衛星通信在森林防火應急通信中的應用

● 文|國家林業局森林防火預警監測信息中心 蔣岳新

衛星通信在森林防火應急通信中的應用

● 文|國家林業局森林防火預警監測信息中心 蔣岳新

森林火災是一種時間和空間上隨機的嚴重自然災害和突發公共安全事件，對社會生態環境、森林資源和人民的生命財產造成了嚴重的破壞。全世界平均每年發生森林火災22萬次，受災森林面積超過1000萬公頃（1平方千米=100公頃），約占全球森林總面積的1‰；1950-2014年，我國累計發生森林火災80.6萬起（年均1.3萬起）；受害森林面積3809.3萬公頃（年均60.5萬公頃），相當于現有全國森林面積的1/5，也相當于云南省的國土總面積，森林受害率為0.7‰左右；因災傷亡33718人（年均543.8人），其中死亡5507人（年均89人）；1987年5月6日發生在黑龍江省大興安嶺特大森林火災，受害森林面積超過100萬公頃，受災群眾5萬多人，死亡193人，受傷226人，直接經濟損失5億多元，間接損失高達69.13億元。

總結大興安嶺特大森林火災的教訓可以看出，除了森林防火管理上的缺失外，技術和裝備上也存在著明顯的不足，可將森林防火工作存在的問題歸結為：“眼瞎、耳聾、腿瘸、手短”八個字，其中耳聾就是指：森林防火的信息通信手段落后，火場沒有任何可利用的通信、通訊設施，受地形和交通條件的限制，架設臨時的通信鏈路也極為困難，使得火場火情實況不能及時反映到上級指揮決策部門，上級撲火指揮員不了解火情的，很難做出正確的撲火決斷，其撲火指揮指令也無法及時下達到撲火一線，貽誤了最初小火階段最佳的撲火時機，使初發的小火發展蔓延釀成了巨災，造成重大損失。

一、衛星應急通信在森林防火中的重要作用

我國的重點林區大多位于偏遠山區，人煙稀少、山高林密、交通不便，地面無有線通信鏈路，空中無公共移動通信信號覆蓋，而且接通路網稀少，假設臨時通信線路困難，只有衛星通信可以解決森林火災現場與后方森林防火指揮機關的通信。

現代衛星應急通信技術的發展，從根本上解決了森林火災撲救中的“耳聾”瓶頸，一旦發生火災，可以快速方便的建立起前方撲火指揮部與后方指揮中心（國家和省、市級防火指揮中心）的視頻、語音和網絡連接，實現了前后方防火指揮系統的一體化，高效快速的傳遞火場實況信息和撲火指揮指令，及時快速地組織有效的撲救，實現“打早、打小、打了”，將火災的損失降至最低。

二、森林防火衛星應急通信的技術要求

森林防火的應急通信因火災發生在時間和空間的隨機性，以及使用環境、使用方式方法上的特殊性，對衛星應急通信系統有如下要求。

對使用環境的適應性要求：能滿足全國各地任意時間均可開通使用，能適應嚴寒、高溫、震動、傾斜等惡劣環境，滿足邊遠地區衛星信號弱、天線仰角低等撲火現場環境。由于森林火災大都發生在天氣晴好的高溫干旱時段，因此，選擇波段時不考慮雨衰，而選擇便攜性較好的Ku頻段。

對衛星信號及網管系統的要求：森林防火應急衛星通信系統應選用能較好覆蓋全國，特別是在東北、西南、西北偏遠林區的信號強度，全國防火系統任意便攜小站使用1.2m天線可建立1-2M帶寬通信鏈路。同時要求衛星主站的網管系統為所有小站提供一個64K的語音帶寬，滿足便攜站應急使用時，在地面無任何通信鏈路的情況下，開機完成對星即可自動開通語音信道，并即時開通滿足網絡和視頻通信帶寬的信道，如有特殊需要可將進一步增大帶寬。

對終端設備的要求：一是集成化，整個衛星通信系統和相關設備集成在1到2個定制箱內，只需接上電源、連接網線即可工作；二是便攜性，全部衛星設備和相關通信設備能裝入普通越野車或小轎車，便于作為行李隨機托運，方便攜帶至野外撲火前置使用；三是快捷性，整個衛星通信系統從卸車、組裝，能在3-5分鐘內快速建立前方撲火指揮部與后方指揮中心的衛星通信鏈路；四是適應性，能適應全國各主要林區，具有抗風、防寒、防震特性，可在高原、坡地、低仰角強哥特殊環境工作；五是易操作，不需太多專業知識，一般工作人員稍經培訓就能操作衛星通信系統設備完成應急通信任務；六是大帶寬，能同時滿足高速網絡、高清視頻、多路語音通信要求。

