消防应急救援通信系统的建设

张 源

近几年，我国各种自然灾害及事故频繁发生，造成了巨大的生命和财产损失，严重威胁着全社会的稳定与发展。消防部队担负着灭火和抢险救援任务，为了更好的履行职责，完善应急救援体系建设势在必行，而其中通信系统的建设起着至关重要的作用。2010年9月8日，公安部消防局在湖南省长沙市召开了公安消防部队卫星通信系统建设暨应急通信保障现场会，总结推广湖南总队卫星通信系统建设试点工作成果。加强应急救援体系中通信系统的建设已成为消防部队迫在眉睫的重大任务。本文就以建立以卫星通信系统为主的应急通信系统就行了探讨。

一.大型灾害事故现场消防通信的特点和任务

大型灾害事故现场的抢险救援一般要跨地区调集消防力量。其主要特点表现为：（1）发生突然，灾情复杂，处置难度大；（2）参战力量多，指挥协调难；（3）灾害现场信息量大，原有通信设施破坏严重，信息上传下达难。

1. 大型灾害事故现场消防通信的特点

（1）需要应急通信的时间和地点具有不确定性

大多数紧急事件都是突发的，时间和地点不可预知，或者只可在有限时间内预知但是来不及做好准备。

（2）常规公众通信网络本身受紧急事件破坏的程度具有不确定性

在破坏性强的紧急事件发生的情况下，例如飓风、地震，公共通信网络设施可能受到损坏而使公众通信网络陷入瘫痪。而另外一些紧急事件虽然也很严重，但对于通信网络没有影响，例如瘟疫等。

（3）应急通信的容量需求的不均衡及不可预测性

紧急事件发生期间，局部出现的大通信流量会造成网络拥塞。同时，通信流向往往是汇聚式的，大量的通信流会指向几个有限的地点，比如 119、120报警中心，更加重了通信的拥塞。这个容量的需求发生是随机的，规模很难预测。

（4）对通信能力的需求的不确定性

在一些地区，可能平时只有语音通信的需求，但是在紧急事件发生期间，可能就有图像、视频通信的特殊需求[1]。

2. 大型灾害事故现场消防通信的任务

在发生大型灾害事故后，救援人员需要利用各类通信手段通报险情和指挥救援。在灾害现场，如果通信不畅，势必会大大延缓救援进度，造成严重后果。因此，建立快速响应、全面高效的应急通信系统已经成为降低灾害损失的决定性因素，这也是消防应急通信的主要任务。

大型灾害事故现场指挥决策及信息传递对通信指挥系统有如下要求：（1）保证救援现场各级指战员之间的通信畅通；（2）保证现场具备有线、无线组网功能，具有GPS定位和计算机辅助信息决策能力，并能保障现场广播和照明；（3）保证与指挥中心进行数据双向通讯，传递音频视频；（4）实现人员、技术装备等资源信息共享，有效形成地域性抗御灾害的整体合力；（5）保证随时调出并共享重大危险源抢险救援预案，对危险源性质、特点、处置对策，周围环境等信息快速采集，为决策提供依据。

二.大型灾害事故现场通信的现状

（1）线路拥挤，堵塞严重

在灾害事故现场，由于话务流向和流量短时间内集中增多，持续大量的呼叫涌入和突发的巨大话务量超过了交换设备的设计极限值，会造成电话内部打不出，外部打不进。GSM、CDMA等移动网络因基站、天线、光缆等设备甚至机房直接被损坏而中断。互联网服务也出现网速变慢现象。

（2）线路破坏，通信中断

地震、泥石流等地质灾害灾区大面积断网的一个重要原因是，公众通信网络在传输过程中大量使用光缆等有线传输，发生这类地质灾害时，光缆等有线传输手段很容易被损坏而且抢修难度很大。不论是架空光缆、地埋光缆还是水底光缆， 在地震、飓风、滑坡等地质灾害面前都异常脆弱。当强震袭来之时，这些地区可能会成为通信盲区。

