數(shù)字化技術(shù)在消防通信中的應(yīng)用研究

王健宇 胡赫

摘要：面對復(fù)雜的消防通信需求，消防部門應(yīng)根據(jù)當(dāng)前形勢的發(fā)展要求，合理引入先進的數(shù)字化技術(shù)，構(gòu)建全新的消防通信系統(tǒng)。新系統(tǒng)可利用5G通信技術(shù)、計算機技術(shù)等數(shù)字化手段，通過無線通信傳輸音視頻信號，更好地滿足消防通信指揮工作的實際需求。減少各種重大災(zāi)害造成的損失，推動消防通信向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化技術(shù)；消防通信；應(yīng)用

城市消防作為城市現(xiàn)代化建設(shè)的重要組成部分，需要充分關(guān)注消防通信規(guī)劃。通過利用有線和無線等通信技術(shù)和手段，構(gòu)建現(xiàn)代化、數(shù)字化的消防通信指揮系統(tǒng)。在數(shù)字化技術(shù)的支持下，開展包括災(zāi)情報警、現(xiàn)場指揮、消防信息綜合管理、訓(xùn)練模擬等多項工作。加強消防通信的數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)消防通信信息資源的共享和利用，以滿足消防通信安全方面的需求。

一、當(dāng)前消防通信指揮存在的問題分析

（一）通信指揮基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備不夠齊全

目前，消防隊伍在基礎(chǔ)設(shè)施裝置方面存在明顯不足。通常采用對講機、衛(wèi)星電話、短波收音機等傳統(tǒng)設(shè)備進行通信。但這些設(shè)備存在兼容性問題，容易受地面密集建筑物和構(gòu)筑物的干擾，無法快速而準(zhǔn)確地定位作業(yè)地點以及了解具體狀況。此外，數(shù)據(jù)傳輸也受到較大的阻礙。這些消防設(shè)備基于不同的通信協(xié)議，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也不夠統(tǒng)一，因此無法進行縱向擴展和綜合應(yīng)用。這導(dǎo)致在地理信息集成、可視化指揮、大數(shù)據(jù)分析等方面存在缺失，并且無法滿足滅火救援現(xiàn)場消防指揮的需求。

（二）消防應(yīng)急指揮能力不足

消防通信是確?？焖贉?zhǔn)確救援的重要前提。如果現(xiàn)場情況復(fù)雜易變，會給消防救援人員帶來極大的威脅。為了解決這個問題，需要建立準(zhǔn)確高效的現(xiàn)場消防應(yīng)急指揮系統(tǒng)。但目前的消防應(yīng)急指揮能力還存在不足，無法綜合判定現(xiàn)場處置行動的時機和救援方式。消防通信傳輸不及時，無法提供消防應(yīng)急指揮方案所需的數(shù)據(jù)支持。對于現(xiàn)場形勢的變化和突發(fā)狀況缺乏科學(xué)綜合的分析，導(dǎo)致消防應(yīng)急指揮混亂無序。

（三）消防通信技術(shù)滯后

當(dāng)前的消防通信技術(shù)尚存在諸多技術(shù)缺陷，這些缺陷限制了無線通信功能的充分發(fā)揮，不利于快速準(zhǔn)確地進行現(xiàn)場部署和作戰(zhàn)。具體表現(xiàn)為：①無線頻率的分配不均勻，而且可供消防使用的無線頻率相對較少，容易在現(xiàn)場救援工作中出現(xiàn)頻率沖突的情況。②無線通信存在干擾和堵塞現(xiàn)象。例如，一些設(shè)備如350兆赫超短波電臺、4G無線圖像傳輸系統(tǒng)、短波電臺等，在工作中會出現(xiàn)信號干擾甚至堵塞，導(dǎo)致無線通信系統(tǒng)失效。③無線通信方式相對單一，救援現(xiàn)場通常使用350兆赫集群對講機、POC對講機、手機等設(shè)備，通信覆蓋范圍較窄，不利于及時有效的現(xiàn)場溝通和部署。④地鐵、隧道、地下室等復(fù)雜場所的信號較弱，對無線通信傳輸帶來一定干擾。

