可以更好地實現各級公安機關的緊密配合，增強應對突發事件的整體協同作戰能力。

4 跨網絡協同管理與故障處理系統設計與實現

4.1 系統需求分析

在消防應急通信中，跨網絡協同管理與故障處理系統需滿足跨網絡協同管理的需求，即能夠整合不同通信網絡的資源，實現各級消防部門之間、消防部門與其他應急部門之間的協同通信[3]。該系統需要具備故障處理功能，能夠快速準確地診斷通信故障的原因和位置，并采取相應的恢復措施，確保通信的連續性[4-5]。系統具體需要滿足功能如下。一是實現跨網絡協同管理，提高指揮效率；二是實現故障快速診斷與恢復，保障通信暢通；三是具備預防性維護功能，降低故障發生概率；四是提供完善的數據支持，為故障預防和處理提供有力依據。

4.2 系統架構設計

根據所述需求，文章設計了一套跨網絡協同管理與故障處理系統，具體架構如圖1 所示。該系統采用分層架構，包括數據層、應用層以及展示層，具有可擴展性和可維護性。

圖1 跨網絡協同管理與故障處理系統

數據層負責存儲和管理通信網絡的各類數據，如網絡拓撲、設備狀態及通信記錄等；應用層提供跨網絡協同管理、故障處理及預防性維護等功能；展示層通過可視化界面展示系統的運行狀態和處理結果。在系統架構設計中，充分考慮系統的可擴展性和可維護性。通過模塊化設計，各功能模塊之間相對獨立，采用開放的接口標準，支持與第三方系統集成和對接。

4.3 跨網絡協同管理與故障處理系統實現

在系統實現階段，將整合模擬廣播系統和基于網際互連協議（Internet Protocol，IP）的廣播系統，以確保融合通信系統能夠根據實際需求提供適當的接入方式。該舉措旨在實現系統的無縫集成和高效運行，以滿足用戶多樣化的通信需求。采用遠端廣播接入網關接入，再通過IP 網絡或內部專網接入融合通信系統，支持高清多媒體接口(High Definition Multimedia Interface，HDMI）安卓（Android）系統的智能終端接入無人機視頻，實現無人機飛控器定位。消防應急通信中的跨網絡協同管理與故障處理系統數據如表1所示。

表1 消防應急通信中的跨網絡協同管理與故障處理系統數據

IP 廣播系統通過遠端廣播接入網關接入，利用IP協議進行傳輸，傳輸距離較長，故障自恢復能力較高。消防應急通信中的跨網絡協同管理與故障處理系統的實現，是確保消防部門在緊急情況下能夠高效和準確地傳遞信息的關鍵環節。該系統需要整合不同網絡資源，實現跨網絡的協同管理，同時能夠在短時間內建立穩定的通信連接，實現音視頻數據的實時傳輸和共享，當發生通信故障時，系統能夠迅速切換到備用通信鏈路，確保通信的連續性。

5 試驗與結果分析

5.1 試驗設計

搭建一個涵蓋火災探測器、報警控制器、備用電源以及通信接口等關鍵組件的消防應急通信系統模擬環境。針對消防應急通信系統可能出現的故障，如探測器故障、電源故障及通信故障等，分別進行模擬，并設計相應的故障處理方案。具體試驗流程如下：首先，按照預設方案模擬故障；其次，觀察系統反應，記錄故障現象，并根據處理方案處理故障；再次，觀察系統處理效果，記錄處理時間和處理結果；最后，重復以上步驟，進行多次試驗，以獲取更可靠的數據。

5.2 試驗結果分析

跨網絡協同管理與故障處理系統模擬試驗數據如表2 所示。

表2 模擬試驗數據

在兩次模擬的探測器故障中，跨網絡協同管理與故障處理系統均能夠準確識別并顯示故障。第一次是探測器無響應，處理時間為60 s，結果是成功排除故障并恢復系統正常。第二次是探測器誤報，處理時間為75 s，結果是成功校準探測器并解決誤報問題。在模擬的電源故障中，系統同樣能夠準確顯示電源故障。處理方案為檢查電源線路并手動切換備用電源，處理時間為45 s。在兩次模擬的通信故障中，系統均能識別并顯示通信故障。第一次是通信中斷，處理時間為30 s，結果是成功修復通信故障并恢復系統通信正常。第二次是控制器與上位機通信失敗，處理時間為90 s，結果是成功配置通信參數并恢復通信。通信故障處理方案有效，但是處理與上位機通信失敗故障的時間較長。

模擬試驗表明，消防應急通信系統在探測器故障、電源故障及通信故障方面均具備有效的故障處理能力，平均處理時間分別為67.5 s、45 s、60 s，說明系統在故障發生時能夠迅速響應。

6 結 論

經過深入研究和細致分析，針對探測器故障、電源故障及通信故障等常見技術問題，制定了相應的故障處理方案。為確保這些方案的可行性和實用性，進行模擬試驗，結果顯示，這些故障處理方案在實際操作中表現出良好的效果和穩定性，有效應對各類故障問題，確保探測任務的順利進行。通過優化網絡間的信息傳輸和資源共享機制，國內消防隊伍將能夠進一步提升消防隊伍整體效能和應對復雜情況的能力。