消防通信系统中无线通信技术的应用研究

刘华宾，文 艳

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏 南京 210019）

0 引 言

无线电波、电磁波作为特殊的信息载体，具有可复用性、稳定性等多种特征。在无线通信网络中，两端主机元件之间距离须处在网络所允许的通信范围内，且随着网络覆盖面积的增大以及传输需求的增加，远距离节点与节点之间的数据传输行为也会变得越来越频繁。从功能性角度来看，虽然所有无线通信节点都属于暂时性连接节点，但是节点与节点之间的连接关系却可以长期保持相对稳定的状态。将无线通信用于消防通信系统，既能够确保现场情况被实时反馈给指挥中心，又可以保证指挥中心所下达命令被准确传递到火灾现场，对提高救援成功率具有重大意义[1]。

1 基本原理

目前，无线通信系统在技术研发中为达到高速率传输信息的目标，提出构建多输入多输出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）系统结构。该结构能够在不增加带宽的条件下，成倍提升通信系统的容量和频谱应用效率，是新一代移动通信系统必须掌握的关键技术。传输信息流经过空时编码后可以形成多个信息子流，并由多个无线天线发射出去，经过空间信道后，再由多个接收天线获取。多天线接收机运用先进的空时编码技术分别处理这些数据子流，以达到最佳的处理效果。

2 消防通信系统中无线通信技术的应用

2.1 卫星通信

消防通信系统中，主要用到卫星通信的以下2个部分。

（1）甚小天线地球站（Very Small Aperture Terminal，VSAT）。VSAT 通信网由小型地球站、主站共同构成，具有质量轻、构成简单以及体积小的特点，同时覆盖范围极大，可满足实时监控消防现场的需求，增强消防指挥的针对性和有效性。VSAT 通信网可被拆分成转发器、主站以及小站等部分，由主站、小站构成拓扑结构，与消防通信系统契合度极高。其中，主站搭载的天线口径较大，具有发射功率高、接收天线增益/天线噪声温度值较大的特征；小站搭载小口径天线，可经由转发器与主站相连，确保指挥中心能够时刻与现场保持通信，为消防工作有序开展提供先决条件。

（2）动中通。动中通系统结构如图1 所示。该系统主要分为3 个部分，分别是管理子系统、控制子系统以及收发信号的子系统。将该项技术用于消防通信，可降低由通信载体运动或位置改变给信号强度带来的影响，避免出现信号中断等情况。此外，该技术具有能够适配不同通信模式、可靠安全地传输信号以及覆盖范围广的优点，即使在信息化程度较低的山区或农村，工作人员仍然可以借助该系统确定卫星方位，从而建立起更加完整且科学的传输网络，彻底打破时空给消防通信带来的制约，使视频会议、远程指挥等设想成为现实[2]。

图1 动中通结构

2.2 无线网格网络的建筑物内消防应急通信组网技术

以无线网格网络推动建筑物内消防应急通信组网技术改革，需要建立细致的组网建设架构，并按照既定计划搭建技术平台。组网建设阶段，应对路由器与无线接入点进行多对一连接，从而扩大信号覆盖范围。连接完成后，需要在客户端与路由器端建立连接关系，进而在多重连接操作下，促使多方网络主体共同组建网格结构，即无线栅格状结构。此外，完成连接后，需要智能化改造无线接入点，使其具备自动化连接与网络延展功能。在网络服务区域内连接网络设备，可自动化识别网络接入点，确保在发生火灾时，能快速实现网络通畅。为提高通信效果，还可以采用分布式路由器，在该路由器辅助下削弱通信网络服务中的信号干扰。组网建设架构设计期间，除按照上述内容细化处理网络结构之外，还要注重网络连接的灵活性。

组网技术的应用对象可以分为2 类，即终端用户和基础设施。其中：终端用户可以实现网络接入点的有效连接，由于网络架构内分布的网络节点具有可调节性，该网络结构能够不受时间因素的影响自由使用通信网络，通信速率与其他网络通信结构相比，得到适当提升，但是需注意该结构下容易出现局部不覆盖状况；基础设施可以实现网络接入点与移动端连接路径的自由选择，因此连接渠道更加多样，可以避免在通信中出现信息异常传递的问题[3]。

2.3 计算机技术应用

2.3.1 火警受理

随着现代化城市建设任务的全面推进，为促进消防工作的顺利开展，要重新审视传统消防通信业务模式中存在的现实问题，找到计算机技术与消防通信系统的完美融合点，构建功能完善的消防指挥系统。在计算机技术的支持下，可以进一步实现智能化处理火灾警情，系统能够自动完成信息分析与调派工作，并根据火灾现场的具体情况有序开展灭火救援工作。

