城鎮(zhèn)災(zāi)害及事故現(xiàn)場應(yīng)急通信體系研究

張 楨，高 悅，王景麗，張 亮，邸高高

（中國信息通信研究院，北京 100191）

0 引言

隨著我國城鎮(zhèn)化的不斷發(fā)展，面對災(zāi)害與事故城鎮(zhèn)存在著巨大的安全風(fēng)險，自然災(zāi)害和事故災(zāi)難對通信的損毀和破壞程度最高，對于現(xiàn)場應(yīng)急通信保障的需求最為迫切，本論文就著重針對典型突發(fā)自然災(zāi)害和事故災(zāi)難的現(xiàn)場應(yīng)急通信保障技術(shù)方案進行研究。城鎮(zhèn)突發(fā)災(zāi)害和安全事件對通信的影響主要體現(xiàn)如下幾個方面：

（1）公眾通信需求方面。極端事件（地震、洪水、泥石流）發(fā)生時，會造成城鎮(zhèn)公眾通信網(wǎng)中斷、大面積損毀、網(wǎng)絡(luò)擁塞，為正常通信聯(lián)絡(luò)和應(yīng)急救援帶來極大困難。

（2）特殊通信保障需求方面。特殊情況（地震、危化品事故）下環(huán)境惡劣，常規(guī)應(yīng)急通信裝備無法第一時間到達現(xiàn)場，救援與保障受阻。

（3）應(yīng)急裝備需求方面。我國當(dāng)前大部分城鎮(zhèn)綜合應(yīng)急手段缺乏，使得通信應(yīng)急處置能力有限，不能及時滿足現(xiàn)場應(yīng)急通信指揮的需要。

針對以上場景的應(yīng)急通信保障場景需求，本文研究形成面向城鎮(zhèn)典型突發(fā)災(zāi)害與事故現(xiàn)場的可落地實施的應(yīng)急通信保障體系，用以指導(dǎo)城鎮(zhèn)應(yīng)急救援與救災(zāi)需要。

1 總體保障體系架構(gòu)

城鎮(zhèn)突發(fā)災(zāi)害及事故現(xiàn)場應(yīng)急通信保障總體目標(biāo)是打造一個“天空地一體化”的應(yīng)急通信保障體系，滿足各類信息的傳送需要。

（1）“天”層面：主要涉及衛(wèi)星技術(shù)，包含VSAT衛(wèi)星、Ka衛(wèi)星、海事衛(wèi)星、北斗衛(wèi)星、移動通信衛(wèi)星等，能夠提供數(shù)據(jù)傳送、衛(wèi)星語音、定位等衛(wèi)星通信服務(wù)。

（2）“空”層面：主要采用有人/無人機、飛艇、氣球等空中設(shè)備，實現(xiàn)實時航拍信息采集、集群信號覆蓋、公網(wǎng)信號覆蓋等能力保障。

（3）“地”層面：主要利用公眾通信網(wǎng)和應(yīng)急通信專網(wǎng)，滿足突發(fā)事件現(xiàn)場應(yīng)急通信信息監(jiān)測、預(yù)警發(fā)布以及事件發(fā)生后應(yīng)急處置的通信暢通需求，并可采用車載、便攜、手持多種形式的應(yīng)急通信裝備，形成具有多種功能、不同容量、不同通信距離、手段豐富的地面通信體系，滿足應(yīng)急指揮、應(yīng)急救援及公眾的各類通信需求。總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 現(xiàn)場應(yīng)急通信保障體系總體架構(gòu)體系

現(xiàn)場應(yīng)急通信保障體系主要包含兩方面內(nèi)容：一是應(yīng)急通信組網(wǎng)保障方案的設(shè)計，需要從應(yīng)急組織保障和技術(shù)保障兩個維度進行不同災(zāi)害規(guī)模的配置；二是需要針對典型災(zāi)害類別對于應(yīng)急通信裝備的特殊化應(yīng)用需求進行配置。

2 應(yīng)急通信組網(wǎng)保障方案配置建議

根據(jù)城鎮(zhèn)突發(fā)災(zāi)害及事故等應(yīng)急突發(fā)事件影響范圍、危害程度及通信保障任務(wù)重要性等因素，不同等級的事件具有不同的現(xiàn)場通信組網(wǎng)保障方案，同時需充分考慮應(yīng)急組織保障體系的不同設(shè)計。

2.1 一般災(zāi)害

（1）應(yīng)急組織保障方案：一般性災(zāi)害可能不會對現(xiàn)場基礎(chǔ)電信設(shè)施造成破壞，通常直接由一線指揮人員及應(yīng)急隊伍進行現(xiàn)場應(yīng)急處置，不需設(shè)置現(xiàn)場指揮部。

