消防滅火救援中5G 技術(shù)運(yùn)用研究

廖貴輝

（廣州市黃埔區(qū)消防救援大隊(duì)，廣東 廣州 510000）

0 引言

移動(dòng)通信技術(shù)將要迎來5G 時(shí)代，信息、音頻、視頻的傳輸速度更快，與其他智能設(shè)備的兼容性也將更好，這為消防救援向高效化、現(xiàn)代化發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持，加強(qiáng)5G 技術(shù)的運(yùn)用將有效提高消防作戰(zhàn)能力。

1 消防救援人員數(shù)字化管理

消防滅火救援的原則是要“著眼全局、把握重心、集中統(tǒng)一、整體協(xié)調(diào)”，需要全體救援人員具備較高的專業(yè)素質(zhì)和執(zhí)行力，消防救援人員需要做到科學(xué)訓(xùn)練、作業(yè)規(guī)范，在開展消防應(yīng)急救援時(shí)，才能做到快速反應(yīng)，合理調(diào)派力量，正確判斷災(zāi)情，科學(xué)決策部署，最大限度減少火災(zāi)危害。應(yīng)用5G 通信技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)消防救援隊(duì)伍管理的數(shù)字化、智能化，大幅提高管理效率，為消防救援人員生活、訓(xùn)練以及救援實(shí)戰(zhàn)提供便利。首先，應(yīng)用5G 技術(shù)可以建設(shè)數(shù)字化消防站，優(yōu)化站內(nèi)生活基礎(chǔ)設(shè)施的監(jiān)測(cè)管控，使消防救援人員的日常生活更健康、有序，減輕工作壓力，專心投入消防訓(xùn)練、演習(xí)，提高消防作戰(zhàn)能力，更好地為社會(huì)服務(wù)。其次，消防隊(duì)伍數(shù)字化管理通過融合人臉識(shí)別、物聯(lián)網(wǎng)等科技手段，對(duì)各類軟件進(jìn)行整合匯總，對(duì)數(shù)據(jù)靜默抓取，實(shí)現(xiàn)智能輔助作戰(zhàn)訓(xùn)練、自然留痕減負(fù)增效、全程追溯精準(zhǔn)考評(píng)，把精確管理延伸到隊(duì)伍管理的細(xì)節(jié)末端。依托智能管理平臺(tái)，消防站能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)作戰(zhàn)訓(xùn)練、安全管控、一日生活制度落實(shí)的智能管理和量化考評(píng)，通過一段時(shí)間的探索運(yùn)行，消防站管理效能有了大幅提升，隊(duì)伍管理逐步向質(zhì)量效能型、科技密集型轉(zhuǎn)變。對(duì)于消防人員進(jìn)出營(yíng)、請(qǐng)銷假、消防車輛進(jìn)出情況進(jìn)行科學(xué)的統(tǒng)籌管理。最后，將5G 和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)結(jié)合，還能實(shí)現(xiàn)警鈴、照明、滑竿門及戰(zhàn)斗服架全流程聯(lián)動(dòng)，進(jìn)一步加強(qiáng)安全措施，加快響應(yīng)速度。實(shí)現(xiàn)“指揮中心”和“車輛”數(shù)據(jù)共享，出警途中，指揮中心全程跟警、第一時(shí)間推送警情信息、處置要點(diǎn)、安全提示，確保滅火救援全過程安全、科學(xué)、高效，提升救援行動(dòng)效能。應(yīng)用5G 技術(shù)實(shí)現(xiàn)消防站的數(shù)字化管理還能對(duì)各種消防資源進(jìn)行精準(zhǔn)管控，對(duì)于器材數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的消防器材、裝備相關(guān)信息和養(yǎng)護(hù)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，生成詳細(xì)的記錄，并能通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)完成調(diào)配和報(bào)批審核，做到精確的閉環(huán)管控[1]。

2 提供應(yīng)急通信保障

在消防滅火救援中，保障通暢的通信條件能幫助事故現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)外的救援人員準(zhǔn)確了解事故情況，有效的信息反饋能確保指揮中心做出精準(zhǔn)有效的指揮調(diào)度，讓救援力量迅速做出反應(yīng)，因此提高消防救援過程中的信息傳遞質(zhì)量是提高救援成功率的必要條件。5G 移動(dòng)通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率遠(yuǎn)超上一代通信系統(tǒng)，且上傳數(shù)據(jù)的延時(shí)更低，這能有效支持各種先進(jìn)消防救援通信設(shè)備的順暢運(yùn)行，如360°全景影像視頻的拍攝和傳輸，高清拍攝無人機(jī)的視頻傳輸?shù)?，讓即將開展救援的消防人員能夠準(zhǔn)確了解火場(chǎng)內(nèi)的情況，高清圖像不會(huì)漏下事故現(xiàn)場(chǎng)的細(xì)節(jié)，提高指揮調(diào)度的精準(zhǔn)度。5G 技術(shù)具備泛在網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，覆蓋范圍遠(yuǎn)超4G 網(wǎng)絡(luò)，在偏遠(yuǎn)地區(qū)和一些地下室、地下停車場(chǎng)等地方都有信號(hào)覆蓋，保障消防救援應(yīng)急通信質(zhì)量。

