森林防火無線通信指揮系統與GPS技術研究

黃福華

摘要：指出了森林火災是一種失去人為控制而在森林范圍內自由快速蔓延的林火行為，具有較強的突發性，且破壞性極大，救助也存在較大的困難，給人類、森林及其生態系統都帶來一定程度的損失與危害。基于此，探討了森林防火無線通信指揮系統與GPS技術在森林防火工作的應用，以期提供參考。

關鍵詞：森林火災;防火工作;無線通信;GPS技術

中圖分類號：S7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2018）05-0237-02

1 引言

當前專業無線通信技術在迅猛發展，既包括常規的通信技術，也包括高端技術中的集群通信技術。其中以集群通信技術為支撐的集群系統具有調度功能，可滿足一定的通信調度指揮需求。而GPS技術也是一種高新技術，隨著森林火災的頻繁發生，其在森林防火工作中同樣占據著重要地位。因此，以GPS技術為核心的森林防火無線通信指揮系統應運而生，如今在森林防火領域中發揮著重要作用。

2 森林防火無線通信指揮系統

在森林防火無線通信指揮系統的實際運用中，要求其覆蓋面為省市區的全部林場。只是集群通信系統的建設成本非常高，且森林防火無線通信指揮系統通常使用單頻同播通信網，就是通過多個同播中轉基站來實現信息的傳輸、通信以及調度指揮，其中蘊含著一些問題，受到了一定的關注。其問題在于：隨著覆蓋面的擴大，中轉基站數量需要相應增加，這就使得系統會出現重疊區，產生一種同頻干擾問題，直接影響著該系統在實踐過程中的通信質量，進而影響森林防火工作的順利開展。因此，對這一系統進行改進勢在必行，當下比較理想的方法即是引入GPS技術，以消除同頻干擾問題，改良系統的功能，在更大程度上保障了森林防火無線通信與調度指揮工作，推動森林防火工作的更有效開展[1]。

3 GPS技術用于森林防火通信中的作用

3.1 林區觀測基站之間不需要通視

在森林防火工作中，要求無線通信指揮系統可以快速獲取森林內部信息。而為了達到這個目的，就要在林區建立森林火訊的觀測基站，以便快速地收集周圍林區的相關信息。在這個方面，觀測基站所獲取的信息需要保證真實性與準確性，因此要求各觀測基站之間可以支持信息核對的功能。若沒有建立在GPS技術的基礎上，那么林區的觀測基站要通過線纜而實現有效的通信連接。但是這樣的情況下，線纜資源消耗量比較大，在一定程度上提高了森林防火成本。同時，森林內部的地形比較復雜，而且交通也不便利，架設線纜的施工操作具有較大的難度。而在無線通信指揮系統中引入GPS技術，可以借助其衛星定位功能，實時接收任何兩個或兩個以上觀測基站的信號。在這個情況下，意味著觀測基站之間并不需要通視功能，也不用進行連接，具有良好的應用優勢[2]。

3.2 可有效提高觀測的精度

GPS是新一代衛星定位系統，其導航服務具有實時性、全天候的特點，其情報搜集能力和應急通訊功能都非常強。而在定位功能方面也具有短距離和高精度的特點。比如15km內為短距離，其精度已經達到了厘米級，而中距離或者遠距離的精度不超過10m。比如國內自主研發的北斗導航系統，已經將短距離的定位精度提高至厘米級。在林區內采用GPS技術對森林防火無線通信指揮系統進行改良，實現對森林內部現況的科學定位與觀測，可發揮出觀測精度高的優勢，更好地滿足防火檢測工作的需求，也可提高森林防火的工作效率與工作質量。

3.3 具有比較高的自動化水平

在森林防火無線通信指揮系統中引入GPS技術，可改進系統的功能，其中的模塊化控制系統具有非常高的自動化水平。基于GPS技術的森林防火無線通信指揮系統能夠減輕林業管理人員的工作壓力，其掌握好儀器操作技能，就可以操控系統自動地對林區情況進行檢測，這是森林防火監測自動化與智能化的體現。另外，該系統增設了自動化的報警系統，能夠在監測到火災信號的同時立馬給予警報，利于有關人員及時快速地采取森林防火措施，降低損失。

3.4 消除同頻干擾問題

兩部發射頻率一致的中繼設備在運行過程中，會出現通信覆蓋的重疊區域，進而導致同頻干擾現象的發生，直接影響著通信質量。要消除其中的同頻干擾問題，就需要對同頻的中繼設備之間存在的頻率偏差進行有效調整，盡可能降至最小。但是音頻帶寬例外。在確保中繼設備的頻率穩定度滿足了0.05×10^-6的條件下，可以讓中繼設備之間存在的差頻在音頻通道之外。同時，將該差頻維持一致性，就可以有效提高同頻覆蓋交界區的通信質量。而GPS基準時鐘信號源可以達到上述要求，消除同頻干擾問題。因此，在森林防火無線通信指揮系統引入GPS技術，在許多方面都可以推動森林防火工作的有效開展。

