地質(zhì)災(zāi)害事故救援中通信保障措施和方法

劉韜 馮勝

地質(zhì)災(zāi)害事故的發(fā)生給社會(huì)和個(gè)人都造成了極大破壞，嚴(yán)重威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)甚至社會(huì)穩(wěn)定。在地質(zhì)災(zāi)害事故救援中，提供可靠的通信保障將能夠提高救援工作的效率，確保救援工作順利進(jìn)行。本文對(duì)地質(zhì)災(zāi)害事故救援中通信保障措施及方法進(jìn)行研究，分析了救援中通信保障面臨的困難和挑戰(zhàn)，然后詳細(xì)介紹了衛(wèi)星通信、350M無(wú)線通信、短波通信、應(yīng)急通信指揮車(chē)通信、平流層通信、自組網(wǎng)通信等應(yīng)急通信手段，分析了這些通信方式的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景，最后給出了衛(wèi)星遙感測(cè)繪、全景圖制作、建模技術(shù)等可進(jìn)一步提高救援效率的保障措施。

一、引言

近年來(lái)，地質(zhì)災(zāi)害的頻繁發(fā)生給國(guó)家的穩(wěn)定發(fā)展帶來(lái)了極大危害，同時(shí)也給從事地質(zhì)相關(guān)工作的人們?cè)斐闪藝?yán)重影響。當(dāng)?shù)刭|(zhì)災(zāi)害事故發(fā)生時(shí)，對(duì)受困的工作人員進(jìn)行及時(shí)搶救便成了最為緊急和關(guān)鍵的重點(diǎn)任務(wù)，而在地質(zhì)災(zāi)害事故救援過(guò)程中，為了提高救援效率，必須依賴(lài)現(xiàn)代通信技術(shù)。但是，與常規(guī)的通信技術(shù)不同，一旦發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，傳統(tǒng)的有線通信等手段，由于通信電纜被破壞而失效，因此需要采用特殊的應(yīng)急通信手段，在救援人員和指揮車(chē)之間以及災(zāi)區(qū)和外界之間建立互聯(lián)通道，從而保證整個(gè)救援工作能夠有效開(kāi)展。本文對(duì)地質(zhì)災(zāi)害事故救援中的通信保障措施進(jìn)行分析和研究，詳細(xì)分析在地質(zhì)災(zāi)害事故發(fā)生時(shí)可利用的通信保障措施，預(yù)期可為相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考和依據(jù)。

二、地質(zhì)災(zāi)害事故救援中通信保障面臨的困難和挑戰(zhàn)

（一）道路受損，環(huán)境惡劣

地震、山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害對(duì)自然環(huán)境和交通路線往往造成極大破壞，原有的通信基站、通信線路極有可能受到損壞無(wú)法工作，且大型通信裝備通常難以通過(guò)車(chē)輛運(yùn)送至救援一線，這給救援一線通信救援人員帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。此時(shí)，通信分隊(duì)通常只能夠依靠人力，背負(fù)便攜式關(guān)鍵通信裝備，采用徒步翻越或騎乘摩托相結(jié)合的方式趕赴救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，這對(duì)通信設(shè)備的性能和通信保障人員的綜合素質(zhì)提出了更高要求。

（二）通信設(shè)備供電不足

大型地質(zhì)災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)往往環(huán)境惡劣，有時(shí)受災(zāi)人員分布零散，這導(dǎo)致救援過(guò)程往往耗時(shí)較長(zhǎng)，在救援一線采用的通信設(shè)備由于長(zhǎng)時(shí)間工作，電量消耗極快，且由于很多供電線路遭到破壞，難以及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行充電，導(dǎo)致設(shè)備極易出現(xiàn)供電不足問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致救援進(jìn)度受到限制。

（三）通信設(shè)備分布零散，救援人員不足

地震、山體滑坡等大型地質(zhì)災(zāi)害通常覆蓋范圍較廣，為了盡可能救援受災(zāi)人員，需要大量的通信設(shè)備和救援人員，但是由于地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)道路阻斷，這些設(shè)備和人員往往難以第一時(shí)間被運(yùn)送到救援一線，這既影響了完整通信鏈路的建立，也影響了救援工作的推進(jìn)。