（3）电力中断，基站瘫痪

这也是引起通信中断的主要原因。通信中断，有一部分原因是通信机房基站断电而引起。虽然一般基站都会有备用的电池系统，但电池仅能维持几个小时。

现阶段，消防部队在灾害事故现场的指挥主要依靠350M无线通讯系统。该系统一般只能进行语音通信，并存在通信半径小、频点资源少、有通信死角、易受环境干扰等弊端。在极端情况下，基站不能正常工作时，较易出现通信盲点、通信障碍甚至瘫痪，使各级指战员在灾害事故现场处理紧急情况时贻误战机。

美国9·11事件充分暴露了大型灾害事故应急救援通信中所存在的问题，对我国有一定的借鉴意义。根据麦肯希关于美国9·11事件报告，在9·11事件中消防通信现场指挥存在以下几点问题：

（1）在多点高强度的灾害面前缺乏统一指挥。通信指挥中心没有发挥其调度指挥、信息互联互通的作用；

（2）近15%集群电话因硬件故障不能使用，近45%的集群电话因网络问题不能开通；

（3）现场人员过度依赖移动电话，而移动电话网络由于受到破坏和线路过度拥挤而无法使用；

（4）指挥中心过去主要依赖地面线路，而9·11发生后地面线路被毁，现场人员与通信指挥中心的联系中断。

三.大型灾害事故现场通信系统的建设构想

畅通、可靠的通信系统是取得大型灾害事故抢险救援胜利的重要保障，在多样化、复杂化的灾害事故面前，单一的通信手段必然难以满足应急救援需要，我们要树立“没有通信就等于失去指挥”和“抢险救援通信先行”的理念，加大通信方面的投入，建立以卫星通信系统为主的应急通信保障体系，同时要整合利用现有的无线集群网、常规网、公共传输网及传统有线通信方式，实现不同系统之间的互联互通。

1. 卫星通信

卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站来转发或反射无线电信号，在两个或多个地面站之间进行的通信[2]。卫星通信该技术发展至今已非常成熟，国外发达国家已经大量应用于消防应急通信指挥中，我国的一些应急救援部门现在也有应用。

2002年2月美国加利福尼亚大火，燃烧面积超过5700英亩，1000多名消防队员参加灭火工作。通过加利福尼亚里林业部的卫星通信系统，协调整个救灾现场的指挥工作，有效的控制了大火的蔓延。

2008年“5·12”汶川特大地震发生后，湖南消防总队派出卫星通信指挥车随抗震救灾分队执行跨区域增援任务，在灾区地面通信设施再到严重破坏的情况下，为抗震救灾提供了有力的通信保障。

2010年7月16日晚18时许，大连新港附近一条输油管道发生爆炸起火。河北省消防总队接公安部命令后，火速调集秦皇岛、唐山、廊坊支队12名消防官兵和3部通信卫星指挥车及3G无线图像传输设备星夜驰援。到达现场后，按照现场指挥员的指令，他们将通信指挥车开上了南部火场的制高点，向河北省消防总队传回现场视频、音频图像，再经省总队传到公安部，为领导决策提供第一手资料。

消防卫星通信系统主要有固定和移动两大部分组成，固定部分主要包括指挥调度中心和卫星地面站，移动部分主要是卫星便携站、卫星通信指挥车（包括动中通和静中通）及其附属设备。到达现场后，卫星通信指挥车主要负责现场指挥、现场图像采集、图像发送，接受指挥中心指令。指挥中心可根据接受到的现场图像进行远程决策，制定最优方案。右图为消防应急指挥卫星通信系统的工作示意图。

消防卫星通信系统可实现以下功能：

（1）在突发事件地域，不受地形、距离等条件的限制，不依赖于原有的通信网络（包括电力）快速构成应急通信网络，现场指挥部和指挥中心可快速建立起通信联络，提供144Kbps-10Mbps的传输速率；

