郭 浩

（應(yīng)急管理部消防救援局昆明訓(xùn)練總隊，云南 昆明 650208）

0 引 言

現(xiàn)代通信傳輸方法常用3種，分別為衛(wèi)星通信、光纖通信以及數(shù)字微波通信。自20世紀(jì)50年代，人們便開始發(fā)展數(shù)字微波通信技術(shù)，起初是模擬微波傳輸，然后發(fā)展為準(zhǔn)同步數(shù)字系列（Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH）數(shù)字微波傳輸，最終發(fā)展為同步數(shù)字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）數(shù)字微波傳輸。微波設(shè)備也在不斷更新，更加便攜式、小型化、高效化，使得組網(wǎng)速度、安裝速度、維護(hù)速度越來越快。

消防救援隊伍需要承擔(dān)救援任務(wù)，處理如礦山礦難、空難搜救、重大安全生產(chǎn)事故、廢墟倒塌、道路交通事故以及化學(xué)品泄露事故等危險事故，還需要應(yīng)對地震以及次生災(zāi)害、森林火災(zāi)、城市火災(zāi)、地質(zhì)災(zāi)害以及氣象災(zāi)害的搶險救援，通常會伴隨公共通信基礎(chǔ)設(shè)施的癱瘓，對消防應(yīng)急救援的通信存在較大難題。隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字微波通信可以在大多數(shù)場景中快捷使用。消防救援隊伍在執(zhí)行現(xiàn)場救援任務(wù)時，需要通過微波通信、超短波通信等方式來進(jìn)行，并且需要將現(xiàn)場情況給后方人員進(jìn)行回播，但受到距離和信號影響，需要可靠的通信技術(shù)才能確保救援任務(wù)順利開展[1-3]。

消防通信支撐起消防部隊的指揮系統(tǒng)，在滅火救援以及其他的應(yīng)急救援中，必須依賴通信來合理調(diào)度救援力量，分配物資，掌握救援現(xiàn)場信息。特別是在城市中的高層建筑和復(fù)雜結(jié)構(gòu)建筑中，火災(zāi)發(fā)生的原因、位置和可能的危險都需要后方人員進(jìn)行分析，要有可靠的通信手段和救援現(xiàn)場的救援人員聯(lián)系來告知現(xiàn)場情況，科學(xué)合理地展開救援工作[4,5]。

我國目前主要使用的消防救援通信頻段為340～400 MHz的特高頻，其中包括無線語音通信設(shè)備使用的350 MHz頻段，無線圖像傳輸設(shè)備使用的340 MHz頻段等。微波頻率資源有限，需要部署才能夠使用，但是其具有不依賴中繼系統(tǒng)的特點，成本較低、機動性強，在各種復(fù)雜環(huán)境下也可以部署使用，這是其他通信手段沒有的優(yōu)勢[6]。

1 數(shù)字微波通信優(yōu)勢

隨著通信技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，新型技術(shù)越來越多，其中微波通信技術(shù)在各行各業(yè)中都有著重要應(yīng)用。在實際應(yīng)用過程中，微波通信借助電離層作為空間介質(zhì)傳播信號，建立室外單元作為收發(fā)信號的處理單元。一般情況下，救援任務(wù)會將室外單元設(shè)立在較高位置，特別是視野開闊的位置，微波通信技術(shù)在實際運用中展現(xiàn)出了對救援任務(wù)的獨特優(yōu)勢，數(shù)字微波通信可以傳播聲音信號、畫面信號以及數(shù)據(jù)信號。

數(shù)字微波通信技術(shù)是以時分復(fù)用技術(shù)作為基礎(chǔ)的多線路通信體制，數(shù)字微波通信是通過模擬微波通信所演變的，2者的通信體制相同，都以多線路形式存在。數(shù)字微波通信的本質(zhì)是復(fù)用技術(shù)，可以傳播電話信號、數(shù)據(jù)信號、圖像信號。各無線電波的頻段和波長如表1所示。

表1 各無線電波頻段和波長

目前，我國需要加強消防通信的建設(shè)力度，打造能夠應(yīng)用在任何場景下的消防通信系統(tǒng)來做到救援力量快速啟動、快速部署的目的。在日常的火災(zāi)防害工作中，復(fù)雜結(jié)構(gòu)建筑和高層、超高層建筑對信號有屏蔽作用，必須要有可靠的信號通信手段，由此研究消防救援通信勢在必行[7]。常用通信方式的優(yōu)缺點如表2所示。