三、地質(zhì)災(zāi)害事故救援中通信保障需求分析

在地質(zhì)災(zāi)害事故中，通用的通信措施常常失效，因此，地質(zhì)災(zāi)害事故救援中對(duì)通信保障的需求主要包括：在地質(zhì)災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)，需要各個(gè)不同的救援部門(mén)之間能夠隨時(shí)隨地保持通信暢通且快速；救援過(guò)程中，通信的暢通通常包括有線和無(wú)線兩個(gè)部分，且救援部門(mén)需要配置專(zhuān)業(yè)的定位系統(tǒng)；在現(xiàn)場(chǎng)參加救援的各個(gè)部門(mén)與整個(gè)救援工作的指揮部之間的通信需要確保雙向暢通，且可以通過(guò)多個(gè)手段進(jìn)行通信，通信的內(nèi)容可以是音頻、視頻或者其他各類(lèi)數(shù)據(jù)；參與救援的工作人員及其攜帶的設(shè)備之間需要實(shí)現(xiàn)各類(lèi)資源的實(shí)時(shí)共享；在救援過(guò)程中，需要保證可隨時(shí)調(diào)出各類(lèi)搶修救援方案預(yù)案且能夠相互共享，同時(shí)攜帶的設(shè)備能夠?qū)仍F(xiàn)場(chǎng)的各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并實(shí)時(shí)傳輸給指揮所。此外，考慮到救災(zāi)過(guò)程需涉及多個(gè)部門(mén)，因此在保障通信體系中，為了滿(mǎn)足災(zāi)情研判和聯(lián)合會(huì)商需求，應(yīng)當(dāng)將救援工作組、地方政府、新聞媒體等多個(gè)相關(guān)參展力量一并納入通信保障體系。

四、地質(zhì)災(zāi)害事故救援中通信保障措施和方法

在地質(zhì)災(zāi)害事故發(fā)生時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境往往十分復(fù)雜，給救援工作帶來(lái)了極大困難，在救援過(guò)程中，單一的通信手段往往難以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的救援環(huán)境，必須保證能夠有多種有效通信手段，建立起綜合性的通信網(wǎng)絡(luò)，確保各個(gè)通信節(jié)點(diǎn)間的信息傳遞能夠快速流暢。下面本文對(duì)現(xiàn)有的應(yīng)急通信手段極其應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)介紹和分析。

（一）衛(wèi)星通信

衛(wèi)星通信幾乎是發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害事故時(shí)救援工作中首選的通信方式。衛(wèi)星通信方式相比于其他的通信方式具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，例如機(jī)動(dòng)性較好，通信覆蓋的距離和面積較廣，受到天氣因素或地質(zhì)災(zāi)害的影響較小，可以確保在特殊情況下的信息暢通。在地質(zhì)災(zāi)害事故救援工作中，衛(wèi)星通信時(shí)應(yīng)急通信保障技術(shù)的重要組成部分，其基本原理是在通信客戶(hù)端之間使用相同的衛(wèi)星通信頻率資源，利用高空中多個(gè)不同衛(wèi)星站構(gòu)成的通信網(wǎng)，在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)對(duì)頻率的管理和協(xié)調(diào)下，實(shí)現(xiàn)在任何可接入網(wǎng)絡(luò)的通信客戶(hù)端之間的可靠通信。這種通信方式效率和可靠性較高，因此目前已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。利用衛(wèi)星通信系統(tǒng)幾乎可以對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行實(shí)時(shí)且全天性的監(jiān)控，根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控的信息返回，救援指揮所可以與后方多個(gè)部門(mén)以及一線救援人員之間建立通信，實(shí)現(xiàn)救援工作的有效銜接和救援資源的統(tǒng)一協(xié)調(diào)分配，進(jìn)而提高整個(gè)救援工作的效率。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，通常需要采用衛(wèi)星通信車(chē)或者人工運(yùn)送的方式來(lái)建立衛(wèi)星通信臺(tái)站，通信網(wǎng)絡(luò)建立起來(lái)后，信息的傳輸速率可達(dá)到2M至20Mb/s，能夠滿(mǎn)足對(duì)語(yǔ)音信息、視頻信息或其他相關(guān)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)快速傳輸需求。