（2）在一个网内可以同时传递语音、图像、数据等信息；

（3）多方位动态图像实时回传至前线指挥部，由前线指挥部再传至指挥中心，支持高清720P直至1080P的视频会议；

（4）兼容传统的模拟集群系统通信、短波通信、程控电话、手机等通信方式，多种通信手段互补。

在全国全面建立卫星通信网络，利用卫星通信手段实现消防应急通信保障“天地一体、固移结合、无缝衔接”，消除通信的“空白点”，满足“全天候、全过程、全方位”的消防通信保障要求，将是今后消防应急通信的发展趋势。

2. 其他辅助通讯手段

目前，消防卫星通信技术在我国应用范围还比较窄，功能也较为单一(大部分只是利用卫星通信的高带宽属性，负责传输高质量的音频、视频流)，没有挖掘高层次的应用。制约卫星通信技术在消防应急通信指挥中应用主要是是经济因素。目前一套卫星通信设备(固定天线、移动车天线、功率放大器和卫星调制解调器)大约需要90万元人民币，一辆通信指挥车上百万，对于中西部一些经济欠发达地区，组建消防应急指挥卫星通信系统的成本相对较高。但是随着我国国民经济的不断增长，经济因素在不久的将来不会成为一个主要的制约卫星通信发展的主要原因。目前，湖南、河北、上海等省市已率先建立起了消防卫星通信系统，其他省份也陆续掀起了建立卫星通信系统的热潮。除利用卫星通信和现有常规通信方式以外，在灾害事故现场还可利用以下通信方式作为辅助和补充。

（1）有线宽带接入方案

如果发生大型灾害事故的区域的电信运营商所使用的有线网络未被破坏，可以利用电信运营商的有线网络与后方指挥中心进行通信。这样的方式具有组网高速、稳定、可靠等特点，可以采用双绞线、同轴电缆和光纤接入。

（2）移动互联网接入方案

目前的移动互联网接入主要有TDSCDMA、WCDMA和CDMA2000三种方式。TD-SCDMA的下行速率可达2.8Mbps，上行速率可达1.6Mbps，WCDMA的下行速率可达14.4Mbps， 上行速率可达5.76Mbps，CDMA2000的下行速率可达3.1Mbps， 上行速率可达1.8Mbps。它们具备以下优点：不受时间和地点的限制，只要有手机信号就可以接入互联网与后方指挥中心进行通信；只要信号能够覆盖到，在行驶中的车辆内也可接入互联网；与卫星通信相比，费用较低，基本上都采用包月或包流量。

图1 消防卫星通信系统工作示意图

（3）其他简易通讯方式

在灾害救援现场，尤其是对无线电波有屏蔽作用的半封闭或全封闭大空间内的通信时，应当合理地利用其他的通信方式以弥补无线通信的不足。

a.可以通过防火阻燃的电缆传播通信信号，再以信宿处的转换信号设备对信号进行转换。

b.可架设有线电话机或通过架设大功率的扩音设备对抢险救援现场进行指挥。

c.对于一些现场，如果烟雾浓度较小或者该场所处于爆炸危险环境内时，可以适当采取简易的通信方式，如手语、旗语和语音信号。这种方式简单、实用而且安全性比较高，特别适用于爆炸危险环境内的通信[3]。

四.结束语

消防应急指挥卫星通信系统是一个宽带网络和广域VSAT网络，能对灾害事故现场进行远程监视、远程遥控、传输数据、双向交互高质量语音和视频，在此基础上，辅以其他现有的通信方式，并加以整合，实现互联互通。各地区可根据本地区消防通信系统的建设情况，结合可能发生的灾害事故，制定针对不同类型灾害事故的通信方式，并加以演练，以便能够在实战时快速有效的建立起应急救援通信保障系统。

[1] 刘云. 重大灾害现场消防应急通信保障方法初探[J]. 灾害学, 2008, 23： 103-104.

[2] 孙学康, 张政. 卫星通信技术[J]. 机械工业出版社, 2006： 25-45.

[3] 孔亚. 如何做好地震灾害现场救援通信保障工作[J]. 管理观察, 2010, (21)： 62-63.