消防部队卫星通信系统建设中若干问题的探讨

◆幸雪初 彭 玲 周 庆

（湖南省公安消防总队 湖南 410600）

消防部队卫星通信系统建设中若干问题的探讨

◆幸雪初 彭 玲 周 庆

（湖南省公安消防总队 湖南 410600）

全国消防部队卫星通信系统由公安部消防局统一规划、建设和管理，系统网络覆盖全国各省、自治区和直辖市消防总队、支队，是一个有别于现有有线、无线通信指挥网络，具有全局化、全天候、高机动性，能应对各种紧急情况和突发灾害的宽带数字化指挥通信平台。本文笔者结合多年来工作经验，针对消防部队卫星通信系统建设时的若干问题进行总结讨论，提出了自己的观点和思路。

消防应急指挥；卫星通信系统；移动卫星通信

0 引言

卫星通信具有覆盖区域广、不受地形地域限制、传输线路稳定可靠、保密性强等优点，匹配动中通系统，可以真正实现宽带、移动通信的目的，近几年来在公安、消防、水利、人防等国家政府职能部门得到广泛应用，已经成为主要应急通信手段之一，在各种自然灾害抢险救灾中发挥了关键作用。

消防部队是我国现行体制下应急抢险救灾的一支重要力量，如何把卫星通信更好应用于消防应急通信保障也成为目前大家所关注的课题。

消防部队卫星通信系统由公安部消防局统一规划、建设和管理，系统网络覆盖全国各省、自治区和直辖市公安消防总队和支队，是一个有别于现有的有线、无线消防指挥通信网络的，具有全局化、全天候、高机动性、能应对各种紧急情况和突发灾害的宽带数字化指挥通信平台。消防部队卫星通信系统集成了最新的通信、信息、数字处理和大范围指挥技术，是新时期我国消防部队应急通信保障装备的重大发展。

根据中华人民共和国国家安全行业标《准消防卫星通信系统第1部分：系统总体要求》（GA/T971.1-2011），全国消防部队采用VSAT（very small aperturn data terminal）卫星通信系统建立了完整的消防卫星通信系统，公安部消防局建有卫星地面中心站，有统一的网管中心，负责对全国加入消防卫星通信系统进行统一管理和调配，总队建有分中心站，公安部消防局统一租用亚洲卫星资源为全国已经建成的消防卫星应急通信系统提供信道支持，以保障全国消防部队卫星通信应急通信系统的合理规范建设和使用。

近几年来，全国消防部队已完成了公安部消防局、总队、支队级卫星通信系统建设，在部队参与灭火抢险救援应急通信保障方面发挥了重要作用，但由于各种原因，还不能完全适应国家公共、突发事件新形势、新任务的需要，实现在重特大公共事件时，保证公安消防部队垂直的、自上而下的指挥调度通信网络的畅通，提高公安消防部门救援实战通信能力。

当一个公安部消防单位考虑建设一个卫星应急系统的时候，往往会遇到具体建什么、怎么建，选谁来建等棘手的问题。本文结合笔者多年来工作经验，针对卫星通信系统在公安消防部队的建设中若干问题进行总结讨论，重点就公安消防部队新建卫星通信应急指挥系统应该考虑的几个关键问题进行了深入分析和探讨，提出自己的观点和思路。

1 公安消防卫星通信系统的物理表现形式以及建设对象的选择

1.1 消防VSAT卫星系统简介

VSAT是英文very small aperturn data terminal 的缩写，VSAT卫星通信网是指利用大小口径天下的小型地球站与一个大站协调工作构成卫星通信网。通常，可以通过它进行单向或者双向数据、语音、图像及其他业务通信。

全国消防部队卫星通信网是指利用全国消防部队统一的卫星频率资源进行通信的若干个地球站组成的通信网。如图1所示，消防卫星网在规划设计时，就考虑了能根据不同的应用需求，实现星状网络、网状单跳网络和混合网络的不同组网模式。

图1 卫星通信系统和地面网络的接口概况

以省为一个建设单位来考虑，从物理上一般包括部局中心站、省总队分中心站、移动站等三个部分，移动站又包括静中通、动中通、便携站等。一般信息的汇集中心为部局中心站或省总队分中心站。