处理分散接警任务时，信息技术能够根据警情信息火灾现场进行合理化的区域划分。接到119 报警电话后，计算机系统可以同步启用交换设备，将其转接到火灾险情所属区域内，有效避免出现跨区域报警情况，大幅度提高火灾险情的处理效率。目前，直辖市通常采用集中接警方式。该接警方式下，接警中心可以集中管理警力，在出现火灾险情后的第一时间集中调动警力，并根据火灾险情的具体情况与严重等级合理确定资源调动方案，保证高效落实防灾救灾任务。集中接警与分散接警相结合的方式，更适用于一线城市与超一线城市。在城市中设立一个总的警情受理中心，主要负责集中管理与统一调度，同时在各个区域内设立多个警情受理部门，合理分散接警压力，保证消防调度指挥工作的灵活性和消防救援工作的正常开展[4]。

2.3.2 智能楼宇通信

目前，现代建筑体系呈现出高度智能化的特点，涉及较多的计算机通信系统元素。如果能够将智能楼宇通信系统与区域内的消防联动中心相结合，那么势必能够大幅提高消防通信效率。智能楼宇通信系统的主要功能包括视频监控、语音呼叫、红外线探测以及紧急报警等，将该功能与消防系统高效融合，能够在发生火灾险情时有效缩短出警时间，提升救援成功率。例如，智能楼宇通信系统中的高清摄像头可以实时记录火灾现场的具体情况，并远程传输至消防控制中心，工作人员可根据现场回传画面对火灾险情做出准确分析，并同步完成火灾监测，全面缩短火灾原因的排查时间；系统中的红外探测仪器可以实时记录建筑的具体情况，准确判断火灾现场是否存在活体生命，并将探测结果反馈到消防指挥中心，帮助消防队员在最短时间内到达救援现场。

2.3.3 GIS 技术的应用

（1）灭火救援处置方案的制定。消防部门在接到火灾警情和出警指令后，应当由消防指挥中心在消防队伍出动的同时，立即制定灭火救援处置方案，从而确保灭火救援行动顺利进行，避免出现不必要的人员伤亡，将火灾事故造成的破坏和损失降至最低。地理信息系统（Geographic Information System，GIS）技术能够为消防通信指挥系统提供大量真实、有效的地理信息资源，消防指挥中心可以登录地理信息资源库，利用三维图形实时观察火灾发生区域的现场情况，了解火灾事故的具体位置、蔓延方向、蔓延速度、火灾现场周围的消防装置设施配备情况和位置、火灾现场周围建筑物以及人口分布情况。消防指挥中心收集和分析这些数据信息资料后，便可以正确判断火灾情况。GIS 技术可以辅助消防指挥中心绘制火灾现场的电子地图，全部消防车辆、消防指战员的具体位置都可以在电子地图上呈现出来，然后根据火灾实际情况，制定相应的灭火救援处置行动方案，根据道路实时情况，为消防车辆制定用时最短的行车路线，避免消防车辆在途中遭遇堵车，防止由于此类因素错过最佳的灭火救援时机。

（2）消防通信指挥的信息化服务。目前，智慧消防是消防事业的发展重心，尤其是在推动消防队伍专业化、职业化的发展过程中，更需要增强消防通信指挥系统的信息化、智能化水平。将GIS 技术应用在消防通信指挥领域，能够显著提升消防通信指挥系统的自动化、信息化以及智能化水平，尤其是在火灾位置确认、火灾情况监控、火灾现场环境调查分析、消防车辆行进路线确定以及灭火救援行动方案制定等方面。GIS 技术提供的信息化服务不仅能够提升消防指挥中心与各个消防单元之间的信息传递质量与能力，而且可以让消防指挥中心获取更加准确、全面的火情信息，进而在灭火救援行动中通过精准计算与精准分析，帮助消防指挥中心科学判断火情[5]。

2.4 消防安全评估

消防安全评估是对消防安全管理、消防安全疏散、消防设施等方面进行的一项重要评价和估量。通过对检查结果的定量计算，能够对被监管单位的消防安全管理程度有一个全面的了解，能够评价现行的安全管理措施是否符合有关标准、规范的要求，从而为科学、合理地制定出正确的预防和补救措施奠定基础。在展开消防安全评估时，以火灾高危单位消防安全评估准则、火灾高危单位消防安全评估规程、建筑防火设计规范等法规标准为依据，确定对火灾隐患直接判定项（A 项）、关键项（B 项）和一般项（C 项）的检查表，并将检查结果定性为合格、部分不合格、完全不合格。评价水平结构如表1 所示。

表1 消防安全评估等级

3 结 论

为了切实提高消防通信指挥系统的科学性、智慧化水平，增强火灾事故中消防队伍的通信指挥能力，要将无线通信技术充分应用到消防救援事业领域，结合无线通信技术的优势特点，突出无线通信技术在消防通信指挥系统中的功能价值，确保无线通信技术可以为地理信息的分析与确认、火灾现场区域数据信息的完整呈现提供支持。总之在消防救援工作中应用无线通信技术是社会发展的必然趋势，不仅能够提升救援工作效率，而且能转变救援思路，使救人决策更加科学、合理。