消防救援人員對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)情況的初步了解多來自于報(bào)案人和目擊者的描述，通常不夠詳細(xì)和準(zhǔn)確，如果缺乏對(duì)火情中心情況的整體把握，貿(mào)然進(jìn)入火場(chǎng)開展救援行動(dòng)，任務(wù)危險(xiǎn)系數(shù)極高，因此無人機(jī)火情偵察作為新型消防救援勘探方法，越來越多地被應(yīng)用于消防作戰(zhàn)當(dāng)中。無人機(jī)能夠去一些消防戰(zhàn)士無法到達(dá)的位置進(jìn)行勘探，也可以實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的態(tài)勢(shì)，目前多與4G技術(shù)聯(lián)合使用，但受限于數(shù)據(jù)傳輸速度，目前無人機(jī)上傳圖像的清晰度一般，且延遲較高，如果將5G 技術(shù)運(yùn)用在無人機(jī)視頻素材上傳中，消防無人機(jī)偵查通信工作的質(zhì)量將得到質(zhì)的飛躍。5G技術(shù)支持增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶、海量機(jī)器類通信和超高可靠低時(shí)延通信三大類應(yīng)用場(chǎng)景，可進(jìn)一步拓展無人機(jī)在行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。融合5G 技術(shù)的無人機(jī)能夠高效采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，迅速將現(xiàn)場(chǎng)的音、視頻信息傳送到指揮中心，供指揮者進(jìn)行判斷和決策；且能夠?qū)崿F(xiàn)通信中繼功能，快速恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)局部通信；跟蹤事件的發(fā)展態(tài)勢(shì)，幫助指揮中心實(shí)施不間斷的指揮處理。

3 無人消防作戰(zhàn)系統(tǒng)

為了保障消防救援人員的生命安全，在未來無人消防作戰(zhàn)技術(shù)將被逐漸完善并推行，結(jié)合5G 技術(shù)、遠(yuǎn)距離救援減災(zāi)指揮系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無人駕駛等，開發(fā)消防機(jī)器人救援、無人機(jī)消防救援、無人駕駛消防車救援等創(chuàng)新的科技消防救援方式，避免消防救援造成的人員傷亡。消防救援指揮中心在接到火情報(bào)警后，通過5G 技術(shù)和衛(wèi)星通信技術(shù)迅速定位火情位置，GIS 技術(shù)還能提供準(zhǔn)確的電子地圖，為消防車輛規(guī)劃最優(yōu)路徑，確保車輛及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)用無人機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)情況的偵查，利用反饋圖像和數(shù)據(jù)進(jìn)行三維立體建模，為指揮中心規(guī)劃救援方案提供數(shù)據(jù)支持，然后利用5G 通信技術(shù)遠(yuǎn)程遙控消防機(jī)器人、消防車、移動(dòng)消防炮等設(shè)備開展滅火行動(dòng)。對(duì)于高層建筑發(fā)生火情的情況，可以遙控?zé)o人機(jī)搭載滅火器材迅速滅火，突破地理環(huán)境對(duì)救援行動(dòng)的約束[2]。5G 網(wǎng)聯(lián)消防無人機(jī)執(zhí)行滅火任務(wù)的場(chǎng)景如圖1 所示。