二、數(shù)字化消防通信系統(tǒng)的總體架構(gòu)

（一）搭建計算機網(wǎng)絡(luò)綜合平臺

基于現(xiàn)有的消防通信設(shè)備，利用計算機技術(shù)搭建消防通信網(wǎng)絡(luò)綜合平臺是一種可行的方案。這樣的綜合平臺可以通過多種通信手段協(xié)調(diào)指揮各個消防隊站，實現(xiàn)各消防站的統(tǒng)一指揮。以下是該綜合平臺的主要部分：①語音通信網(wǎng)絡(luò)：利用消防調(diào)度程控交換機和電話等有線通信設(shè)備進行語音通訊，系統(tǒng)可以自動選擇適當(dāng)?shù)男诺溃瑢崿F(xiàn)警情的受理和調(diào)度。②GPS導(dǎo)航定位網(wǎng)絡(luò)：利用GPS、GSM、GIS等技術(shù)，實現(xiàn)對消防設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視，可以及時有效地調(diào)度各類消防車輛，利用車載設(shè)備進行信息查詢，提高警情響應(yīng)的速度。③系統(tǒng)接口：綜合平臺提供多個接口，例如火警電話通信接口、專網(wǎng)報警通信接口、衛(wèi)星通信接口等，可以利用不同的接口傳輸語音、數(shù)據(jù)、圖像等信息。

（二）業(yè)務(wù)子系統(tǒng)模塊的架構(gòu)

1.警情受理子系統(tǒng)

利用消防用程控交換機接收電話報警，并實時錄音。通過一機雙屏的信息聯(lián)動，確保接警席、錄音席、調(diào)度席的時間同步。

2.處警子系統(tǒng)

利用無線通信網(wǎng)相關(guān)設(shè)備進行指揮調(diào)度，根據(jù)警情的類別、等級、自然環(huán)境等因素，制定出動方案，部署現(xiàn)場消防救援指揮技戰(zhàn)術(shù)。通過大屏幕投影等設(shè)備，動態(tài)顯示消防實力、交通要道圖像等信息，靈活顯示消防實力和當(dāng)前警情信息。

3.消防無線通信子系統(tǒng)

采用無線對講系統(tǒng)進行通信，利用專用信令進行警情報警和現(xiàn)場調(diào)度。借助調(diào)度平臺的支持，實現(xiàn)數(shù)字化自動報警和檢測。

4.消防信息綜合管理子系統(tǒng)

該系統(tǒng)集成了各種消防數(shù)據(jù)，采用綜合管理的方式，利用中間件和分布式組件技術(shù)，深入挖掘和分析常規(guī)消防數(shù)據(jù)、GIS數(shù)據(jù)信息、模擬演練數(shù)據(jù)等，為消防信息的綜合管理提供數(shù)據(jù)支持。

5.數(shù)字大屏顯示系統(tǒng)

通過DLP拼接、液晶拼接、等離子拼接等技術(shù)，實現(xiàn)動態(tài)顯示消防設(shè)備信息，災(zāi)情現(xiàn)場圖像、道路監(jiān)視圖像和消防站圖像等。

6.視頻會議系統(tǒng)

利用CDMA視頻服務(wù)和指揮中心視頻服務(wù)器聯(lián)網(wǎng)，將災(zāi)情現(xiàn)場和指揮中心的信息實時轉(zhuǎn)播，便于可視化指揮和決策。

三、數(shù)字化技術(shù)在消防通信中的應(yīng)用實現(xiàn)