各个省的公安消防部队新建卫星通信应急指挥系统主要考虑的是各种移动站的建设与使用，本论文主要就移动站建设应该考虑的关键问题进行探讨。

1.2 公安消防移动卫星系统的种类和各自的特点

目前公安消防移动卫星系统主要有三类系统，即便携站、静中通和动中通，三类系统各有各的特点见表1。

便携站：便携站是以方便携带的箱体为载体，由便携式卫星天线、卫星通信设备、业务终端设备及供电等附属设备组成的可搬移式卫星通信地球站，便携式卫星天线又分为手动对星天线、自动对星天线和半自动对星天线。该系统具有操作简便、方便携带、建设成本低等优点，但其功能比较单一，受天气影响大，机动性能差等居多不足，适宜各区、县消防中队、大队在处理应急突发事件时使用。

静中通：静中通是以高机动性的车辆为载体，由静中通天线、卫星通信设备、业务终端设备及其他通信电子设备等组成的可移动式卫星通信地球站。该系统具有使用方便、功能齐全，建设成本适中，但其机动性能不好，只能在静止状态下进行正常的卫星业务通信，适合各消防支队或者总队指挥车来处理固定场所内发生突发事件。

表1 公安消防移动卫星系统主要种类

动中通：动中通也是以高机动性的车辆为载体，由动中通天线、卫星通信设备、业务终端设备及其他通信电子设备等组成的可移动式卫星通信地球站。该系统具有使用方便、功能齐全、机动性能好，能在任何状况下实现正常的卫星业务通信，但建设成本相对于静中通偏高，适合消防总队或者有条件的消防支队用来处理任何突发事件。

1.3 消防部队卫星通信系统的建设内容的选择

消防部队卫星通信系统是以实用、够用的原则来指导系统的建设，以保证系统建设完成后在实际应用中能稳定的达到其设计时的功能和作用。消防部队卫星通信系统建设的内容主要有各省、直辖市消防总队中心站和移动卫星通信系统，省、直辖市消防总队中心站作为全国消防卫星应急通信网的二级中心站，负责本行政区域内消防卫星应急通信站的管理、协调与信息中转；移动卫星通信站主要是负责处置突发事件现场的应急与指挥工作，通过消防部队卫星通信应急通信网实现与网中其他卫星站点的互联互通。因此消防部队卫星通信系统的建设需要根据各自身的定位来进行。大体上消防总队需要配备卫星地面站和移动卫星站系统，而各支队、大队、中队基本上以移动卫星站系统为主，有条件的消防支队也可根据实际情况建设卫星地面站系统。

便携站、静中通和动中通三类系统中，动中通的适应性最强，特别适合消防应急通信的实际需要，几年前，我国动中通天线技术相对不成熟，产品成本相对较高，限制了动中通车的使用，现在动中通天线技术已经成熟，产品成本大幅下降，在此前提下，笔者认为动中通是明知的优选项。

2 公安消防动中通卫星通信系统建设考虑的几个问题

2.1 动中通的几种表现形式和特点

消防系统中车载卫星小站建成什么样，主要取决于系统的功能定位。消防车载卫星小站的建设应当综合考虑信号采集、指挥会商、通过性和乘座舒适性等方面的性能，但他们之间往往又是相互矛盾的。比如要通过性好，底盘的大小就受到一定的限制，进而影响指挥会商功能的设计，“鱼和熊掌不可能兼得”，建设单位必须在其中做出合理的选择。

消防部队卫星通信系统中的卫星动中通系统可以划分为消防通信车、消防指挥车、消防综合保障车三种基本的类型（见表2）。每个类型有自己的功能定位和使用特点，建设单位应该根据当地的实际情况合理选择合适的类型。

消防通信车：该类车的主要用途是在处理突发事件时，尽可能快速地到达或接近事故现场，把现场的图像、语音、数据等信息通过消防卫星通信网络传送到后方的指挥中心，供后方指挥人员第一时间了解事故现场实情，以便做出正确的应急处理决策，信号的采集与传输是这类车主要考虑的问题。所以该类车往往侧重于车辆的道路通过性、以及较强的信息采集的能力，一般用于在处理小型突发事件或者处置现场地点变化频繁的事件。因此通常采用高机动性能的小车做为载车底盘,配备等效口径大于0.8米顶置安装的动中通天线系统组成消防采集车系统,如采用陆地巡洋舰、福特猛禽、丰田坦途等载车底盘和0.85米动中通天线系统。