（2）應(yīng)急技術(shù)保障方案：可采用小型衛(wèi)星應(yīng)急指揮車實現(xiàn)對指揮人員的通信保障，為其提供與后方指揮中心基于衛(wèi)星的語音、圖像、數(shù)據(jù)通信；并利用集群通信車組織現(xiàn)場范圍的集群通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)指揮人員與應(yīng)急隊伍之間的指揮調(diào)度通信；應(yīng)急隊伍可裝備衛(wèi)星電話、集群終端、視頻及數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備等，實現(xiàn)與指揮人員及后方指揮中心的指揮通信及信息采集回傳。現(xiàn)場通信保障方案如圖2所示。

圖2 一般災(zāi)害應(yīng)急通信組網(wǎng)保障方案（示例）

2.2 嚴(yán)重災(zāi)害

（1）應(yīng)急組織保障方案：嚴(yán)重災(zāi)害通常對現(xiàn)場基礎(chǔ)電信設(shè)施造成破壞，并設(shè)置現(xiàn)場指揮部，多個應(yīng)急隊伍協(xié)同處置。

（2）應(yīng)急技術(shù)保障方案：可采用大、中型衛(wèi)星應(yīng)急指揮車為現(xiàn)場指揮部提供通信保障，實現(xiàn)后方指揮中心與現(xiàn)場的視頻會商。利用集群通信車和公眾移動通信基站車在現(xiàn)場組織集群網(wǎng)絡(luò)和公眾移動網(wǎng)絡(luò)，多個應(yīng)急隊伍可通過集群終端實現(xiàn)協(xié)同指揮調(diào)度，利用Mesh設(shè)備進行現(xiàn)場快速組織寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，通過單兵視頻回傳設(shè)備將現(xiàn)場視頻信息傳送至指揮部及后方指揮中心，并配備衛(wèi)星電話、短波電臺保障極端情況下的語音通信。現(xiàn)場通信保障方案如圖3所示。

圖3 嚴(yán)重災(zāi)害應(yīng)急通信組網(wǎng)保障方案（示例）

2.3 特大災(zāi)害

（1）應(yīng)急組織保障方案：處置特大災(zāi)害除需設(shè)置現(xiàn)場總指揮部，不同處置部門和不同處置現(xiàn)場還將建立分指揮部，還有多個應(yīng)急隊伍進行現(xiàn)場協(xié)同處置。

（2）應(yīng)急技術(shù)保障方案：可采用大、中型衛(wèi)星應(yīng)急指揮車為現(xiàn)場總指揮部提供通信保障。其他指揮部可采用小型衛(wèi)星指揮車、衛(wèi)星便攜站等用于指揮通信。各指揮部之間可采用寬帶無線接入系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通。由于受災(zāi)面積大，還可采用具備集群交換能力的集群通信車將多輛集群基站車組網(wǎng)，實現(xiàn)多現(xiàn)場聯(lián)合指揮調(diào)度。對于道路中斷，地面裝備難以到達現(xiàn)場的情況，還可采用無人機、飛艇、氣球等空中設(shè)備，實現(xiàn)實時航拍、集群信號覆蓋、公網(wǎng)信號覆蓋等，形成“天空地一體化”的應(yīng)急通信保障體系。現(xiàn)場通信保障方案如圖4所示：

圖4 特大災(zāi)害應(yīng)急通信組網(wǎng)保障方案（示例）

3 應(yīng)急通信特殊裝備配置建議

不同的災(zāi)害類型具有不同的保障需求和通信環(huán)境特點，應(yīng)急通信保障需要使用針對不同災(zāi)害特點組織相應(yīng)的保障方案，對于特殊重大災(zāi)害類型，現(xiàn)場應(yīng)急裝備除了指揮車、通信車、電源車等一般性裝備外，還需配置適合特殊場景的通信裝備。

對于道路損毀的情況，可采用可背負(fù)的輕型便攜裝備、可空投裝備，以及無人機等空中裝備；對于大雨等惡劣天氣情況，應(yīng)采用受雨衰影響較小頻段的無線通信設(shè)備；不同的場景需為處置人員配備相應(yīng)的防護裝備，通信設(shè)備也應(yīng)具備相應(yīng)的防護等級和防爆等級。

表1主要針對地震、洪水及泥石流、危化品事故等典型災(zāi)害的裝備特殊化配置需求進行了分析。

表1 典型災(zāi)害現(xiàn)場應(yīng)急通信裝備特殊化配置建議

4 結(jié)束語

本文從城鎮(zhèn)重大災(zāi)害的特點入手，分析得出現(xiàn)場應(yīng)急通信保障總體需求、典型災(zāi)害保障需求及分階段保障需求，同時結(jié)合多種技術(shù)手段，研究形成可實施的面向天、空、地綜合性的現(xiàn)場通信保障體系，并給出典型災(zāi)害應(yīng)急通信技術(shù)組織方案和應(yīng)急保障裝備配置方案，為城鎮(zhèn)應(yīng)急通信保障與防災(zāi)配置提供參考依據(jù)，對于進一步提高城鎮(zhèn)現(xiàn)場應(yīng)急通信聯(lián)動響應(yīng)速度，提升我國城鎮(zhèn)應(yīng)急處置能力具有一定實用價值與意義。