5G通信技术在消防救援工作中的应用展望

鲁志兵 蔡正华

【摘要】    伴随着移动通信技术的不断提升，5G技术已经被逐渐应用于各个领域，应用模式也越发成熟和完善，因此，探究5G对提升消防救援工作效果，支撑消防救援人员快速、高效完成救援任务等方面有着重要的作用。本文在基于5G技术的优势上，并且阐述了消防救援队伍的实际应用，探讨5G技术在消防领域的应用思路，希望提供有益借鉴。

【关键词】    5G通信技术    消防救援    应用

随着通信技术的不断发展，5G通信技術逐步走向成熟，社会将走向物联网时代。消防救援工作是我国社会中重要的一个国民安全保障，通信技术在其日常工作中扮演着重要的角色。在5G到来之前，4G的部分技术已经被应用到消防救援工作，但是在传输带宽方面，在物联网感知方面能力稍显不足。消防救援队伍是各级政府应对和处理灾害事故的主要力量，面对高难度、高复杂的任务要分秒必争。因此，将5G技术用于消防应急通信保障和指挥调度体系，为消防救援工作进行更好地助力。

一、5G通信技术概述

5G即第五代移动通信技能是最新一代蜂窝移动通信技术，是GSM、UMTS、LTE、LET-A 体系的新一代延伸。5G数据传输速率高，网络延迟较低，而且支持更大规模的设备接入，每平方公里接入设备数量达 1000000个以上，可实现理论上的“万物互联”。正是速率高、延迟低、多连接这三大特点成为其较之前几代移动通信技术的突出进步，目前5G 技术被逐步应用于工业互联网、医疗、智能驾驶等领域，同时这三大优势对于解决消防救援领域的通信痛点和瓶颈，具备很好的针对性。

二、消防救援应急通信网络的现状及需求

2.1当前现状

当前，我国采用的是移动卫星通信技术和4G通信技术以及窄带PDT技术来进行消防救援工作和消防指挥工作，但在复杂多样的救援环境下，其技术也有局限性，影响了消防救援工作的顺利开展。

1.通信技术手段较为落后。早期消防救援工作主要采用的是PDT无线对讲机，这种对讲机是利用的一种传统的无线电通信的模式，在消防救援中可以根据实际情况进行功率的调整，直通模式下传输距离为3-10米，在地下和高空进行救援时的信号会受到严重的影响，其信号传输的距离也受到限制，仅在小范围的救援中适用，在其他复杂的情况下不能发挥出良好的作用。近年来，通过对消防救援的相关技术进行改进，使得消防救援工作能够顺利开展。例如，采用基于4G的对讲系统，它可支持集群业务，并对通信质量保障和通信距离进行改善，但在实际中发现它需要网络技术进行全面覆盖，在山地、地下等信号薄弱的地方或者已经发生了严重的灾害导致通信已经中断的环境下，消防救援工作人员之间只能依靠PDT对讲机，联系和沟通效率受到了一定的影响，不能更好推动消防救援的顺利进行。

2.标准规范不统一。在新引入的宽带消防救援设备中，都是采用或引入不同通信协议，每种都有相对应的系统，有基于COFDM的图传系统，有基于WIFI网桥的中继系统，有基于LTE的自组网系统，有基于微波的直通系统等，需要投入更多时间、资金来对其系统进行优化完善。在实际救援工作的开展中，要配备各种装置和不同的人员进行沟通和协调，不利于救援指挥和救援工作的顺利进行，设备形态不统一、使用方式不统一、无法互联互通，给消防救援一线工作人员带来了较大挑战，加大了救援工作的难度。

3.演进扩展能力不强。缺乏统一标准带来的问题就是缺乏统一的基础平台和互联互通的能力。无法建立对灾害的感知、预防和监控，比如消防水源监测体系、电气火灾监控体系等众多子监控体系，这一体系可以为消防救援工作提供便利。现阶段，消防救援工作开展最大的阻力是：之前的消防监测系统没有办法实现实时监测，而且检测出的数据没有办法进行实时更新。因此，加强技术应用和网络信息的完善是消防救援工作高效开展的新需要。