表2 常用通信方式優(yōu)缺點

在實際的消防通信中，可以有效分析采集的現(xiàn)場信息，確?，F(xiàn)場信息的準(zhǔn)確性和有效性。通過微波通信還可以實現(xiàn)語音溝通，確保救援任務(wù)中執(zhí)行人員相互溝通、聯(lián)系，并且建立指揮體系，讓后方的指揮員和現(xiàn)場救援人員有效溝通。通過微波通信可以克服救援現(xiàn)場的復(fù)雜環(huán)境，確保溝通的有效性。運用微波通信技術(shù)不僅能夠打破地理位置的局限性，克服復(fù)雜環(huán)境對信號的干擾，還可以確保后方指揮能夠及時聯(lián)絡(luò)現(xiàn)場執(zhí)行人員，實現(xiàn)互通互聯(lián)[8]。

在應(yīng)急救援工作中，搜救機器人可以給救援人員傳遞視頻信號來幫助救援工作，特別是人們難以進(jìn)入的危險位置，如倒塌的廢墟等，通過視頻畫面信號以及紅外、心跳感應(yīng)等信息，可以幫助救援人員及時找到待救人員。微波通信技術(shù)可以將信號穩(wěn)定傳回給后方指揮體系，讓后方的指揮人員能夠準(zhǔn)確且全面地判斷災(zāi)害現(xiàn)場。在日常救援任務(wù)中，指揮體系必須確?，F(xiàn)場的視頻信號穩(wěn)定、清晰，一旦視頻傳輸受干擾，就會導(dǎo)致視頻畫面失真，缺乏可靠性，直接影響指揮體系下達(dá)救援任務(wù)，安排人員調(diào)度。

此外，在應(yīng)急救援場景中，公網(wǎng)往往會處于癱瘓狀態(tài)，微波通信是可靠、有效的通信方式，能夠確保畫面清晰。通過數(shù)字微波通信技術(shù)，可以傳輸?shù)乩硇畔?、救援現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息，深入了解一線救援力量的分布和現(xiàn)場情況的經(jīng)濟(jì)性，指揮系統(tǒng)通過救援現(xiàn)場的情況來指揮一線救援人員了解自身的方位、周邊險情。地理信息數(shù)據(jù)支持著定位搜救和無人機航拍，能幫助指揮體系掌控現(xiàn)場情況，全面部署救援力量[9]。

1.1 抗干擾能力強

數(shù)字微波通信站點只需要建立在較高位置就可以實現(xiàn)有效信號傳播，而在消防救援工作中，由于自然災(zāi)害的破壞性，很容易導(dǎo)致城市形成廢墟，光纖線路破斷。數(shù)字微波通信可以解決崎嶇復(fù)雜的環(huán)境，利用空間介質(zhì)傳播信號，幫助應(yīng)急救援工作快速建立指揮系統(tǒng)。此外，數(shù)字微波通信使用的空間介質(zhì)是通信鏈路，便于部署和維護(hù)。在應(yīng)急救援工作中，可以快速建立通信鏈路，而當(dāng)次生災(zāi)害破壞線路時，可以快速維修，強化通信的抗干擾能力。

1.2 快速安裝

數(shù)字微波通信系統(tǒng)最重要的模組是室外單元以及天線連接。室外單元需要連接中頻電纜來進(jìn)行任務(wù)，其體積較小、部署方便，還可以處理中頻信號、射頻信號，進(jìn)行放大、轉(zhuǎn)變等操作，是無線通信的過渡體，也是數(shù)字微波通信重要的物理層組成部分。這讓數(shù)字微波通信具有組網(wǎng)速度快、使用面積小、維護(hù)方便等特點[10]。

1.3 設(shè)備體積小

數(shù)字微波通信的特點之一就是大量使用集成電路，這會降低設(shè)備的體積，減少電源消耗。在應(yīng)急救援時，需要通信設(shè)備盡量不對環(huán)境造成影響，如在地震所導(dǎo)致的倒塌等次生災(zāi)害中，一旦施加過大的力，很可能導(dǎo)致連鎖的廢墟倒塌風(fēng)險。因此，數(shù)字微波通信憑借設(shè)備體積小的優(yōu)勢可以提高在各類環(huán)境中部署的適應(yīng)性，在崎嶇不平的山路、廢墟、洼地等環(huán)境中都可以快速整理出能夠部署設(shè)備的地區(qū)。在消防救援中，速度會直接影響到救援的最終成果，由此小體積設(shè)備成為了數(shù)字微波通信的優(yōu)勢之一。

