城市综合体消防通信系统的设计及应用思考

摘要：本文主要围绕城市综合体构建消防通信系统的应用情况进行探讨。以专网接入系统的技术特点为基础，将通信网络的可靠性以及跨系统多平台数据传输共同作为重点，构建起城市综合体消防通信系统的设计方案，以实现建筑内部各项消防设施之间的通信融合，并促使数据采集、共享、上报等重点工作进一步完善，完成城市综合体消防通信系统的设计工作以后，可以确认该系统中具有本地数据采集、云端信息处理和推送网络两项主要功能，可以显著提升城市综合体用消防通信系统的信息采集和传输效率，整体上应用效果良好，可以进一步推广和深入研究。

关键词：城市综合体；消防通信系统；设计

我国城市经济发展迅速，城市综合体建筑数量越来越多，规模越来越大，且内部结构也越来越复杂。建筑材料除了传统的钢砼，还广泛应用多种新型材料。由于建筑本身的结构特点会对通信过程产生一定的屏蔽效果，因此可能会出现消防专业通信指挥网信号中断的情况，从而影响消防部署和反应速度。而且，城市综合体经常需要承接大型活动或是举办大型会议，为了保障安全性和便捷性，必须在其中应用高于标准商业通信网的网络结构^[1]，同时充分考虑灭火救援工作的需求，连接消防专业无线通信网，以满足综合体内外消防通信指挥和作战的需求。

一、消防专网接入的基本情况

（一）明确所需的无线通信资源

350MHz是当前我国各地区消防部门主要应用的无线频段（笔者所在的北京消防较为特殊，无线频段为400MHz），下文讨论以350MHz为主。受各方面客观因素的影响，实际核准给消防部门进行应用的频点数量较少，因此在进行实际工作过程中，消防部门经常采用同频同波的方式进行无线通信。基于这一基础，消防部门可以直接接入到社会专网。社会专网通常是以政府为基础的社会单位建设系统，其频段多处于350MHz频段之中，整体上具有条线分割、街面覆盖的特点，同时具备应急通信和社会商用两个功能。对于消防通信来说，在应用社会专网时，需保障其可以应用的频段实现全面的街面覆盖，以保障消防专网接入的效果以及后续的应用效果。因此，对于选择应用社会专网的消防部门来说，应积极提升综合体建筑内部的信号引入速度，以确保信号能在综合体建筑内实现全面覆盖^[2]。

（二）一般要求

①城市综合体消防专网接入系统属于一类消防通信子系统，可以与建筑内部的消防救灾系统对接，也可在外部指挥系统以及相关的辅助系统数据中发挥作用，针对各项相关的信息、数据起到快速汇集的作用。②在针对城市综合体开展语音通讯系统的设计工作时，必须首先明确消防专用无线通信网的构建情况，并将目前已有的同频对讲机接入到该通信网之中，以实现一定区域内的双工转发通信。③在城市综合体中应该使用专用频率优化消防指挥专用网接入系统，以提升系统内信息的保密效果，同时还可避免系统运行过程中受到客观因素的干扰。④消防指挥专网的接入系统必须处于可控并且可以进行扩展的通信范围之内^[3]。

二、接入原则

（一）以350MHz频段为基础

350 MHz是国家相关部门为消防救援队伍专门分配的警用通信频段，应用效果较好，同时受法律保护。虽然当前消防专网一般接入社会专网即可，但是因为社会专网可能因运营不善而面临关网的情况，所以消防救援人员通常仅可将其作为备选或是辅助措施，而不能完全使用社会专网开展工作。且社会专网的信号也不具有全面覆盖综合体建筑的能力，所以为了保障综合体建筑中灭火救援的效果，必须实现信号的全覆盖。由此可见，必须将消防救援人员在综合体建筑中的通信频段设置为350 MHz。

（二）应用常规系统

对于综合体建筑中的灭火救援工作来说，基本通信工作占据十分重要的地位，特别是语音通信的效果，能够对灭火救援工作的质量和效率产生重要影响。以往我国各地区消防救援队伍主要应用350 MHz常规电台，但是根据实际应用情况来看，其中存在可靠性不足情况，同时维护成本较高，所以应该在综合体建筑中接入消防专网，并在其中构建起常规系统，以提升包括语音通信在内的各项功能的应用效果，进而有效提升综合体建筑的灭火救援效果^[4]。