（一）基于可視化平臺規(guī)劃消防救援路線

利用LoRa無線傳感網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)異特性，可以開發(fā)一種集無線定位功能與可視化最優(yōu)路徑規(guī)劃于一體的救援決策平臺，該平臺能夠精準(zhǔn)定位災(zāi)情位置，并合理規(guī)劃消防救援路徑，實現(xiàn)快速響應(yīng)。通過LoRa無線傳感網(wǎng)絡(luò)的部署，可以在相關(guān)區(qū)域布置傳感器節(jié)點，實時獲取災(zāi)情位置的準(zhǔn)確信息，例如火災(zāi)或煤氣泄漏等。同時，通過該平臺提供的可視化最優(yōu)路徑規(guī)劃功能，能夠根據(jù)災(zāi)情發(fā)展態(tài)勢實時調(diào)整疏散路線，充分考慮路線的復(fù)雜性和出口的多樣性。此外，平臺還能夠提取相關(guān)建筑物的環(huán)境信息，并將其與網(wǎng)格地圖進行信息圖形的轉(zhuǎn)換，以優(yōu)化配置消防資源和獲取最佳的現(xiàn)場疏散路徑。

（二）運用ZigBee技術(shù)進行消防員定位

ZigBee技術(shù)是一種短距離無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其傳輸速率為250kbps。利用ZigBee技術(shù)，可以獲取消防人員的相關(guān)信息，包括體溫、脈搏、呼吸、血壓、體態(tài)等。通過在消防員身上配備ZigBee傳感器，可以實時感知消防員的生理特征。當(dāng)消防員在救援過程中出現(xiàn)異常情況時，ZigBee傳感器會及時發(fā)出報警信號，以便其他救援人員迅速做出反應(yīng)。同時，ZigBee技術(shù)也可以準(zhǔn)確地定位消防員的位置信息，使得救援行動能夠更加迅速有效。

（三）基于消防GIS系統(tǒng)的智慧消防

基于GIS系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，能夠智能識別消防設(shè)備，精準(zhǔn)定位并追蹤消防指揮狀況，如消防車輛具體位置、消防車輛移動方向等，實現(xiàn)智慧消防應(yīng)用。

1.利用GIS平臺高效指揮

利用消防GIS地理信息服務(wù)平臺系統(tǒng)可以實現(xiàn)高效指揮和精準(zhǔn)測量環(huán)境信息，實現(xiàn)一鍵式消防救援。①災(zāi)情精準(zhǔn)定位?；贕IS平臺的指揮中心可以通過點擊地圖上的災(zāi)情對象，利用地圖定位功能快速定位災(zāi)情，并自動提取該對象的信息，從而極大地提高隊站接警出動的效率。②災(zāi)情自動分析。在消防通信救援中，災(zāi)情分析是關(guān)鍵前提，可以利用系統(tǒng)對災(zāi)情周邊環(huán)境和災(zāi)情具體情況進行分析，以獲取全面準(zhǔn)確的信息。通過災(zāi)情分析，可以獲悉災(zāi)情范圍內(nèi)的重點單位、管轄隊伍等相關(guān)信息。通過系統(tǒng)自動分析災(zāi)情的類型、具體物質(zhì)分類、構(gòu)建筑物情況、人員被困情況，可以幫助指揮中心更準(zhǔn)確地判定災(zāi)情蔓延發(fā)展的趨勢，以便結(jié)合災(zāi)情分析結(jié)果，制定相應(yīng)的消防救援指揮戰(zhàn)術(shù)。③救援路線。導(dǎo)航系統(tǒng)在消防救援指揮中起著關(guān)鍵作用，而選擇最優(yōu)救援路線則是其中的核心。當(dāng)災(zāi)情發(fā)生后，系統(tǒng)可以通過快速建立城市道路的路網(wǎng)圖層，將道路、交叉口、隧道等相關(guān)信息納入導(dǎo)航系統(tǒng)。通過這個路網(wǎng)圖層，系統(tǒng)能夠計算出符合特定條件的最優(yōu)救援路徑。④智能應(yīng)急救援。利用GIS系統(tǒng)繪制地形圖標(biāo)和平面坐標(biāo)，可以搭建智能化應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)，幫助指揮中心快速應(yīng)對各種災(zāi)情突發(fā)事件，提高消防救援指揮的效率。

2.加強災(zāi)情事故實時監(jiān)控

通過24小時不間斷的實時服務(wù)平臺進行災(zāi)情事故監(jiān)控，安裝遠程監(jiān)控主機以及通過APP智慧服務(wù)平臺進行智能監(jiān)督，及時獲取消防信息并有效處理消防安全隱患，增強抗災(zāi)情事故風(fēng)險能力。視頻監(jiān)控系統(tǒng)記錄災(zāi)情事件的變化和發(fā)展，為災(zāi)情調(diào)查提供有力證據(jù)。