表2 公安消防动中通系统主要种类

消防指挥车：该类车的主要用途是在处理突发事件时，将指挥员运送至接近事故现场的位置，实现现场的指挥，充当前沿指挥所，同时指挥车还配备其他通讯手段如公网通信、单兵图传、短波通信、集群电台等，以便实现与后方指挥中心实现稳定的视频会议，同时还能采集应急事故现场实时数据回传至前沿指挥所，在通过指挥车卫星或者其他通信手段回传至后方指挥中心，指挥车同时又能指挥事故现场的应急救援工作，一般用于在处理大型或需要长时间现场处理的突发事件。所以该类车往往侧重于车辆的指挥性，需要有现场办公指挥、会商系统、应急通信，因此一般采用大型车底盘来配备大口径的动中通天线或者静中通天线组成消防指挥车系统，如奔驰牵引车、沃尔沃牵引车、MAN（Maschinenfabrik Augsburg Nürnberg，德国曼集团）牵引车、宇通大客车或西沃大客车等底盘和1.2米静中通天线或1米动中通天线系统。

消防综合保障车：该类车兼顾消防采集车和消防指挥车共同的特点，既具备一定的信息采集能力，也具备小型现场指挥和视频协商功能，通信指挥车配备比较丰富的通信手段，如卫星通信、短波通信、单兵图传、公网通信等，既能在行进中与后方指挥中心进行视频协商功能，又能有限的进行现场应急指挥功能，一般用于在处理中小型突发事件或者突发事件事故点位置有小范围转移的事件。所以该类车往往侧重于车辆的指挥性和通信的综合性能，一般采用中型车配备0.9米动中通天线系统组成消防通信指挥车系统，如奔驰816D、奔驰斯宾特、福特E350等底盘和0.85米动中通天线系统。

2.2 动中通的建设对象的确定

消防部队卫星通信系统中动中通的建设可根据系统的功能定位和建设预算的需要进行选择。笔者认为消防部队卫星通信系统的建设的模式可以分为完整模式和实用模式。完整模式主要实用消防总队；实用模式主要实用于各消防支队、大队。

（1）完整模式：消防指挥车+消防通信车

完整模式中，动中通建设主要包括消防指挥车和消防通信车两部分，俗称“大车+小车”模式。系统建设完成后，对于严重的、公众性的突发事件或自然灾害时，需要领导奔赴现场亲自指挥时，就能利用消防指挥车开赴突发事件现场进行应急指挥工作；对于一般的突发事件时，就能利用消防通信车迅速直达突发事件现场采集突发应急现场实时数据以为后方指挥人员作出准确的远程指挥决策。

（2）实用模式：消防综合保障车

实用模式也俗称“中型车”模式。该种模式建设主要是消防综合保障车的建设，系统建设完成后，能利用综合保障车既能将现场指挥人员运送至突发事故现场进行现场应急指挥工作，又能在需要迅速收集突发事故现场情况下第一时间开赴突发突发事故现场进行事实数据的采集与回传。但消防综合保障车的现场指挥功能有限，一般的综合保障车仅能容纳少数的现场指挥人员进行现场应急指挥工作，同时综合保障车的底盘一般采用中型车底盘，因此其通过性能也不如消防通信车，但它兼顾消防指挥和通信采集功能。

3 公安消防卫星通信系统建设单位的选择

3.1 建设单位的类型和特点

目前我国消防部队卫星通信系统卫星车载站的主要包括车量改装部分、卫星天线和终端系统设备系统集成三大部分组成，因此卫星车载站的建设工作很难由一个企业单独进行完成，需要各多家单位共同完成系统的建设工作。卫星车载站的主导建设单位大致也可以分为三类企业，第一类是终端设备集成商为主导，第二类是天线系统供应商为主导；第三类则是以特种车辆改装厂为主导，各类企业在车载站的建设中都有各自的优势，同时又存在不足。下面就对这三类企业为主导进行卫星车载站的建设进行一下对比分析。

（1）终端设备集成商

终端设备集成商具有专业的通信系统集成或者计算机系统集成技术人员，对目前国内主流的卫星应急通信系统、计算机系统和弱电系统比较熟悉，能对国内主流的卫星应急通信系统、计算机网络系统和弱电智能化系统进行售前技术支持、系统集成、故障检测和简单的售后维护。因此，如果终端设备集成商来主导进行车载站的建设就存在若干问题，如车载站的车改设计和改装实施部分就要需要与车辆改装厂来配合完成；卫星天线的安装、调试工作就必要与天线厂家进行密切的配合工作以保障车改部分和卫星天线部分能完全与其他终端系统设备匹配，整个系统设备的售后服务必须由设备厂商来完成。