4 森林防火無線通信指揮系統與GPS技術的具體應用

4.1 在林火預防中的具體應用

首先，借助GPS技術，能夠對可燃物類型的示意圖進行繪制。這種先進的功能取代了傳統多人徒步行進而對林區各種可燃物分布區域進行區別的方法，節省了大量的人力、物力以及時間。同時，GPS定位技術能夠對各類可燃物區域的經緯度進行讀取與記錄，并在地圖上進行標記，最后可將各記錄點進行連線，繪制成為相應的示意圖。而這一示意圖可以為森林防火無線通信指揮系統提供有效的參考依據，利于相關人員科學制定林火的預防措施，進而快速組織滅火隊伍，準備好滅火設備，采用合理的滅火戰術，在最短的時間內應對林火災情。其次，可以通過地形圖進行防火隔離帶的總體規劃。在這個過程中，可借助GPS技術標明防火隔離帶的起終點以及中間的各節點相關地理坐標。若是在設置了防火隔離帶之后，出現了意外跑火的狀況，則可借助GPS對其進行迅速定位，并上傳報告，便于系統及時發揮通信指揮作用，及時組織撲救措施，增強其安全保障度[3]。

4.2 在偵查火情中的具體應用

若是林火災情比較嚴重，基于GPS技術的森林防火無線通信指揮系統可以發揮定位與通信指揮的優化組合作用。通過GPS技術，可對各個火頭進行準確的定位，收集火線長度、火頭數、火災區域的面積以及火災的發展方向等等各種重要的一系列信息傳輸至系統控制中心，便于指揮人員參考上述火場要素針對林火災情進行有效的撲救指導，作出最合理的撲救隊伍人力部署，并制定撲火效率最高的林火撲救措施。若是遇到需進一步對林火或者熱點進行核實的情況，比如無法辨析是林火還是其他類型的火災，或者出現大面積水面反光的情況而被視為熱點的情況，就需要GPS導航技術對熱點位置進行重新的準確定位，有效提高火災類型的識別性，收集準確的信息，傳輸至系統中，為指揮部提供有效且準確的參考信息[4]。

4.3 在林火撲救中的具體應用

首先，林區的地形比較復雜，撲火人員前往火場時的行進路線并非直線，而借助GPS技術，能夠對行進路線的關鍵節點進行明確，然后根據其地理坐標而發揮導航功能，指揮部可以向撲火人員提供最佳的行進路線，甚至是可以為其提供最佳的撤離火場路線。可有效節省時間，也可以減少人員的體能消耗，進而保障撲火人員的安全。其次，在撲救林火方面，機降火災現場是非常快捷的方法。但是實際上火場的能見度非常差，又要在安全飛行高度基礎上降落火場，這具有極大的難度。而GPS技術的定位與導航功能可收集火場的經緯度信息，讓飛機可以在GPS技術的引導下快速抵達火場，也可以在參考火場實際地形情況之后，再決定是否進行機降滅火。

然后，在各種條件都具備的前提下，可采用飛機灑液的方式對火場進行滅火。在撲火之前，可在GPS技術的指導下進行撲火，提高飛機灑液的撲火效率，同時也保障飛行安全。再者，若是林火災情過于嚴重，或者火場地段撲救工作困難，撲火人員可借助GPS技術輸送所在位置的經緯度信息，傳至指揮部，讓指揮部可以及時采取增援措施。最后，撲火結束后，也需要借助GPS技術確定火場可復燃區域的相關地理坐標，指揮部需要部署人力對相應的復燃地區采取最終滅火措施，真正達到滅火目的。

5 結語

林火在當前和未來一段時間內都是會影響國內林業發展的重要問題，而森林防火無線通信指揮系統與GPS技術在森林火災的預防、檢測、撲救的過程中的應用價值非常高，可加大其在林火預防實際工作中的應用力度，借助GPS技術與無線通信指揮系統的功能滿足林火預防工作各方面的需求，實時保障林區安全。

參考文獻：

[1]李建明.試論GPS技術在森林防火無線通信指揮系統中的應用[J].科學與財富，2016（9）：337～337.

[2]張潤嘉.宋娟，費海強.森林防火移動助手系統在森林防火中的應用及實現[J].內燃機與配件，2017（24）：126～127.

[3]宋娟，費海強.森林防火移動助手系統在森林防火中的應用及實現[J].內燃機與配件，2017（24）：126～127.

[4]梁濤，張麗麗.基于GPS的異地考勤管理系統設計與實現[J].中南民族大學學報（自然科學版），2016（2）：111～115.