数字化技术在消防通信中的应用研究

王健宇 胡赫

摘要：面对复杂的消防通信需求，消防部门应根据当前形势的发展要求，合理引入先进的数字化技术，构建全新的消防通信系统。新系统可利用5G通信技术、计算机技术等数字化手段，通过无线通信传输音视频信号，更好地满足消防通信指挥工作的实际需求。减少各种重大灾害造成的损失，推动消防通信向数字化、智能化方向发展。

关键词：数字化技术；消防通信；应用

城市消防作为城市现代化建设的重要组成部分，需要充分关注消防通信规划。通过利用有线和无线等通信技术和手段，构建现代化、数字化的消防通信指挥系统。在数字化技术的支持下，开展包括灾情报警、现场指挥、消防信息综合管理、训练模拟等多项工作。加强消防通信的数字化基础设施，实现消防通信信息资源的共享和利用，以满足消防通信安全方面的需求。

一、当前消防通信指挥存在的问题分析

（一）通信指挥基础设施设备不够齐全

目前，消防队伍在基础设施装置方面存在明显不足。通常采用对讲机、卫星电话、短波收音机等传统设备进行通信。但这些设备存在兼容性问题，容易受地面密集建筑物和构筑物的干扰，无法快速而准确地定位作业地点以及了解具体状况。此外，数据传输也受到较大的阻碍。这些消防设备基于不同的通信协议，技术标准也不够统一，因此无法进行纵向扩展和综合应用。这导致在地理信息集成、可視化指挥、大数据分析等方面存在缺失，并且无法满足灭火救援现场消防指挥的需求。

（二）消防应急指挥能力不足

消防通信是确保快速准确救援的重要前提。如果现场情况复杂易变，会给消防救援人员带来极大的威胁。为了解决这个问题，需要建立准确高效的现场消防应急指挥系统。但目前的消防应急指挥能力还存在不足，无法综合判定现场处置行动的时机和救援方式。消防通信传输不及时，无法提供消防应急指挥方案所需的数据支持。对于现场形势的变化和突发状况缺乏科学综合的分析，导致消防应急指挥混乱无序。

（三）消防通信技术滞后

当前的消防通信技术尚存在诸多技术缺陷，这些缺陷限制了无线通信功能的充分发挥，不利于快速准确地进行现场部署和作战。具体表现为：①无线频率的分配不均匀，而且可供消防使用的无线频率相对较少，容易在现场救援工作中出现频率冲突的情况。②无线通信存在干扰和堵塞现象。例如，一些设备如350兆赫超短波电台、4G无线图像传输系统、短波电台等，在工作中会出现信号干扰甚至堵塞，导致无线通信系统失效。③无线通信方式相对单一，救援现场通常使用350兆赫集群对讲机、POC对讲机、手机等设备，通信覆盖范围较窄，不利于及时有效的现场沟通和部署。④地铁、隧道、地下室等复杂场所的信号较弱，对无线通信传输带来一定干扰。

二、数字化消防通信系统的总体架构

（一）搭建计算机网络综合平台

基于现有的消防通信设备，利用计算机技术搭建消防通信网络综合平台是一种可行的方案。这样的综合平台可以通过多种通信手段协调指挥各个消防队站，实现各消防站的统一指挥。以下是该综合平台的主要部分：①语音通信网络：利用消防调度程控交换机和电话等有线通信设备进行语音通讯，系统可以自动选择适当的信道，实现警情的受理和调度。②GPS导航定位网络：利用GPS、GSM、GIS等技术，实现对消防设备的状态监视，可以及时有效地调度各类消防车辆，利用车载设备进行信息查询，提高警情响应的速度。③系统接口：综合平台提供多个接口，例如火警电话通信接口、专网报警通信接口、卫星通信接口等，可以利用不同的接口传输语音、数据、图像等信息。

（二）业务子系统模块的架构

1.警情受理子系统

利用消防用程控交换机接收电话报警，并实时录音。通过一机双屏的信息联动，确保接警席、录音席、调度席的时间同步。

2.处警子系统

利用无线通信网相关设备进行指挥调度，根据警情的类别、等级、自然环境等因素，制定出动方案，部署现场消防救援指挥技战术。通过大屏幕投影等设备，动态显示消防实力、交通要道图像等信息，灵活显示消防实力和当前警情信息。

3.消防无线通信子系统

采用无线对讲系统进行通信，利用专用信令进行警情报警和现场调度。借助调度平台的支持，实现数字化自动报警和检测。

4.消防信息综合管理子系统

该系统集成了各种消防数据，采用综合管理的方式，利用中间件和分布式组件技术，深入挖掘和分析常规消防数据、GIS数据信息、模拟演练数据等，为消防信息的综合管理提供数据支持。

