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浅析消防救援灾害现场集群卫星通信一体化应用

阅读数:59   发布时间:2020/10/16

宁宇

文章主要结合目前消防救援队伍在处置地质及特殊灾害现场的通信现状,依托目前通信技术的发展及融合,将内部集群通信与卫星通信结合,建立完善可用的现场通信保障体系。

一、背景

我国地广辽阔,近年来破坏性重大地质灾害相继发生,如地震、水灾等,对通信基础设施造成了严重的破坏,给抢险救灾工作带来了很大的困难。我国的森林、沙漠、海域面积大,无线通信网络不能全部覆盖这些区域,而这些区域经常会出现突发性紧急事件,而在这些区域组织营救时经常因通信不畅,导致救援任务困难重重。

随着武警消防部队转隶改革,当前面临的任务发生了较大变化,尤其是特殊地质灾害的救援处置,在重大地质灾害的处置过程中,应急通信指挥作为指挥调度的千里眼顺风耳,快速准确不间断的指令及各类信息传递尤为重要。当前在救灾现场,主要是依靠卫星通信加短距离对讲通信为主。卫星通信主要负责和灾区内外指挥中心进行电话沟通、视频会议等,短距离对讲主要是救灾单位原先配备的350M专网等对讲机,让灾区临时指挥中心和现场救灾人员进行短距离调度通信。当前这种模式,虽说可以让灾区外和灾区内的人员进行调度通信,但也同样存在一些无法解决的情况,比如灾区外指挥人员想和现场救援人员进行通信调度,必须通过灾区临时指挥中心人员进行转达,无法做到整体调度,而且受制于短距离对讲通信距离限制,经常会发生救灾人员联系不上临时指挥中心,临时指挥中心联系不上救灾人员等。由于灾区区域大,基本交通道路受损严重,很多地方应急指挥车无法进入,只能靠人工方式徒步进入,故短距离通信对讲机,即使在增加中继台等情况下,也势必会存在很多盲点,导致不同区域救灾人员与现场临时指挥中心或者和灾区外指挥中心通信不畅等情况。

重大自然灾害情况下,公共网络(2G/3G/4G)、集群专网、IP专网等很可能出现阻塞甚至中断,无法保障现场指挥通信。本文就充分利用宽带卫星通信技术、宽窄带融合通信技術(宽窄带融合终端)、宽窄带中继通信技术(多媒体中继终端),为现场应急指挥提供后勤保障进行探讨。

二、重大自然灾害处置中面临的通信问题

(一)现场调度方式

当前现场调度救援调度的实现通常包括四种方式:分别为通过公网实现的软件对讲,也称为公网对讲;通过专网基站实现的对讲,也称为专网对讲;以及适用于较小对讲范围,通过设备本身天线实现的一点对多点或者点对点模式的数字对讲,数字对讲也可以借助中继台而达到更大的对讲覆盖范围;以及通过卫星通讯或者电话等来音视频通话的调度方式。

(二)通信瓶颈及存在问题

公网移动通信。多数移动通讯基站破坏,网络堵塞瘫痪。即便是临时搭载了区域移动中继,解决了现场区域的相互通道,也无法与高级指挥部进行对接。卫星通信。一是数量有限,不可能人人都用,二是无法形成有效的一体化指挥调度功能。

专网对讲。专网通讯基站破坏,网络阻塞甚至中断,现场通过便携或移动式专网对讲中继可实现区域通信,也不能与其他网络对接应用。

公网对讲。移动通讯基站瘫痪,网络中断,目前消防队伍普通应用的公安移动对讲设备失效。

目前消防队伍应急通信装备在一定程度上还无法做到无缝链接,特殊灾害条件下的应急通信手段还相对独立与单一,为进一步解决通信融合问题,下面笔者就集群卫星一体化通信的可行性进行阐述。