（三）坚持语音第一原则

消防救援队伍应根据实际情况充分明确业务重点，并坚持语音第一的原则，以促使有限的资源尽可能多地发挥功能，以保障综合体建筑消防专网的可靠性及实用性。只有充分坚持语音第一的原则，才能保障在现场开展灭火救援工作时，救援指令及相关的信息内容均能顺利得到传输。并且在此过程中，只有保障语音通信的顺利，才能及时有效地传播救援指挥信号，提高灭火救援指挥效能。如果不是十分必要的辅助信息功能，应在通信资源十分宽裕且不对基础业务产生不良影响时再进一步扩展。

三、城市综合体消防通信系统方案

（一）方案设计

根据消防专网接入的基本要求和接入原则，开展城市综合体消防通信系统方案设计工作。方案设计内容主要涉及两个重点，即通信网络可靠性和跨系统多平台数据传输。将二者共同作为重点，开展专项设计工作，重点保障灭火救援指挥工作的顺利进行。系统基本结构如图1所示。此外，根据灭火救援工作的实际需求、常规业务落实要求以及与通信相关的管理规定，在系統中接入消防指挥专网时，应设置多个模块，包括现场指挥、内部通信、无线反馈、系统接入以及单兵设备等。整体功能应包括基站控制器^[5]、数字无线对讲机站、双频室内分布传输系统、消防广播系统、消防报警系统、消防指挥通信对物业对讲系统进行强制接管、消防调度录音、人员室内定位。

（二）系统组成

1.三信道数字无线对讲基站

①三信道数字无线对讲机站可以对应消防现场指挥网中三组无线电的频率，也就可以为三级指挥网的持续正常运行提供基础，所以可以保障灭火救援工作的通信效果。②通过应用消防通信系统信道主机，消防指挥员所需的模拟功能和数字功能可以得到充分满足。③在数字模式的状态下应用TDMA时，应该采用多址技术，使通信容量得到双倍拓展，且可根据业务发展需求再一次更新软件，并构建起单站集群模式，以增强通信容量处理效果。

2.消防三信道基站控制器

应用消防三信道基站控制器的重要目的之一，即為针对主机简化基站设备开展管理工作，工作内容包括：①针对站点中的全部信道主机运行状态进行管理；②对外部控制信号进行接收，同时可以针对全部或是个别的主机发出启停指令；③可以在信道主机连接外部通信系统时起到连接接口的作用；④针对消防通信频道和物业通信频道之间的互通进行严格的权限控制；⑤针对站点中的各项设备状态进行持续监控^[6]。

3.多平台数据传输系统

为了保障综合体建筑的灭火救援指挥工作的及时和准确，其中的固定消防设施必须与消防通信系统连通，一旦综合体建筑中出现异常情况，指挥中心可以及时获取相关信息，在实际进行灭火救援的过程中，现场指挥员也可及时获取火情变化信息，由此，该系统之中互联互通功能中必须包括：①实现远程的消防通信基站启停操作；②保持消防及物业对讲机系统两个固定频道之间的相互连通，且连通状态可即时控制；③连通消防固定通信频道及综合体建筑现场消防广播系统，以便开展现场指挥工作，同时可以提升人员疏散速度；④在综合体建筑消防报警系统中产生新数据时，可及时获取数据信息内容并及时传输至管理系统；⑤消防员进入火场后可及时、准确地定位消防员；⑥可以将各项相关的数据信息向现场移动指挥设备处进行实时推送。

4.消防三信道收发合路平台

以消防三信道收发合路平台为基础，任何信道的RF信号整形处理、合分录处理等多项工作均可得到落实，主要包括以下：①分别针对三个信道的RF下行信号进行同频合路处理，同时针对三者进行等值的输出；②针对上行接收信号采用等值分录的方式进行处理，并将处理结果输入至其对应的信道主机；③对接室内分布系统的单端口；④接收消防三信道基站控制器输出的指令，并查询、上报各个节点上的RF信号质量；⑤针对基站发射信号进行偏置处理，并选择合适的时间进行偏置信号恢复控制。