5.数字大屏显示系统

通过DLP拼接、液晶拼接、等离子拼接等技术，实现动态显示消防设备信息，灾情现场图像、道路监视图像和消防站图像等。

6.视频会议系统

利用CDMA视频服务和指挥中心视频服务器联网，将灾情现场和指挥中心的信息实时转播，便于可视化指挥和决策。

三、数字化技术在消防通信中的应用实现

（一）基于可视化平台规划消防救援路线

利用LoRa无线传感网络的优异特性，可以开发一种集无线定位功能与可视化最优路径规划于一体的救援决策平台，该平台能够精准定位灾情位置，并合理规划消防救援路径，实现快速响应。通过LoRa无线传感网络的部署，可以在相关区域布置传感器节点，实时获取灾情位置的准确信息，例如火灾或煤气泄漏等。同时，通过该平台提供的可视化最优路径规划功能，能够根据灾情发展态势实时调整疏散路线，充分考虑路线的复杂性和出口的多样性。此外，平台还能够提取相关建筑物的环境信息，并将其与网格地图进行信息图形的转换，以优化配置消防资源和获取最佳的现场疏散路径。

（二）运用ZigBee技术进行消防员定位

ZigBee技术是一种短距离无线传感器网络技术，其传输速率为250kbps。利用ZigBee技术，可以获取消防人员的相关信息，包括体温、脉搏、呼吸、血压、体态等。通过在消防员身上配备ZigBee传感器，可以实时感知消防员的生理特征。当消防员在救援过程中出现异常情况时，ZigBee传感器会及时发出报警信号，以便其他救援人员迅速做出反应。同时，ZigBee技术也可以准确地定位消防员的位置信息，使得救援行动能够更加迅速有效。

（三）基于消防GIS系统的智慧消防

基于GIS系统的物联网技术、云计算和数据分析技术，能够智能识别消防设备，精准定位并追踪消防指挥状况，如消防车辆具体位置、消防车辆移动方向等，实现智慧消防应用。

1.利用GIS平台高效指挥

利用消防GIS地理信息服务平台系统可以实现高效指挥和精准测量环境信息，实现一键式消防救援。①灾情精准定位。基于GIS平台的指挥中心可以通过点击地图上的灾情对象，利用地图定位功能快速定位灾情，并自动提取该对象的信息，从而极大地提高队站接警出动的效率。②灾情自动分析。在消防通信救援中，灾情分析是关键前提，可以利用系统对灾情周边环境和灾情具体情况进行分析，以获取全面准确的信息。通过灾情分析，可以获悉灾情范围内的重点单位、管辖队伍等相关信息。通过系统自动分析灾情的类型、具体物质分类、构建筑物情况、人员被困情况，可以帮助指挥中心更准确地判定灾情蔓延发展的趋势，以便结合灾情分析结果，制定相应的消防救援指挥战术。③救援路线。导航系统在消防救援指挥中起着关键作用，而选择最优救援路线则是其中的核心。当灾情发生后，系统可以通过快速建立城市道路的路网图层，将道路、交叉口、隧道等相关信息纳入导航系统。通过这个路网图层，系统能够计算出符合特定条件的最优救援路径。④智能应急救援。利用GIS系统绘制地形图标和平面坐标，可以搭建智能化应急预案系统，帮助指挥中心快速应对各种灾情突发事件，提高消防救援指挥的效率。

2.加强灾情事故实时监控

通过24小时不间断的实时服务平台进行灾情事故监控，安装远程监控主机以及通过APP智慧服务平台进行智能监督，及时获取消防信息并有效处理消防安全隐患，增強抗灾情事故风险能力。视频监控系统记录灾情事件的变化和发展，为灾情调查提供有力证据。

3.注重区域联防信息化管理

运用智慧消防终端设备查询消防站资料，进行紧急状况通告和意见反馈。通过大数字消防监督管理PDA开展消防安全巡视，实施消防区域联动，实现“智慧消防”应用的全覆盖。

（四）基于灾情风险评估的消防救援站布局

针对当前消防通信救援站点建设总量不足的问题，利用信息技术为消防通信救援提供技术支撑，并引入MATLAB、SPSS等统计分析软件开展全面灾情风险评估，可以切实有效地改善消防通信救援的困境。以下是一些针对优化消防救援资源配置的建议：

①做好灾情风险分区。运用聚类分析方法，将灾情风险区域进行合理分区。考虑到人口分布、交通情况、地理环境等因素，设定不同灾情风险等级的消防响应时间。高风险区域的消防响应时间应更短，而低风险区域可以适当延长响应时间。

②基于GIS优化消防救援站布局。利用GIS技术和相关软件，建立“定位－配给”模型，根据消防需求、现有消防设施、区域功能等数据进行消防救援站的优化布局。通过模拟分析和搜索算法，确定最佳的消防救援站选址，修正已有站点布局，确保消防救援站能够覆盖责任区，合理分配资源，提高救援效率。