三、集群卫星通信一体化的可行性

(一)通信一体化系统建设目标

现场救援集群卫星通信一体化系统是突发性紧急事件时通信需求的基础保障,故名思议,集群卫星通信一体化,就是在灾区在公网、专网网络瘫痪的情况下,将灾区现场所有对讲机建立重新建立融合通信,让现场的短距离对讲不在受制与距离限制,灾区外指挥中心可以调度到现场每一个人,每一台对讲机,完善的系统是面对地震等突发性紧急事件时抢险救灾的重要工作内容。现场救援集群卫星通信一体化系统的建立,可以保证灾区所有救灾人员都可以在第一时间收到指挥调度,并且通过卫星,将灾区内、灾区外,所有有生力量进行统一通话对讲,统一调度。因此,对于地震、水灾等这种自然灾害的救援工作,建立起一套完善的现场救援集群卫星通信。

在地震等重大灾难发生时,灾区公网和专网网络瘫痪,在灾区现场,只能使用近距离的数字对讲。在灾区搭建指挥中心,在技术上可以通过卫星便携终端加中继网关实现远距离通信。但是上述现有技术二中的中继网关一般都需要市电供电,而且体积庞大,只适用在通信车旁边搭建,不适合随身携带,并且本身需要根据灾区现场环境进行配置设备,极为不便。

(二)系统功能特点

着力研发便携式宽窄带融合智能终端,将设备集成至手机尺寸,集公网对讲、数字对讲、公网数字中继等功能与一身,在公网和专网都瘫痪情况下,便携式宽窄带融合智能终端,可以作为宽窄带中继功能,配合卫星便携终端等设备,特别是受灾严重区域,只能靠人徒步进入救援的区域,做到随时随地可以搭建远距离通信系统,多区域同时调度等,将灾区外、灾区内的对讲机通过集群卫星一体化系统进行融合通信,真正做到可以调度到每一个人。 同时可以利用设备搭载的GPS卫星定位组件,定位救援人员的位置信息,让指挥中心实时掌握推进进度。

1.系统功能组成

主要包括语音交换系统、视频交换系统、用户管理平台、调度平台、数据库等组成。

硬件包括4G-LTE对讲机、宽窄带融合智能终端、350M专网融合网关、4G-LTE视频终端、卫星便捷终端等。

2.日常灾害现场应用

在平常非地震及特殊灾害时期,4G-LTE音视频对讲、350M专网融合网关等设备,借助运营商网络,和原有350M专网对讲机相互补充,为抢险救灾提供全方位、无盲区的通讯技术。

3.地质等特殊灾害现场应用

系统中宽窄带融合智能终端、卫星便携终端,可以在发生灾情的第一时间,快速将灾区内和灾区外建立通信,以及灾区不同区域之间进行相互调度通信,现场画面回传。

原350M对讲DMR模式+宽窄带融合智能终端+卫星便携站(天通卫星智能手机)组成远距离通信,可以使灾区外和灾区内相互通信,或者灾区不同区域互通。

在地震等重大地质灾害中,不同区域的救灾队伍,可以随身携带一台卫星便携终端或者一台天通卫星智能手机,每个救灾人员或者小组携带一部350M专网对讲机或者携带一部宽窄带对讲机。到达救灾地点,或者在前往救灾地点的途中,打开卫星便携终端或者天通卫星智能手机的Wi-Fi热点功能,并选择一台宽窄带融合智能终端作为中继,此时其他DMR对讲终端就可以和灾区外的公网对讲机实时通信。此时宽窄带融合智能终端可以通过卫星便携站或者天通卫星手机可以连接互联网,此设备可以和灾区外联网的对讲机进行通信,从而能让灾区外指挥中心直接调度到现场救援人员,实现真正的全方位调度。

四、应用前景

现场救援集群卫星通信一体化系统的建立,可以保证灾区所有救灾人员都可以在第一时间收到指挥调度,并且通过卫星,将灾区内、灾区外,所有有生力量进行统一通话对讲,统一调度。在地震救援,森林救援、海事救援、沙漠救援等现场,实现各指挥中心与救援现场通讯畅通,解决现场调度指挥决策困难等问题。该系统建立可用于各类特殊灾害处置现场的应急通信工作,包括海事部门、公安部门、地质矿藏管理部门等。

作者单位:淄博市消防救援支队


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