（2）卫星天线供货商

卫星天线供货商则具有自己的卫星通信天线产品或者代理卫星通信产品，如卫星天线、ODU（out door unit）设备等，这类企业具有相当专业的卫星应急通信技术技术实力，能对目前国内主流的卫星应急通信系统进行售前技术支持、系统集成、故障检测和卫星通信系统设备的故障维护工作，同时也对计算机网络系统和弱电智能化系统进行简单的系统集成和售后维护。因此，如果卫星通信设备供货商为主导进行车载站的建设也会存在若干问题，如车载站的车改设计和改装实施部分也需要与车辆改装厂来配合完成；终端设备的故障处理就必须依靠设备厂商来完成。

（3）特种车辆改装厂

特种车辆改装厂主要优势在于能具有相当专业的车辆改装设计和车辆改装实施的技术人员，能比较合理的完成车辆改装设计和实施任务，同时能根据用户的需求提供比较实用的载车底盘，一般的车辆改装厂在卫星系统、计算机网络和弱电系统集成方面的能力还是比较有限，因此，如果特种车辆改装厂来主导进行车载站的建设也会存在若干问题，如需要卫星通信设备供应商来配合完成卫星通信系统的安装、调试及售后维护工作，需要终端设备厂商来解决终端设备的售后处理问题。

3.2 建设单位的选择建议

卫星车载站的建设是一个系统而复杂的工程，需要多方的配合才能完成车载站的设计、建设和售后服务工作，用户单位在新建车载站时不仅需要从系统方案设计、系统实施等方面考虑，还要从系统的售后服务来考虑由哪类企业来主导系统的建设。因此根据上诉比较，本人建议选择有通信集成能力的天线设备厂商来主导动中通卫星通信系统的建设是比较合适的，这不仅体现在系统的建设方面，也体现在系统运行维护方面。

4 关于电磁屏蔽应当考虑的问题

一辆卫星应急通信车，往往还配备其他通讯手段如公网通信、单兵图传、短波通信、集群电台等，电磁环境是相当复杂的。在具体执行任务的时候，周围的电磁环境更加恶化，因此在建设卫星通信车的时候，笔者认为一定要把电磁屏蔽的问题考虑好。

电磁屏蔽问题应当考虑两个方面，一是提高自己抵抗别人干扰的能力，二是降低自己对别人的干扰水平。

谈到卫星通信车的干扰，往往注意力在卫星的辐射，其实一般卫星通信车的天线辐射由于天线角度的合理设计与控制，一般很难针对人，再说车改的时候一般均设计防辐射层，问题不是很大。这里谈到电磁屏蔽，笔者主要是考虑别的通信设备和卫星设备同时工作的时候，对卫星通信天线的影响。

EMI（Electromagnetic Interference）有两条途径离开或进入一个电路：辐射和传导，信号辐射是通过外壳的缝、槽、开孔或其他缺口泄漏出去；而信号传导则通过耦合到电源、信号和控制线上离开外壳，在开放的空间中自由辐射，从而产生干扰。

对消防卫星车而言，很多EMI抑制都采用外壳屏蔽和缝隙屏蔽结合的方式来实现，大多数时候下面这些简单原则可以有助于实现EMI屏蔽：从源头处降低干扰；通过屏蔽、过滤或接地将干扰产生电路隔离，以及增强敏感电路的抗干扰能力等，EMI抑制性、隔离性和低敏感性应该作为所有电路设计人员的目标，这些性能在设计阶段的早期就应完成。

5 结论

总之，VSAT卫星应急通信系统依托其强大业务通信功能、稳定的通信性能和宽广的实用性，是当今处置灾害事故现场的迫切需求，由此，VSAT卫星通信系统在消防行业得到了广泛的应用，且在消防应急救援指挥领域发挥着重要的作用，为广大人民群众挽回了巨大的生命、财产损失。消防部队卫星通信系统的建设是一项利国利民的工程，所以各建设单位要认真把好系统建设关，让其更好的服务广大人民群众。

[1]武警消防部队信息化建设项目总体实施方案[N]，2009.

[2]全国公安消防部队卫星通信网建设方案[N]，2009.

[3]夏克文.卫星通信[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008.

[4]谢益溪.无线电波传播—原理与应用[M].北京：人民邮电出版社，2008.