③做好数据分析与决策支持。利用MATLAB、SPSS等统计分析软件，对人口、路网、车流、信息等因素进行综合分析，辅助制定消防救援资源的优化配置策略。通过数据模型和决策支持系统，综合考虑各种因素，量化和评估消防通信救援资源的供需关系，提供科学决策依据。

（五）消防广播远程控制系统与电话系统的集成

随着城市建筑的密集化，消防安全成为各单位管理工作的重中之重。为了快速做好灾情指挥救援工作，需要增强消防通信功能，利用计算机技术进行消防广播与消防电话系统的集成，使各楼栋之间能够及时互通灾情信息，快速实现人员疏散和救援。

1.消防广播远程控制系统的应用

通过远程控制系统实现对消防广播的一体化控制。使用NCX卡作为音频和控制信号的传输接口，通过发送播放控制将音频信号发送到网络上，并利用端口电平控制同步传递楼层的控制信号。通过计算消防广播所需数量和设定端口电平变化状态，实现消防通信一体化广播和控制功能。

2.消防电话系统

利用总线制灾情电话进行通话控制，与总线制灾情电话总机配合使用。该系统适用于建筑内火灾或紧急情况时的通信需求。通过总线连接，采用DTMF双音频控制实现主机与各分机或电话之间的通话。具备总线短路保护、远程遥控通信和灾情信息实时掌握等功能。

3.广播远程控制与电话的系统集成

通过消防广播远程控制系统与电话系统的集成，实现整体的消防通信控制系统。将总线制电话机与语音网关相连接，通过设置语音网关的IP地址与电话号码的对应关系，实现主控与各分控之间的电话连接。保持各楼层与分控、主控中心之间的通畅的电话连接，以实现灾情信息的快速传达和救援指挥的及时响应。

（六）运用5G通信技术进行消防指挥

针对当前消防通信效果差、系统融合度不足等问题，引入新型5G通信技术可以为消防救援提供强大的通信支持，快速高效地开展灾情指挥救援工作。以下是一些具体的措施和建议：

1.搭建配套的协议标准体系

构建统一标准的消防通信信息体系，制定相关协议和标准，使不同厂商的通信设备能够互联互通，实现无缝切换和移动。通过网络蜂窝体系覆盖全国，并进行顶层设计，确保全国范围内通信的协同和统一。

2.配置与5G技术相匹配的通信基础设施

增加对5G通信基础设施的投入，配置消防指挥所需的各种设备，如操作平台、通信指挥车、卫星地面站等。这些设备需要与消防通信信息体系相一致，满足现场救援指挥的调度需求。

3.搭建科学完善的消防指挥大数据平台

利用5G技术，建立科学完善的消防指挥大数据平台。通过大数据和云计算技术，实时采集消防人员、装备和灾情信息，进行灾情趋势分析和预测，为指挥决策提供科学依据。

4.加强通信设备的互联互通

加强各级消防指挥中心之间通信设备的互联互通。配置消防通信网络设备，加强与5G设备的连接，促进消防设备的互联互通，实现消防通信设备的协同工作。

5.规范消防通信指挥

借助5G通信技术，进行精确识别和定位，绘制灾情现场图，利用单兵图传画面、无人机监控画面等，实现统一指挥、可视化指挥、动态指挥。加强与通信部门的协作，优化资源调配，提高消防指令控制效率。

四、结束语

综上所述，针对消防通信对于消防灭火救援指挥的重要性，应深入分析当前存在的问题，并充分利用数字化技术和手段来建立科学完善的消防通信体系。通过配置合理优化的消防通信设备，基于先进的5G网络技术和基站平台，能够实时采集和分析灾情现场的数据信息，准确定位消防人员和设备的位置，制定最优的救援路线，并实现统一的指挥和调度，协调各方资源和力量，从而对消防救援任务做出准确预测和研判，保障灾情现场救援任务的顺利实施。通过构建科学完善的消防通信体系，提高指挥决策的效率，减少误解和延误。利用数字化技术实现实时数据采集、分析和传输，并充分发挥5G网络技术的高速稳定的数据传输能力，能够在消防通信中提供更强有力的支持。

作者单位：王健宇 胡赫 伊春市消防救援支队

参  考  文  献

[1]段祥永.消防通信中数字化模式的构建[J].中国新通信，2013，15（20）：107.

[2]韩冰.消防通信设备在使用中存在的问题及策略研究[J].中国设备工程，2023（04）：198-200.

[3]付飞.5G通信技术在消防通信指挥中的应用[J].数字技术与应用，2021，39（10）：85-87.

王健宇（1988.04-），男，汉族，黑龙江绥化，本科，研究方向：消防通信；

胡赫（1994.06 -），男，汉族，吉林梅河口，本科，研究方向：消防通信、消防无人机应用。