2 數(shù)字微波通信在消防應(yīng)急救援中的應(yīng)用

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，有效提高了消防救援工作的指揮能力。過去的通信傳輸效率慢，無論是災(zāi)害情況信息，還是消防救援信息，都難以及時傳遞，導(dǎo)致很難抓住救援黃金時間，及時開展救援工作。20世紀(jì)80年代，隨著通信技術(shù)的發(fā)展，消防救援中通信指揮方面也得到了迅速發(fā)展，專門的火警通信可讓消防人員及時獲知災(zāi)害信息，快速開展救援工作。數(shù)字微波通信的發(fā)展進(jìn)一步強化了在救援中消防通信指揮系統(tǒng)的穩(wěn)定性，形成了效率較高的消防指揮體系。

在實際場景中，通信會受到很多的阻礙，如在高層、超高層中消防通道和電梯井內(nèi)的救援工作受到封閉空間以及建筑材質(zhì)的影響會干擾信號，阻礙后方指揮人員部署救援力量。在部分場所如火災(zāi)場景下，溫度較高、煙霧彌漫，現(xiàn)場能見度低，噪聲干擾大，一線救援人員之間相互聯(lián)絡(luò)需要依靠通信手段，一旦通信聯(lián)絡(luò)功能受到干擾，不僅影響后方人員了解現(xiàn)場情況、規(guī)劃支援物資和人力，還會導(dǎo)致一線消防人員失聯(lián)，產(chǎn)生威脅，增加火災(zāi)撲救代價。

我國城市所使用的通信方式大多是常規(guī)通信網(wǎng)絡(luò)，而在密閉空間內(nèi)，常規(guī)通信將會受到阻隔，需要單獨給消防救援通信設(shè)置通信方式，保障一線救援力量不失聯(lián)。在復(fù)雜條件下，各級消防力量需要一種快速部署、可靠性高且能夠滿足各類場景使用的通信技術(shù)，如數(shù)字微波通信技術(shù)，其抗干擾能力強，受到周遭環(huán)境影響小。在這些場景中，需要進(jìn)一步小型化微波通信設(shè)備，使得能夠快速部署，強化通信能力。

2.1 通信在救援中的效用

2.1.1 迅速識別救援信息

在開展救援工作時，需要通過通信指揮系統(tǒng)來調(diào)度人力物力，如倒塌的廢墟需要千斤頂?shù)任镔Y才能進(jìn)行救援工作，而生命探測系統(tǒng)可以幫助消防人員找到待救人員。在火災(zāi)場景中，濃煙滾滾，能見度低，同時火災(zāi)常常發(fā)生在建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不利于消防人員開展救援工作，這就需要在后方的技術(shù)人員通過科學(xué)技術(shù)模擬建筑物情況搜集信息，指揮消防人員開展救援任務(wù)。

2.1.2 科學(xué)分配消防資源救援

在常見的火災(zāi)救援任務(wù)中，大部分發(fā)生在市區(qū)，而城市是高密度人口聚集地，消防力量不能夠全部部署到一個救援任務(wù)中，大多數(shù)情況下，接線員通過溝通來判斷災(zāi)情嚴(yán)重程度，然后分配消防力量，調(diào)用一輛或者多輛消防車。消防救援是需要實時溝通的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)任務(wù)，消防員在趕到現(xiàn)場后，往往會在消防車內(nèi)預(yù)留一名或者多名指揮人員，不僅負(fù)責(zé)總體救援指揮任務(wù)、疏散民眾任務(wù)，還需要和消防總部通信，及時匯報災(zāi)情情況，判斷是否需要增員。冬季較為干燥，火災(zāi)頻繁，這就需要后方人員精確部署消防力量，確保每一場消防救援任務(wù)都能夠有可以調(diào)用的消防力量，盡快到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場，抓住救援時間。

2.1.3 保障消防人員安全

在火災(zāi)救援任務(wù)中，首先要確認(rèn)火災(zāi)起因，不能夠冒然用水撲救，避免如化學(xué)、電源等次生問題的出現(xiàn)。出動火警時，消防人員會在消防車上和后方人員溝通來獲取現(xiàn)場狀況，確定到達(dá)現(xiàn)場后的任務(wù)分配。指揮系統(tǒng)可以為消防人員說明現(xiàn)場情況，并傳遞火災(zāi)信息和救援任務(wù)分析信息。