圖1 5G 網(wǎng)聯(lián)消防無人機(jī)消防救援

4 消防員安全監(jiān)控設(shè)備

消防人員是應(yīng)急救援現(xiàn)場(chǎng)的主力救援人員，承擔(dān)著搶險(xiǎn)救援等眾多高危任務(wù)，保障消防員的人身安全，就是確保人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。一方面，要加強(qiáng)消防專業(yè)的崗位培訓(xùn)及相關(guān)的資質(zhì)考核，在整體上提高消防員的綜合素質(zhì)及團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)性，讓消防救援人員能夠更加準(zhǔn)確地把握應(yīng)急救援過程，也能夠準(zhǔn)確地判斷出災(zāi)情現(xiàn)場(chǎng)的危險(xiǎn)性，做到科學(xué)救援，合理撤退，在保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全的同時(shí)，也保障消防員的人身安全。另一方面，要為消防戰(zhàn)士配置齊全的專業(yè)救援裝備，在滿足消防員應(yīng)急救援任務(wù)需求之外，完善應(yīng)急救援體系。如今，通過讓消防員穿戴搭載5G 通信技術(shù)的生命體征檢測(cè)設(shè)備，指揮中心可以密切關(guān)注執(zhí)行滅火救援任務(wù)的消防員的呼吸、心率、血氧等指標(biāo)，并監(jiān)測(cè)其姿態(tài)和活動(dòng)強(qiáng)度，指揮中心根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果提前對(duì)消防員的狀態(tài)進(jìn)行判斷，并就撤離做出決策。同時(shí)，生命體征檢查設(shè)備還能對(duì)消防員身體的異常指標(biāo)進(jìn)行報(bào)警警示，避免因撤離不及時(shí)而引起的安全事故。設(shè)備還能向指揮中心發(fā)送消防員所處的精確位置定位，便于發(fā)生緊急情況時(shí)迅速增援，最大限度保障消防戰(zhàn)士的生命安全。

5 完善消防救援車輛配置

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)雖然已經(jīng)發(fā)展了一段時(shí)期，但在過去“萬物互聯(lián)”還仍然是一個(gè)包含對(duì)未來科技美好憧憬的口號(hào)，但隨著5G 技術(shù)的誕生，進(jìn)一步拉近了人們和所有事物之間的距離。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有行使獨(dú)立功能的普通物體實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)，物聯(lián)網(wǎng)中的用戶通過物品與物品的連接，達(dá)到信息交換和通信的目的。5G 移動(dòng)通信技術(shù)除了具備超快的數(shù)據(jù)傳輸速度和延遲低的優(yōu)勢(shì)，其設(shè)備能耗也非常低，因此能夠大范圍且長(zhǎng)時(shí)間地將消防救援車輛中的設(shè)備連通到互聯(lián)網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能化操控，及時(shí)掌握消防車輛狀態(tài)、消防物資儲(chǔ)備情況，并能快速地對(duì)車輛中的消防裝置進(jìn)行調(diào)控[3]。

我國(guó)某消防安全設(shè)備公司運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)和5G 技術(shù)生產(chǎn)的消防救援車輛在其應(yīng)用端有兩大類新增功能：①車輛常規(guī)信息監(jiān)控，包括車輛狀態(tài)、保養(yǎng)信息、故障查詢；②消防相關(guān)信息監(jiān)控，包括火場(chǎng)的云氣、高壓、高溫、視頻，三維模型，固定設(shè)備信息等。車輛搭載對(duì)火場(chǎng)的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)感知和識(shí)別的系統(tǒng)，提供高角度、寬視場(chǎng)的紅外和可見光圖像，通過提取紋理、形狀、直方圖等特征，進(jìn)行多特征綜合檢測(cè)，高效定位火源的位置和距離；并通過無人機(jī)平臺(tái)搭載各種傳感器設(shè)備，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的災(zāi)害影響進(jìn)行捕捉，同時(shí)進(jìn)行溫度場(chǎng)、有害氣體含量的分析，以便救援人員做好安全防護(hù)準(zhǔn)備。根據(jù)傾斜測(cè)繪儀反饋的真三維數(shù)據(jù)寫實(shí)地反映災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)地物的外觀、位置、高度等屬性，增強(qiáng)三維數(shù)據(jù)帶來的高沉浸感，彌補(bǔ)傳統(tǒng)人工建模仿真度低的缺陷。此外，融入GIS技術(shù)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)在圖形化、可視化和形象化狀態(tài)下進(jìn)行預(yù)案中的人員、物資、設(shè)施、實(shí)施等形象顯示，快速查找火災(zāi)撲救現(xiàn)場(chǎng)周邊的物資水源地、消防栓，指揮中心可以進(jìn)行精準(zhǔn)和高效的戰(zhàn)略部署。

6 結(jié)論

5G 技術(shù)的誕生不僅為人們的通信帶來方便，其在滅火救援中的應(yīng)用，可以幫助我國(guó)消防工作快速實(shí)現(xiàn)科技化、智能化，進(jìn)一步保護(hù)了人們的生命財(cái)產(chǎn)安全、維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定，后續(xù)應(yīng)深挖5G通信技術(shù)的潛力，將其廣泛應(yīng)用于消防安全建設(shè)中。