三、森林防火衛星應急通信的現狀

1993年原林業部森林防火辦公室引進海事衛星A站，在1994年內蒙古呼倫貝爾盟紅花爾基“4·23”特大森林火災撲救中，建立了火場撲火指揮部與林業部防火辦之間的語音和傳真鏈路，在火災撲救指揮中發揮了衛星通信的特殊功效；隨后，全國森林防火系統陸續引進了Inmarsat M4、Inmarsat miniM、BGAN等海事衛星便攜終端，并作為森林防火的儲備物資，在各地火災撲救指揮中發揮了重要作用。

2003年國家林業局防火辦，利用公安部在亞洲3號衛星的信道，建立了東北航空護林中心衛星通信指揮車與國家森林防火指揮中心的點對點應急衛星通信系統，實現了視頻、語音、網絡的同步通信，在黑龍江、內蒙等地的重特大森林火災撲救指揮中發揮了重要作用；2004年國家林業局開始推廣VSAT便攜站的應用，先后兩次發文規范火場應急衛星通信系統建設，建立起了依托上海廣電網絡通信公司的SVA衛星通信網的森林防火應急衛星通信網（見圖1）。

圖1 森林防火應急衛星通信網系統架構圖

目前全國各地森林防火部門已經建成投入使用的VSAT衛星通信系統共有187套。其中國家森林防火指揮部要求，統一使用LinkStar DVBSⅡ衛星終端，加入SVA衛星通信網的固定站、便攜站、衛星通信車共139個衛星小站，通過國家防火辦與SVA主站的10M數據專線直接接入國家林業局內網；北京、河北、山西、內蒙古、黑龍江等省區市已建其他制式或當地政府衛星網的小站（固定站、便攜站、指揮車）48個。

基于BGAN和VSAT系統組建的“全國森林防火應急通信網”具有強大的多媒體通信功能，可在我國境內任何地域提供互聯網接入、中國森林防火網連接，實時高清視頻、語音通訊、數據傳輸，且整個系統具有體積小、重量輕、操作簡便的特點，從而全面提升了火場多媒體應急通信保障能力，為各級指揮中心第一時間全面了解火場情況打下了堅實的基礎（見圖2）。

圖2 “全國森林防火應急通信網”示意圖

四、森林防火應急衛星通信的未來布局

“十三五”全國森林防火規劃勾畫了森林防火應急衛星通信的宏偉藍圖（見圖3），指出將建設以VSAT衛星通信系統為主，北斗衛星、海事衛星和新一代移動通信衛星為輔的衛星通信系統，配套視頻圖傳系統，實現重要火場音視頻等信息傳輸功能。在國家森林防火指揮中心建立衛星固定站，結合國家與各省級森林防火指揮中心間的地面鏈路，形成星地結合、高效穩定的衛星通信網，在各省級、重點地級市建設衛星固定小站，在各省級、重點地市級及重點縣級配備衛星便攜站及視頻圖傳系統；在縣級以上森林防火機構配備BGAN系統、海事衛星手持機等衛星電話終端；在各級森林防火指揮中心、南北航空護林總站建立北斗指揮機系統，各級防火部門、專業隊伍根據需要配備車載、機載北斗設備及北斗手持機。

圖3 森林防火應急衛星通信規劃圖

“十三五”期間，國家森防指擬在現有基礎上，組建森林防火應急VSAT應急通信網，新建VSAT主站2套，位于省級和重點林區地市級防火辦的VSAT固定站134套，有防火任務的省、地縣三級防火辦配備VSAT便攜小站和視頻圖傳系統3154套；地縣兩級防火辦配置2696套BGAN通信系統、手持衛星電話3252部；配置北斗定位通信系統指揮機3255套、車（機）載臺6778部、北斗手持機18090部；各省級防火辦配置大型綜合通信車29輛，地市級防火辦配置中型綜合通信車267輛，重點縣級防火辦小型綜合通信車1502輛。

森林防火應急衛星通信網將租用獨立的衛星信道6～8M基礎帶寬，火情較多的春秋兩個防火期，在原有基礎上再增加帶寬2～4M，以應對隨時發生重大火災撲救指揮的需求。