森林消防信息化建设中5G 技术的应用

李 安

（哈尔滨市森林消防支队，哈尔滨 150000）

森林消防救援工作要时刻面临不可预测的森林灾害挑战，这主要是因为森林灾害起因的复杂性和发生时间的不可预测性[1]。当森林灾害发生时，不仅会对当地森林的生态环境造成破坏，且由于林地地况复杂多变，地处偏远也会大大提升被困人员的逃生难度，从而极易造成巨大的经济损失。此外，森林资源在维持生态平衡、保护生态环境及维持生态多样性方面均有不可替代的作用，其作为支撑生态系统循环的重要基础，消防安全和救援工作的开展更需高度关注和重视。而充分利用现代化信息技术，加大对森林消防的有序管理，是现行更好防止森林毁于灾害，保护生态环境平衡和多样性的有效手段。

森林消防信息化建设是我国大力开展林业信息化建设和消防救援信息化建设的重要关隘之一[2]。随着多样信息化技术融入，诸如遥感、GIS、GPS、通信和数据库等技术的应用，我国森林消防信息化建设水平有了显著提高，覆及安全稳定的消防通信网络铺设，在能够保障森林消防工作中指挥的精准传达的同时，提升了森林灾害事故应急抢险救援任务时效性。

由此可见，新技术的推广和应用对森林消防工作是十分有益的，但也需要科学合理地将新技术应用于森林消防信息化建设中，选用的新技术要符合实际森林消防工作的特点。5G 技术作为如今最新一代的通信技术，结合遥感、无人机和数据库等技术，不仅可以实现更快速的应急响应速度，也可以提高森林工作人员平时对森林管理的效率，对进一步提升森林消防信息化建设有十分重大的意义。

1 森林消防信息化建设的必要性

消防现代化建设一直是我国消防部队工作的重心，我国的消防系统现代化工作起步于20 世纪90 年代，虽然目前基础网络建设几近实现了全面覆盖，甚至采用专业的消防系统来进行森林灭火救灾方面的技术指导工作也有了部分成功案例，但相较于其他起步较早的国家，我国的消防信息化水平依然存在不足[3]。这主要是消防系统中消防设备等一系列物理设备，与消防数据的信息以及消防网络等一系列虚拟的信息化系统之间有机结合度不高导致的，是现阶段消防信息化建设亟待解决的问题。

相较而言，森林消防领域的传统消防工作信息化建设难度尤为突出，这是由于我国大部分森林区域相较偏远，涉及范围较广，行政管辖交叉，既存在现代化发展水平局限，如上述基础设备与信息化系统有效结合的问题，又存在属地不同导致的信息通信阻塞和管理管辖掣肘，再加上森林消防特有的气候环境等因素影响和可能面临的频发森林自然灾害。所以在实际的工作中，森林消防工作管理难度较大，效率较差，而且实施救援的困难性比较高。因此，加强森林地区的消防信息化建设是非常有必要的，精尖的信息技术应用和统一的设施配备可以有效推进森林消防救援工作的开展，确保指令的有效精准传达，便于对辖属区域全面监管，利于对灾情发展全过程进行数据记录、规律掌握、趋势分析、救援总结和灾情预测，以此促进救援方法的高效选择和应急预案的有效落地，从而减少森林灾害对森林资源的破坏，有效保护我国森林资源。

2 通信技术在森林消防信息化建设中的应用

我国森林消防通信系统依据信息传递方式和基础网络架设的不同，主要分为有线和无线2 种通信形式。其中，有线通信由于稳定的线路铺设，使得其信息传递可靠性较高，通信质量较好，主要受限于基础线路铺设中难易、成本等方面。而无线通信，主要指适用于复杂森林地况的短波通信、超短波通信、卫星通信、移动通信或上述通信的有机组合。其中，单一的通信方式弊端较为明显，例如电离问题限制了短波通信的实际应用；而超短波技术由于绕过率低而不适用于复杂地况；LEO（低轨道）、MEO（中轨道）和GEO（高轨道）等不同轨道的卫星通信系统虽然在可靠性和准确性均有一定优势，但需要地面设置较大的发射功率，制造成本较高，从而影响了其普适性推广；而移动通信相较于上述3类，通信成本低、传输效率高等特点就尤为显现。因此，森林消防通信系统宜采用以数字移动通信网络建设为主体，重、难点或高发地区采用应急卫星通信作为辅助建设，灵活搭配多样的通信方式，在森林灾害预防、监测和救援工作中确保指令传达精确和数据通信稳定。

2.1 通信技术的重要性

随着科学技术的发展与成熟，越来越多的新技术被应用到森林消防信息化建设中，森林消防信息化建设的水平也随着新技术的应用不断提升。例如通信技术、卫星遥感技术、GPS 系统技术、无人机技术和大数据技术等，将这些技术与森林消防相结合，不仅可以快速确定灾情的位置，也可以实现对灾情的快速响应，以及对灾情现场的控制，更可以有效帮助森林工作人员进行森林日常巡逻、森林灾害预防，不断提高森林消防工作的效率。

