具有光纤信道的救生照明线装备研发实践

王佩青

（江西省消防救援总队，江西 南昌 330009）

1 研究背景

在地下、建筑内部灭火行动中，消防救援人员与外部现场指挥部的通信联系一般依靠无线电台联络，但地下、建筑内部情况复杂，对无线电波有屏蔽和干扰，通信效果差，且不稳定。为保证通信畅通，需要架设中继，或是铺设光缆、通信电缆等通信线路。

而因普通照明电路被切断或损坏，消防救援行动中，侦查首攻人员进入地下、建筑内部等区域时，需从入口处开始沿搜索进入路径铺设一条“消防救生照明线”[1]，这条“消防救生照明线”既能为侦查首攻人员提供照明，又能在发生紧急情况时，保证侦查首攻人员顺着“消防救生照明线”安全撤退，还能为后续增援人员进入现场指路。

为解决地下、建筑内部与外部现场指挥部的通信联系难题，探索研发一种“通信型救生照明线装备”，让“消防救生照明线”同时具有“光纤传输通道”，将“信息传输通道”与“消防救生照明线”合为一体。既保证了救生照明，又实现地下、建筑内部与外部的稳定可靠的数据、语音和图像传输。

2 研发实践

装备的详细研发探索如下。

2.1 总体结构

本装备为一种具有光纤信道的消防救生照明线设备，总体结框架构图如图1，包括通信型救生照明线单元[2]、发光驱动电源、光纤收发单元A、光纤收发单元B、光纤跳线A以及光纤跳线B。

图1的标注为：11-通信与救生照明复合线；12-前端接盒；121-光纤连接器接口A；122-电极连接接口；13-绕线盘[3]；131-盘芯；132-端板A；133-端板B；134-摇柄；135-线盘支架；14-线盘端接盒；141-光纤连接器接口B；21-整流稳压电路C；22-发光驱动电路；23-充电电路C；24-电池C；25-输出接口；3-光纤收发单元A；31-光口A；32-电口A；33-光纤收发电路A；34-整流稳压电路A；35-充电电路A；36-电池A；41-光口B；42-电口B；43-光纤收发电路B；44-整流稳压电路B；45-充电电路B；46-电池B。图中未画出采用现有通用技术的绕线盘的摇柄和线盘支架。

图1 通信救生照明线设备的总体框架架构

2.2 通信型救生照明线单元

通信型救生照明线单元组成示意图如图2，由通信救生照明复合线、前端接盒、绕线盘、线盘端接盒组成。绕线盘包括盘芯、端板A、端板B、摇柄、线盘支架等组件；端板A、端板B固定在盘芯两端，线盘端接盒和摇柄固定在端板A上。

图2 通信型救生照明线单元组成示意图

如图1所示，通信救生照明复合线一端，接入固定在前端接盒12，并分别将通信救生照明复合线中的光纤A和光纤B连接到光纤连接器接口A 121，将导线电极A和导线电极B连接到电极连接接口122；通信救生照明复合线的另一端，先固定于绕线盘的盘芯紧靠端板A处，之后穿过端板A，再接入固定在线盘端接盒14，并将通信救生照明复合线的光纤A和光纤B连接到光纤连接器接口B 141。

2.3 通信救生照明复合线

通信型救生照明线单元的重要组成部分为通信救生照明复合线，救生照明功能采用电致发光线实现，具有轻盈、低耗电特点，信息传输功能采用光纤实现，两者均可弯曲，緾绕。

通信救生照明复合线的结构如图3所示，导线电极A布设在通信救生照明复合线的中心轴线位置，光纤A和光纤B平行分布于导线电极A两边；导线电极A、光纤A和光纤B由绝缘层包裹，绝缘层的外表喷涂一层电致发光材料形成发光层，发光层的外表覆盖一层透光导电层，透光导电层外表螺旋状缠绕导线电极B，导线电极B外包裹一层透明保护层。

图3 通信救生照明复合线结构图

2.4 发光驱动电源

发光驱动电源，由整流稳压电路C 21、发光驱动电路22、充电电路C 23、电池C 24、输出接口25组成，为保证能在救援现场独立使用，发光驱动电源设有电池和充电电路。

如图1所示，发光驱动电源的工作原理及工作过程为：外接交流或直流电源经整流稳压电路21处理后分两路，一路给发光驱动电路22供电，发光驱动电路22产生发光驱动电源由输出接口25输出，在通信救生照明复合线11的导线电极A、和导线电极B之间施加发光驱动电压，使电致发光材料发光层发光，并通过调节发光驱动电压的波形，控制常亮、频闪等发光方式；另一路经充电电路23对电池24进行充电，无外接电源时，充电电路23能控制电池24进行供电。

2.5 光纤收发单元

光纤收发单元A，由光口A 31、电口A 32、光纤收发电路A 33、整流稳压电路A 34、充电电路A 35、电池A 36组成；光纤收发单元B，由光口B 41、电口B 42、光纤收发电路B 43、整流稳压电路B 44、充电电路B 45、电池B 46组成，为保证能在救援现场独立使用，光纤收发单元设有电池和充电电路。

如图1所示，光纤收发单元A 3的工作原理及工作过程为：外接交流或直流电源经整流稳压电路34处理后分两路，一路给光纤收发电路A 33供电，光纤收发电路A 33将光口A 31与电口B 32的光电信号进行光电互转；另一路经充电电路A 35对电池A 36进行充电，无外接电源时，充电电路A 35控制电池A 36进行供电。光电收发单元B和光电收发单元A的结构相同。

3 系统连接和工作模式

3.1 通信功能连接与工作模式

如图1所示，通过光纤跳线A，将前端接盒的光纤连接器接口连接到光纤收发单元A的光口A；通过光纤跳线B，将线盘端接盒的光纤连接器接口连接到光纤收发单元B的光口B，经光纤收发单元A和光纤收发单元B实现光电信号互转，在电口A和电口B两端可用电信号通信，方便目前大部分IP数据及音视频设备直接使用，为地下、建筑内部等灾害救援现场与外部现场指挥部提供稳定可靠的高带宽通信通道。

3.2 救生照明功能连接与工作模式。

如图1所示，发光驱动电源2的输出接口25与前端接盒12的电极连接接口122连接，为救生照明的电致发光提供驱动电源，并控制常亮、频闪等发光方式。

4 探索成果

本装备的应用场景如图4所示，在现场和前方指挥部部署“具有光纤信道的救生照明线设备”，通过“现场有/无线接入网关”和“前方指挥部有/无线接入网关”将现场与前方指挥部网络互联。现场的视频、语音和数据均可实时稳定可靠地传送到前方指挥部，通过前方指挥部传输到支队、总队、消防救援局和应急管理部指挥中心。

图4 应用场景示意图

该装备将“信息传输通道”与“消防救生照明线”复合为一体，在不损失现有“消防救生照明线”的便携性、不增加太多成本，并且不改变原工作模式的前提下，实现“信息传输通道”和“消防救生照明线”一体化同步布设，保证消防首战力量一进入现场，就能在现场与前方指挥部之间建立起高带宽通信信道，保证数据、语音、图像高速可靠传输。“消防救生照明线”铺设到哪，“信息传输通道”同时也部署到哪，甚至可以边铺设，边进行通信。

通过一个“通信型救生照明线单元”的“前端接盒”与另一个“通信型救生照明线单元”的“线盘端接盒”用“光纤跳线”连接，可将多个“通信型救生照明线单元”进行串联，以灵活方便地增加通信距离，同时兼顾便携性。该成果已获国家专利，专利号：202122649985.9。