（三）系统设备组成

1.本地数据采集局域网络

本地数据采集局域网络需要完成系统中90%以上的系统数据规划工作，并保障其可在现场作为数据基础发挥重要作用，本地数据采集局域网络的组成情况如下：

第一，单信道语音互联网关和发射模组。①其中包含两种不同的频段模式，分别是“消防用”和“物业用”，二者之间可以将IP网络作为基础，实现远距离的点对点通信，就可以避免消防站点与综合体建筑物业站点之间因为物理距离过大或是物理距离存在偏差，导致有线通信的应用效果受到影响；②及时接收消防三信道基站控制器发出的指令，并根据指令内容，及时对语音通道进行开启或关闭；③控制发射模组对于语音信号的发送和接收，还可以实时处理语音信号转码操作，从而落实IP网络对等通信；④消防、物业两方面系统应分别构建起模组及基站间的空口通信模式，以保障布放架设的便捷性得到提升；⑤物业系统发射模组能够与消防广播系统发出的音频信号进行对接，并在其中使用针对性信号控制措施连通广播系统，且可启闭互联^[7]。

第二，关键业务服务器。①设计关键业务服务器时，需采用RS232通信接口，并将其连接于现场消防报警系统，以能够快速、全面、准确地获取报警数据；②以工业控制标准为基础进行定制，针对关键业务服务器进行设计，不仅可以延长连续运行的时间，还可保持其在运行过程中持续处于静音的状态，同时散热性能更加良好，也就使得服务器运行对于环境未提出过多要求，所以即使出现紧急情况，其稳定运行也可得到保障；③获取报警信息之后，可以及时向云端应用服务器上传，有利于提升数据备份的效率和推送的效果。

第三，室内定位引擎服务器和定位天线。①在救援人员进入到现场之后，可以对其位置信息进行准确扫描计算并及时记录上传，也就是可以针对人员位置进行实时的监控；②在定位天线中采用2.4GHz蓝牙4.0低功耗技术，同时借助定位服务器和有线网络，构建起星状网络拓扑结构，同时使用定位引擎服务器针对被监控人员的位置进行持续监控；③使用相控扫描的方式进行定位天线设计，并在其中应用数据传输联合POE供电的模式；④应用定位引擎服务器时，应将其与三角定位法、AOT到达角以及TDOA时间差定位法等先进方法联合使用，以提升处理效果和定位精度，一般可将定位精度提升至0.5m左右；⑤获取位置信息后，可采用互联网络向云端应用服务器发送实时位置信息，由此，数据备份速度更快，且安全性更高，推送效率也随之提升。

2.云端信息处理与推送网络

其可将不同系统的数据上传至本地，同时进行备份，应用IP网络还可以向消防报警中心的管理平台推送信息数据，也可将数据推送至现场指挥移动设备上，以提升现场的指挥效率。

四、结束语

根据上文可以了解到，在城市综合体消防通信系统设计工作之中，应首先明确消防专网接入所需的无线通信资源和相关的要求和原则。在确认可以满足要求并符合原则的基础上，提出设计方案，明确系统组成和系统中的各项设备，以提升消防专网接入的效果，使其中的各项业务需求均能得到有效满足，从而更有效地提升消防部门火场指挥通信质量，并提升综合体消防的质量和效率，从而更加有效地保障综合体的安全，以及相关人民群众的人身财产安全。

作者单位：任志杰 北京市丰台区消防救援支队

参  考  文  献

[1]汪佳磊.同频同播技术用于城市消防无线通信中的对策[J].今日消防，2021，6（1）：9-10.

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[3]许军.铝合金电力电缆在公路工程配电设计中的应用[J].百科论坛电子杂志，2021（7）：2887.

[4]马凯，鲍颢之，哈欣怡等.基于STM32的城市消防车监测及智能调度系统[J]. 微处理机，2022，43（6）：48-52.

[5]唐伟杰.灾害现场通信现代化前方指挥部的搭建[J].电信快报，2022（12）：15-17.

[6]黄俊杰，华彩虹.基于MVB网络通信下地铁车辆火灾自动报警器的管理工作研究[J].销售与管理，2022（18）：105-107.

[7]丰强强，谢军，黄慰忠.分布式操作席位管理系统对大型污水处理厂监控中心的优化设计应用[J].中国市政工程，2022（2）：40-43.

任志杰（1987.11-）男，汉族，山西应县，本科，初级专业技术职务，研究方向：消防信息通信。