具备先进的通信保障系统是高效开展森林灾害预防、应急救援及抢险救灾工作的重要支撑。例如森林火灾会比一般火灾更严重、范围更广、更加危机四伏，如若没有一个稳定可靠的通信技术以及通信设备，即使使用的定位设备再精准，也无法将火灾位置和被困人员位置及时准确地传达给消防救援人员，指挥其进行有针对性地灭火和施救，那么将会浪费更多的国家资源，并且对被困人员及救援人员都有巨大的生命威胁。因此，具备一个稳定可靠的通信系统将对消防指挥、消防救援有至关重要的作用。不仅可以减少不必要的人员伤亡和财产损失，而且对消防人员的安全起到有效的保障。

2.2 现有通信网络的短板

在森林消防信息化建设水平不断提升的同时，使用的通信技术也不断提升。目前，森林消防救援队伍使用较为广泛的通信手段有4G 图传设备、350 M 无线对讲系统和PDT 对讲系统等，但上述通信技术对森林消防信息化建设的进一步发展仍然存在着局限性[4]。

首先，不同的通信手段之间存在技术壁垒。这是因为不同的通信方式约定协议标准并不统一，即在采用的信道频域、数据格式和应答方式等方面存在较大差异，而面对复杂的消防实况，现行的消防需求需要消防队伍同时配备搭载不同通信方式的通信设备，这样的方式无疑会造成消防救援工作资源的浪费，增加了消防救援现场沟通和指挥的复杂度，降低了通信系统的可靠性；这样的通信弊端限制了消防救援工作的有效开展，也难以保障受灾群众和消防救援一线工作人员的安全。

其次，现有通信手段的通信效果难以保证。如4G技术由于其通信速度较快，网络频谱较宽，兼容性较好而广泛应用于消防救援的基础通信，但随着实际应用的增多，其弊端也逐渐显现，例如基站与通信设备距离受限、公共网络频点有限、通信制式标准难以统一、有效覆盖率较低和抗干扰能力较弱等，在森林、山地等信号难以覆及或存在信号遮挡的地区使用效果不理想，难以满足消防救援工作的高质量通信需求。所以现阶段消防救援工作所采取的通信系统，主要依托于350 M 无线对讲系统。相对于4G 技术和网络，350 M无线对讲系统的设备传输距离更长、实现的信息通信质量更高，不受限于4G 信号基站的高额架设成本和通信商壁垒，能够较高质量地完成大多数环境下的应急救援指令传递和反馈。然而，在遇到地势复杂程度较高的山地，或者高温、辐射等强干扰的情况时，该系统的稳定程度会因为信号的减弱而呈现明显下滑。同时，该通信系统设备较为笨重，额外增加了消防救援一线工作人员的体力消耗，一定程度上阻碍了消防救援工作的顺利开展[5]。而目前大多采用的基于数字集群技术的PDT 对讲系统解决方案，虽然解决了增设集群基站减低地势阻碍时原有频率范围资源紧张的问题，在一定程度上提高信息通信的距离和质量，但在面对森林内复杂的高低地势阻碍和其他难以预料的强干扰环境时，通信效果依旧不能满足消防救援工作的预期。

再次，现有通信手段存在拓展瓶颈。通信技术及科技日新月异，消防救援的需求也逐渐趋于专业化和多样化，原有的通信技术难以满足现阶段各级消防救援指挥面向大数据时代的多层级网络融合、云数据决策分析、多维度可视化融合和信息图文集成等指挥需求[6]。一线工作人员的前端设备配备和指挥中心系统的整体技术发展，与现有通信技术水平难以匹配，从而导致森林消防信息化建设停滞，首先受通信网络传输容量限制，导致出现一线采集的信息在被高量压缩和还原后出现有效信息大量丢失的现象，这对信息还原提出了更高的技术要求，在增加运算成本的同时，很大程度上局限了消防救援中心对于救援现场的有效指挥工作，造成了消防救援工作的前后端信息不对等，阻碍了消防救援的高效开展。

2.3 5G 网络的优势

5G 是第5 代移动通信技术，相对于原有的移动通信技术具有更快的信息传输速度，以及更高的信号稳定性和兼容性，同时在通信传递过程中，安全性和保密性也有了很大提高。其中传输速度快是其最显著优势。相比4G 网络传输速度，5G 网络传输的速度能达其10~100 倍。就森林消防的发展而言，将5G 网络应用于消防信息化建设，可以很好地发挥5G 通信技术传输速度快、信道容量高、延迟低、可靠性强和多设备连接等特点，可以补全现有通信技术的不足之处，实现对森林的全面监测以及对灾情的快速响应，森林消防的信息化建设进一步完善，让“智慧消防”的实现可成为可能。

3 5G 时代森林消防信息化建设的建议

我国5G 网络建设处于国际前沿，其对于“万物互联”时代的开展和落地作用不言而喻，更快的传输速率意味着更高的响应速度，更广泛的覆盖范围决定了技术应用和拓展的影响程度，更稳定的信息传输水平保障了各行业对于5G 通信技术的基础需求。所以为了满足消防救援队伍在应对各类森林灾害事故的紧迫时效需求和可靠保障方面，5G 通信技术在森林消防信息化建设中的应用和普及迫在眉睫。为更好地实现5G时代下的森林消防信息化建设，作者认为应该从以下几点进行深入探索。