3.注重區(qū)域聯(lián)防信息化管理

運用智慧消防終端設(shè)備查詢消防站資料，進行緊急狀況通告和意見反饋。通過大數(shù)字消防監(jiān)督管理PDA開展消防安全巡視，實施消防區(qū)域聯(lián)動，實現(xiàn)“智慧消防”應(yīng)用的全覆蓋。

（四）基于災(zāi)情風(fēng)險評估的消防救援站布局

針對當(dāng)前消防通信救援站點建設(shè)總量不足的問題，利用信息技術(shù)為消防通信救援提供技術(shù)支撐，并引入MATLAB、SPSS等統(tǒng)計分析軟件開展全面災(zāi)情風(fēng)險評估，可以切實有效地改善消防通信救援的困境。以下是一些針對優(yōu)化消防救援資源配置的建議：

①做好災(zāi)情風(fēng)險分區(qū)。運用聚類分析方法，將災(zāi)情風(fēng)險區(qū)域進行合理分區(qū)?？紤]到人口分布、交通情況、地理環(huán)境等因素，設(shè)定不同災(zāi)情風(fēng)險等級的消防響應(yīng)時間。高風(fēng)險區(qū)域的消防響應(yīng)時間應(yīng)更短，而低風(fēng)險區(qū)域可以適當(dāng)延長響應(yīng)時間。

②基于GIS優(yōu)化消防救援站布局。利用GIS技術(shù)和相關(guān)軟件，建立“定位－配給”模型，根據(jù)消防需求、現(xiàn)有消防設(shè)施、區(qū)域功能等數(shù)據(jù)進行消防救援站的優(yōu)化布局。通過模擬分析和搜索算法，確定最佳的消防救援站選址，修正已有站點布局，確保消防救援站能夠覆蓋責(zé)任區(qū)，合理分配資源，提高救援效率。

③做好數(shù)據(jù)分析與決策支持。利用MATLAB、SPSS等統(tǒng)計分析軟件，對人口、路網(wǎng)、車流、信息等因素進行綜合分析，輔助制定消防救援資源的優(yōu)化配置策略。通過數(shù)據(jù)模型和決策支持系統(tǒng)，綜合考慮各種因素，量化和評估消防通信救援資源的供需關(guān)系，提供科學(xué)決策依據(jù)。

（五）消防廣播遠程控制系統(tǒng)與電話系統(tǒng)的集成

隨著城市建筑的密集化，消防安全成為各單位管理工作的重中之重。為了快速做好災(zāi)情指揮救援工作，需要增強消防通信功能，利用計算機技術(shù)進行消防廣播與消防電話系統(tǒng)的集成，使各樓棟之間能夠及時互通災(zāi)情信息，快速實現(xiàn)人員疏散和救援。

1.消防廣播遠程控制系統(tǒng)的應(yīng)用

通過遠程控制系統(tǒng)實現(xiàn)對消防廣播的一體化控制。使用NCX卡作為音頻和控制信號的傳輸接口，通過發(fā)送播放控制將音頻信號發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，并利用端口電平控制同步傳遞樓層的控制信號。通過計算消防廣播所需數(shù)量和設(shè)定端口電平變化狀態(tài)，實現(xiàn)消防通信一體化廣播和控制功能。

2.消防電話系統(tǒng)

利用總線制災(zāi)情電話進行通話控制，與總線制災(zāi)情電話總機配合使用。該系統(tǒng)適用于建筑內(nèi)火災(zāi)或緊急情況時的通信需求。通過總線連接，采用DTMF雙音頻控制實現(xiàn)主機與各分機或電話之間的通話。具備總線短路保護、遠程遙控通信和災(zāi)情信息實時掌握等功能。