2.2现实需求

社会经济的不断发展，人们的社会活动不断在扩展，正因如此，不同形式的灾害事故和不同规模的事故频发，为消防救援工作提供了更高的难度。这也对相关的救援设备和体系提出了新的要求。一方面灾害防控的需要，建立起智能感应、自动抓取和识别和计算使用，传递出基础信息，包括消防设施状态、生命体征状态，对无人值守的森林、矿区等进行环境监测和监控，最终实现灾情感知和风险预测。其次，消防远程监控系统主要包含多种监控体系，大多常见的有火灾报警监控体系、消防水源监测体系、电气火灾监控体系、消防设施巡查体系、消防生命通道视频监控体系等，这些监控体系很大程度上给消防救援工作带来了极大便利。在现场应急通信上，语音业务是基础，各类视频、数据业务的应用是应急通信业务的典型特征，因此在无线通信系统需要实现多媒体调度提供语音、图像、视频等多媒体业务，实现应急现场各部门（编组）内和部门（编组）之间的快速信息沟通。

三、5G通信技术应用与消防应急的优势与难点

3.1优势特点

1.网络优势。5G相对于前几代的通信技术来说，克服了在4G时期的网络延迟和数据传播速率，新的5G技术具有高速率、高容量的特点。5G网络具有极高的网络通信速度，能够为5G用户享受到极速的浏览体验，能够让用户在办公中提高工作效率。5G在理论速度上高达20 Gbps，其数据速率比4G和4G LTE高出几个数量级。5G不仅提供了更高的速度，还有一个重要的特征是低延迟。将5G技术运用到消防救援及防控工作中，能够为消防救援工作及时提供高效率的数据，同时也能够为日常消防救援工作提供优质、便捷的服务。降低了建网成本，快速推进消防救援信息化建设。

2.覆盖优势。在消防防控中，由于视频监控和传感设备比较多，对网络的覆盖情况要求更高。5G的网络密集性增加宏基站外天线设置的数量，提高了系统容量和灵活性，在室外的情况下，提升了各节点间信息交互的效率以及准确性。5G室内分布采用数字化室分方案，在大带宽方面进一步发挥出了5G多天线的优势，给室内覆盖提供极高的容量和海量连接能力;5G多天线技术能够很好的实现对空覆盖，便于实现无人机高空检测和实时救援作业，利用5G通信技术全网覆盖能力，能更好满足其实际需求，对于消防防控和实际救援有重要作用。

3.频率优势。技术不断发展，5G通信可大幅提升传输速率，实现了高频传输技术。高频段网络覆盖范围可控性高、网络间干扰少和可用频谱资源更多，非常便于消防应急基于自身部署专用的局域性网络。为了保持通信效率和质量，对设备进行微型化革新，这就使得很多传输设备的体积更小，同时能耗更低。

4.演进优势。D2D网络直通是应急通信必不可少的能力，目前国内只有PDT、Tetra等窄带直通对讲，而在现场救援中，宽带的直通需求也非常迫切，寬带数据、视频直通能力对现场救援的效率提升会有较大的作用，4G LTE ProSe初步提出了D2D模式，但无法商用，5G标准在这一部分将有望完善、商用应用优势。而且，5G不仅仅是通信技术，5G其实实现了通信技术向通用技术的华丽转身，围绕5G网络可以实现大数据、边缘计算和人工智能的多方面的演进和应用。，

3.2应用难点

1.产业链不够成熟。在消防救援工作中，从中央到地方各级还没有制定关于消防通信数据标准、数据收集和研发技能的一致规范与要求，各地区还没有对消防应急通信网络建设进行部署规划，使得在前期对信息化数据的收集工作开展较有难度，5G通信技能在消防救援工作尚没有做好充足的准备工作。