3.1 强化通信人才培养

新技术的成功应用必须要有与之相关的人才。因此森林消防队伍要优化已有的人员配置，不断推动新的人才的培养，组建一支符合森林消防信息化发展需要的现代化的森林消防队伍[7]。

（1）随着相关科学领域的发展，新技术和新方法不断涌现，在岗员工有的可能不能紧跟时代发展的步伐，不能把新的技术及时运用到森林消防的建设中来。因此，森林消防队伍需要不断引进掌握相关技术的人才，并通过培训让其快速适应工作岗位，达到上岗要求，补充森林消防信息化建设工作队伍的人才空缺，提高森林消防队伍的信息化建设水平。

（2）必须加大对在岗员工的技术培养力度。消防信息化建设是一个不断学习、循序渐进的过程。与传统经验不同，新技术发展是快速的，其更新周期更短，随着时间的推移会不断完善。这就需要在岗员工与时俱进，不断地进行学习。只有这样，在岗员工才可以适应森林消防的信息化、现代化建设需求。因此，对于在岗员工，应该多提供相应的培训机会以及外出学习交流机会，鼓励其不断学习，接受新知识，掌握技术的最新发展动向以及最新使用方法，为森林消防信息化建设提供可持续的优质的发展人才。

3.2 加强基础通信网络建设

有了相应的技术人才，与之相匹配的基础设施也应该跟上，让相应的人才有用武之地。

（1）健全5G 通信设备。5G 技术及网络的应用为森林消防信息化建设奠定了技术基础。与此同时，承载5G 通信的设施装备，诸如装配指挥中心控制平台、轻型便携式通讯器等设备的装配也应实现队伍全覆盖，从而完备5G 森林消防信息体系的建设。除了硬件设施和软件平台的落地，应加强专项的5G 设施设配培训，并设有相关的考核环节，有助于全面提高对森林消防信息体系的推广速率和使用效率，从而实现新老技术装备的无缝转型，保障5G 建设后的救援现场与指挥中心之间高质量信息传递，达到5G 技术于森林消防救援中的有效落地。

（2）建立森林消防数据库。森林消防数据库可以对冗杂的森林信息和消防数据进行系统性的动态更迭和媒介存储，在确保信息的实时性、全面性和安全性的同时，促进森林消防工作规范化、标准化、数字化发展。结合5G 技术的传输速度快、信道容量大和安全可靠等特点实现数据的云计算，将庞大复杂的森林消防数据通过云计算强大的能力实现快速的数据分析。这样在森林消防信息化的建设中，就可以不用额外组建一台计算能力强大的计算机，只需要建立数据库，结合5G技术，与外部的强大的计算机相联通，以此减少资源以及财力的消耗。这不仅能扩大信息数据的储存容量，提高信息的入档时长，更便于历史信息调用、比对，将其作为依据有效指导应急救援工作的开展。

3.3 建立高效的指挥体系

建设完善统一的标准、规范的体系以及软件的应用，实现高效的指挥体系，用以解决标准不统一、不规范和消防信息化软件不成熟等一系列消防信息化建设问题。

（1）制定统一的森林消防信息标准。拟定合适的消防通信数据标准、数据采集与技术标准。依托于既定的5G 技术标准，对所属的森林消防机构完成关键装备装配，实现关键通信装备的5G 信号全面覆盖，在物联网的基础架构上实现指挥中心对各设备及现场人员的快速调度和指挥。

（2）建立智能的森林消防调度系统。基于森林消防数据库的动态数据，采用云计算的方式对可能到来的灾害进行预测和智能调度，是保障救援工作的应急响应速率和有效执行的基础。功能完备的综合信息平台建设是其中关键，实现具有云计算功能的信息自动收集、整理、汇总，达到森林应急区域内无阻碍的信息共享和互联互通，通过平台的专家系统和大数据比对下的综合判断，确认属实后，提前向辖管区域发送预警信息，同时点对点向所处该地人员的移动通信设备发送撤离警告，协助安全疏散。

（3）搭建完善的指挥保障体系。应制定融入5G 信息技术及通信装备的森林消防应急预案，并积极开展预案演练，以达到当灾害来临时森林消防救援队伍可完全熟练使用新设备新技术。与此同时，森林消防救援队伍应定期与相关应急救援保障体系所涉及的属地政府、行政部门、通信部门、医疗单位和消防重点单位等联合开展综合性演练，建立紧密的消防应急救援保障合作机制[8]。

4 结束语

5G 技术在森林消防救援信息化建设中的应用是现阶段数字信息化时代的发展趋势，也是有效提高森林消防救援工作应急响应和救援效率的关键。森林消防救援发展应加强适用于5G 基础通信设备等硬件设施和软件系统的建设，满足新时代森林消防救援的信息化需求，提升我国整体信息化建设水平。