在森林火災(zāi)救援工作中，通信尤為重要。火災(zāi)所發(fā)生的位置，基站不一定能夠全覆蓋，常規(guī)通信容易出現(xiàn)丟失信號的問題，而車載數(shù)字微波通信系統(tǒng)可以幫助消防人員實現(xiàn)指揮系統(tǒng)的建立。森林火災(zāi)最危險的就是不能夠辨認(rèn)現(xiàn)場情形，這會導(dǎo)致消防人員無法辨認(rèn)火情狀況，容易陷入火海，受到生命威脅，利用空中偵查體系以及通信指揮手段可以及時調(diào)動消防人員，躲避火災(zāi)威脅，輔助救援任務(wù)。

2.2 微波通信在實際場景中的應(yīng)用

開展消防救援工作時，確認(rèn)消防救援方案必須以通信作為基礎(chǔ)，還需要消防人員之間保持聯(lián)系，便于在救援任務(wù)場景中隨時保持聯(lián)系、聽從調(diào)度，匯報現(xiàn)場情況。為了應(yīng)對救援工作中意外情況，要時刻保持有效通信，數(shù)字微波通信技術(shù)便是實際場景中的可靠通信技術(shù)，可以確保溝通穩(wěn)定性，并且能夠及時掌握現(xiàn)場情況，判斷是否請求支援。

2.2.1 野外大面積搜救

在野外大面積搜救工作中，傳統(tǒng)方式是人挨人進(jìn)行大面積搜救，避免救援人員失去聯(lián)系，但救援效率較低，不容易發(fā)現(xiàn)待救人員。野外搜救的困難在于通信的不穩(wěn)定，這會導(dǎo)致救援人員相互難以有效溝通，造成生命威脅，因此穩(wěn)定的通信手段極為重要。微波通信可以在復(fù)雜環(huán)境中穩(wěn)定傳播，能夠應(yīng)對如戈壁、深林、高山、海洋等場景。綜上，基于野外地區(qū)的特點，需要及時應(yīng)用微波通信。

2.2.2 地震中及時恢復(fù)通信

在地震救援任務(wù)中，救援現(xiàn)場具有復(fù)雜性和危險性，救援人員必須確保自身的安全和救援現(xiàn)場的情況才能開展救援活動。通信至關(guān)重要，不僅需要依靠通信與部署下來的救援人員取得聯(lián)絡(luò)分化救援任務(wù)，還需要依靠通信來溝通好廢墟挖掘地點和申請調(diào)用的設(shè)備。

地震所形成的廢墟下，存活的人往往處于復(fù)雜的環(huán)境中，廢墟的各種碎片共同支撐起了生存空間，所以不能夠輕易挖掘。消防救援力量需要合理部署，協(xié)同任務(wù)，溝通好執(zhí)行程序來避免發(fā)生危險。

由于通信在地震中有著很大的作用，因此在應(yīng)對地震災(zāi)害時，消防人員趕到救援現(xiàn)場后需要抓緊時間恢復(fù)癱瘓的通信，此時有線固定通信以及無線移動通信處于癱瘓狀態(tài)，憑借數(shù)字微波通信的優(yōu)勢與特點快速建立通信基站、恢復(fù)通信能力是第一要務(wù)。對比來說，衛(wèi)星通信也是可靠的通信手段之一，但是在地震災(zāi)害現(xiàn)場可能存在多支救援力量，存在衛(wèi)星通信頻段占用的問題，所以應(yīng)選用具有穩(wěn)定性的通信。

3 結(jié) 論

可靠穩(wěn)定的通信可以有效提高消防救援任務(wù)的效率，確保救援人員和待救人員的安全。在火場等災(zāi)害場景下，通過通信技術(shù)讓一線執(zhí)行人員相互保持溝通，能夠極大確保救援人員的安全。通過通信技術(shù)，指揮系統(tǒng)可以給救援人員分配任務(wù)，說明現(xiàn)場情況。在大場景救援任務(wù)中，如地震災(zāi)害救援現(xiàn)場，要通過指揮體系來調(diào)度人員信息，部署救援力量，這就需要通信作為救援任務(wù)的基礎(chǔ)。在實際場景中，救援任務(wù)最大的挑戰(zhàn)就是信息傳遞不清晰，受干擾影響，火災(zāi)等災(zāi)害現(xiàn)場極為危險，一旦出現(xiàn)差錯，不僅可能危害到待救人員，浪費救援時間，還會危害到一線救援人員的人身安全。通過發(fā)展數(shù)字微波通信技術(shù)，可以提高現(xiàn)場通信能力，強化溝通，幫助后方人員指揮，全面開展救援任務(wù)。