（二）350M無(wú)線通信

350M無(wú)線通信也稱(chēng)為集成通信，在目前的應(yīng)急救災(zāi)中已經(jīng)發(fā)揮了重要作用，也是當(dāng)前較為常見(jiàn)的通信網(wǎng)。350M無(wú)線通信通常可分為集群通信和常規(guī)通信兩類(lèi)。與其他的應(yīng)急通信方式相比，350M無(wú)線通信技術(shù)具有信道利用率高、信息交流保密性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際的應(yīng)急救災(zāi)過(guò)程中可以發(fā)揮靈活的協(xié)調(diào)組織作用。在集群通信方式下，350M無(wú)線通信技術(shù)可以不用專(zhuān)門(mén)的設(shè)置基站，即可完成3公里內(nèi)的群呼，在小規(guī)模的地質(zhì)災(zāi)害事故中已經(jīng)基本可以滿(mǎn)足需求。當(dāng)?shù)刭|(zhì)災(zāi)害范圍較廣時(shí)，可以通過(guò)將集群基站或者高架天線的方式，實(shí)現(xiàn)20公里以上的通信，且能夠滿(mǎn)足更多功能需求。

（三）短波通信

短波通信通常應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，但是在地質(zhì)災(zāi)害事故等應(yīng)急場(chǎng)景下也可以發(fā)揮重要作用。短波通信使用的頻段為3MHz-30MHz，通信的波長(zhǎng)為10米至100米，信號(hào)傳輸?shù)木嚯x最遠(yuǎn)可達(dá)2000公里。與其他的通信方式相比，短波通信存在傳輸速率低、話音信號(hào)容易失真、丟包率較高等缺點(diǎn)。但是在地質(zhì)災(zāi)害事故等復(fù)雜環(huán)境下，當(dāng)其他的通信設(shè)施癱瘓時(shí)，仍可以利用短波通信方式進(jìn)行通信，對(duì)其他的通信方式進(jìn)行彌補(bǔ)或備用，保證救援現(xiàn)場(chǎng)能夠至少有一種通信方式可用，進(jìn)而為救援工作提供幫助。

（四）應(yīng)急通信指揮車(chē)

應(yīng)急通信指揮車(chē)不是一種通信方式，而是將衛(wèi)星通信、計(jì)算機(jī)通信等多種通信方式進(jìn)行融合之后，形成的一種能夠快速移動(dòng)且通信穩(wěn)定的指揮中心。在實(shí)際的地質(zhì)災(zāi)害事故救援現(xiàn)場(chǎng)，指揮車(chē)能夠在多種通信方式的支撐下，實(shí)現(xiàn)圖像、語(yǔ)音等信號(hào)的快速傳輸和共享，從而為上層指揮人員提供決策依據(jù)。同時(shí)，指揮車(chē)還可以對(duì)救援現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和交流，確保不同部門(mén)之間能夠更好的協(xié)調(diào)和配合，進(jìn)而保證救援工作順利有效推進(jìn)。

（五）平流層通信

平流程通信技術(shù)通常是利用升空氣球?qū)崿F(xiàn)較大范圍內(nèi)的通信。將氦氣艇升高至30-50千米的高空中，可以攜帶重達(dá)500千克的通信設(shè)備或者太陽(yáng)能陣列。同時(shí)，由于平流層不會(huì)受到惡劣天氣的影響，且自身可以利用太陽(yáng)能陣列提供電力支持，常規(guī)的平流層通信技術(shù)可以提供長(zhǎng)達(dá)若干年的穩(wěn)定通信，且通信范圍較廣，高達(dá)1萬(wàn)平方千米以上。且在接收端不需要配置專(zhuān)業(yè)的通信設(shè)備，利用手機(jī)、平板電腦即可作為通信終端與氦氣艇建立通信鏈路。在實(shí)際的地質(zhì)災(zāi)害事故救援中，平流層通信技術(shù)也可以提供較為方便的通信手段。