3.廣播遠程控制與電話的系統(tǒng)集成

通過消防廣播遠程控制系統(tǒng)與電話系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)整體的消防通信控制系統(tǒng)。將總線制電話機與語音網(wǎng)關(guān)相連接，通過設(shè)置語音網(wǎng)關(guān)的IP地址與電話號碼的對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)主控與各分控之間的電話連接。保持各樓層與分控、主控中心之間的通暢的電話連接，以實現(xiàn)災(zāi)情信息的快速傳達和救援指揮的及時響應(yīng)。

（六）運用5G通信技術(shù)進行消防指揮

針對當(dāng)前消防通信效果差、系統(tǒng)融合度不足等問題，引入新型5G通信技術(shù)可以為消防救援提供強大的通信支持，快速高效地開展災(zāi)情指揮救援工作。以下是一些具體的措施和建議：

1.搭建配套的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)體系

構(gòu)建統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的消防通信信息體系，制定相關(guān)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，使不同廠商的通信設(shè)備能夠互聯(lián)互通，實現(xiàn)無縫切換和移動。通過網(wǎng)絡(luò)蜂窩體系覆蓋全國，并進行頂層設(shè)計，確保全國范圍內(nèi)通信的協(xié)同和統(tǒng)一。

2.配置與5G技術(shù)相匹配的通信基礎(chǔ)設(shè)施

增加對5G通信基礎(chǔ)設(shè)施的投入，配置消防指揮所需的各種設(shè)備，如操作平臺、通信指揮車、衛(wèi)星地面站等。這些設(shè)備需要與消防通信信息體系相一致，滿足現(xiàn)場救援指揮的調(diào)度需求。

3.搭建科學(xué)完善的消防指揮大數(shù)據(jù)平臺

利用5G技術(shù)，建立科學(xué)完善的消防指揮大數(shù)據(jù)平臺。通過大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)，實時采集消防人員、裝備和災(zāi)情信息，進行災(zāi)情趨勢分析和預(yù)測，為指揮決策提供科學(xué)依據(jù)。

4.加強通信設(shè)備的互聯(lián)互通

加強各級消防指揮中心之間通信設(shè)備的互聯(lián)互通。配置消防通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，加強與5G設(shè)備的連接，促進消防設(shè)備的互聯(lián)互通，實現(xiàn)消防通信設(shè)備的協(xié)同工作。

5.規(guī)范消防通信指揮

借助5G通信技術(shù)，進行精確識別和定位，繪制災(zāi)情現(xiàn)場圖，利用單兵圖傳畫面、無人機監(jiān)控畫面等，實現(xiàn)統(tǒng)一指揮、可視化指揮、動態(tài)指揮。加強與通信部門的協(xié)作，優(yōu)化資源調(diào)配，提高消防指令控制效率。

四、結(jié)束語

綜上所述，針對消防通信對于消防滅火救援指揮的重要性，應(yīng)深入分析當(dāng)前存在的問題，并充分利用數(shù)字化技術(shù)和手段來建立科學(xué)完善的消防通信體系。通過配置合理優(yōu)化的消防通信設(shè)備，基于先進的5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和基站平臺，能夠?qū)崟r采集和分析災(zāi)情現(xiàn)場的數(shù)據(jù)信息，準(zhǔn)確定位消防人員和設(shè)備的位置，制定最優(yōu)的救援路線，并實現(xiàn)統(tǒng)一的指揮和調(diào)度，協(xié)調(diào)各方資源和力量，從而對消防救援任務(wù)做出準(zhǔn)確預(yù)測和研判，保障災(zāi)情現(xiàn)場救援任務(wù)的順利實施。通過構(gòu)建科學(xué)完善的消防通信體系，提高指揮決策的效率，減少誤解和延誤。利用數(shù)字化技術(shù)實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集、分析和傳輸，并充分發(fā)揮5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸能力，能夠在消防通信中提供更強有力的支持。

作者單位：王健宇 胡赫 伊春市消防救援支隊

參? 考? 文? 獻

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王健宇（1988.04-），男，漢族，黑龍江綏化，本科，研究方向：消防通信；

胡赫（1994.06 -），男，漢族，吉林梅河口，本科，研究方向：消防通信、消防無人機應(yīng)用。