2.技术复杂度较高。实现消防救援实战化展示逐渐成为各级消防指挥中心的硬性指标，这也是国家消防部门对消防指挥的要求。5G通信系统能够满足消防救援的实战化需求，它能够支持的方面主要包含采集地理信息、可视化指挥作战以及大数据策划等功能。但因为我国5G通信技术起步较晚，从2019年到现在，5G通信还处于探索阶段，未能全方位实现覆盖，这也导致在实际操作的过程中，5G通信技术还不能满足消防系统的需求。同时，高薪技术型人才也无法对日常消防系统进行稳定维护。 因此，5G通信技术的扩展还需要等它发展成熟后，让5G通信技术能够发展的更加完善。

3. 5G技术引入不统一。5G系统已经逐步进入到我国一线城市，并且还以此建立了城市物联网消防远程监控体系。这一体系的建立能够为城市消防事故的实时检测提供便捷服务，但在我国二三线城市还未能实现5G通信技术的全面覆盖，这些城市对于5G 通信技术的接纳程度也是有限的。主要影响二三线城市5G通信技术建立的因素有：推行5G通信技术时间较晚、高端技术人才的引进也比较难，基于这些条件下，二三线城市还受到地理位置因素的影响，对一些地下建筑、山地还有偏远村落来看，无法很好的实行远程监控体系。在这些二三线城市实行5G通信技术，不仅要考虑信号屏蔽等技术问题，并且还要考虑到民众接纳度的问题。如果5G通信技术的引入实现不了各方面因素的统一，那么也无法很快的建立实时监控体系的互联。

四、5G通信技术在消防领域应用场景展望

4.1队伍管理数字化

现阶段，人们对于消防工作的认识越来越深刻，科学技术的不断发展，需要消防指战员不仅要保护人民的财产生命安全，同时，也需要对消防人员自身的安全以及生活提供更加优质的保障。如数字化营区：通过5G通信及传感器技术实现供水、供电等进行实时监测，保障消防指战员的基本生活问题。还可利用数字化岗哨和营区监控系统，加强对营区人员管理和物资管理。

4.2救援实战高效化

4G通信技术转换到5G通信技术，能够很大程度提升实时数据传输的速度，能够为各级消防指战员提供更加有效科学的决策依据。传统的PDT受到基站建设数量的限制，尤其是在通信交界处时常会出现信号较弱或者盲区现象。随着5G通信技术的不断完善，5G公网集群能够实现窄带对讲的空白。这一技术的提升，能够保证在消防救援的过程中，各级消防指战员都能够保持通信顺畅，快速的实现上级命令的执行和传递，同时下级的问题反馈和事故现状能够第一时间向上级反映，切实提高消防救援工作的效率，保证人民的生命财产安全。

4.3消防执法规范化

消防工作神圣而光荣，在日常消防救援工作中，很多优秀的消防指导员在救援中献出了自己宝贵的生命。传统的执法记录仪通常都是单机版，存在很多后期人为因素的影响。5G网络执法记录仪运用在日常消防工作中，不仅能够实现本地存储备份，还能够帮助消防指战员在执法过程中，将执法情况进行实时公开，接受各级监察部门的监督和人民群众的检查，对消防执法的透明工作进行提升。同时，能够保证社会火灾的全面预防，科普消防知识，维护辖区的消防稳定。

4.4救援实战科技化

在灭火救援过程中，随时可能会发生各种突发和意外事件，对消防救援人员的生命安全造成严重威胁。因此，在救援实战中我们可以利用5G通信、夜视、传感器、AR及设备耐高温技术，为消防人员打造智能穿戴设备，对消防人员生命体征状况进行实时监测，并及时传输给场外指挥人员，方便其对救援现场的状态进行判断，保障救援人员自身安全。

参  考  文  献

[1]赵雨昕，孙鹏举.浅谈5G技术在消防救援队伍信息化建设中的应用[J].数字通信世界，2019（4）：37.

[2]万露.5G通信技术在陆军通信中的应用[J].军事文摘，2019.