（六）自組網(wǎng)通信技術(shù)

在地質(zhì)災(zāi)害事故救援中，可采用自組網(wǎng)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)可靠通信。移動(dòng)自組織通信技術(shù)充分利用通信終端的路由轉(zhuǎn)發(fā)功能，可在地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)缺乏基礎(chǔ)設(shè)施的條件下進(jìn)行通信。這種通信方式的有點(diǎn)在于通信終端可以自由移動(dòng)，及時(shí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生動(dòng)態(tài)變化也可實(shí)現(xiàn)通信，同時(shí)即使其中任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，其他節(jié)點(diǎn)仍可以正常通信，具有較強(qiáng)的抗毀性。在實(shí)際救援過(guò)程中，可利用移動(dòng)衛(wèi)星通信設(shè)備和地面有限光纜互為備份，救援人員可配備通信節(jié)點(diǎn)，以最快速度進(jìn)入災(zāi)區(qū)，第一時(shí)間將現(xiàn)場(chǎng)圖像、災(zāi)情情況回傳給指揮所。

（七）衛(wèi)星遙感測(cè)繪、全景圖制作及建模技術(shù)

為保證救援工作順利快速推進(jìn)，需要一線救援人員與后方指揮所之間建立起指揮通信體系，將救援現(xiàn)場(chǎng)的具體情況及時(shí)反饋給指揮所，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的資源調(diào)度和應(yīng)急指揮。因此，除上述可采用的通信保障措施和方法外，可利用衛(wèi)星遙感測(cè)繪技術(shù)，將地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的具體受災(zāi)情況、環(huán)境破壞程度等詳細(xì)信息迅速傳輸給指揮所，既可為指揮人員的決策提供依據(jù)，還可為地質(zhì)災(zāi)害的二次發(fā)生提供預(yù)判資料。同時(shí)，利用無(wú)人機(jī)對(duì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行交叉拍攝和高空航拍，全程回傳災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的全景態(tài)勢(shì)圖像，組織建模分隊(duì)?wèi)?yīng)用傾斜攝影三維建模技術(shù)進(jìn)行建模標(biāo)繪，采取“現(xiàn)場(chǎng)拍攝+語(yǔ)音播報(bào)”的方式，將監(jiān)測(cè)和建模結(jié)果形成的視頻、圖片等資料，通過(guò)公網(wǎng)、專(zhuān)網(wǎng)相結(jié)合的通信方式回傳給指揮所，可供指揮所專(zhuān)家組分析致災(zāi)成因、研判災(zāi)情發(fā)展和制定人工干預(yù)處置方案提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支撐。

五、結(jié)論

地質(zhì)災(zāi)害事故無(wú)疑會(huì)給社會(huì)和個(gè)人家庭帶來(lái)嚴(yán)重破壞，影響社會(huì)的安全穩(wěn)定。當(dāng)?shù)刭|(zhì)災(zāi)害事故發(fā)生時(shí)，由于環(huán)境復(fù)雜，給救援工作帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的通信方式很可能受到地質(zhì)災(zāi)害的影響而失效或癱瘓，必須采用應(yīng)急通信保障技術(shù)在救援人員和指揮中心之間以及災(zāi)區(qū)和外界之間建立起可靠的通信鏈路，保證救援工作的順利進(jìn)行。當(dāng)前應(yīng)急通信技術(shù)已經(jīng)取得了很多研究成果，有多重通信手段可以在地質(zhì)災(zāi)害中發(fā)揮作用。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和通信能力的不斷提高，應(yīng)急通信保障技術(shù)將得到進(jìn)一步完善。

作者單位：益陽(yáng)市消防救援支隊(duì)