新形勢下消防無線通信的發展

寧江 張迪 白龍

摘要：消防救援隊伍轉制后，成為我國應急救援的主力軍和國家隊?；谙缿蓖ㄐ殴ぷ鞯奶攸c，對新形勢消防通信的需求、資源和技術進行了簡要介紹，探討了消防無線通信網的網絡構建、應用場景、頻率規劃、使用場景和發展趨勢，滿足新形勢下消防應急通信工作的需求。在消防現有成熟通信組網模式的基礎上，更加注重與應急管理部門互通，以及寬窄融合、5G等新技術的應用，提出了一種消防無線通信的發展方向，旨在為全國消防無線通信網建設獻計獻策。

關鍵詞：機構改革；消防；無線通信；寬窄融合；無線頻率；對講機

中圖分類號：TN927文獻標志碼：A文章編號：1008-1739（2022）19-64-04

0引言

2018年11月，根據《組建國家綜合性消防救援隊伍框架方案》，公安消防部隊、武警森林部隊轉制，組建國家綜合性消防救援隊伍[1]。改革轉制后，這支隊伍由應急管理部管理，實行統一領導、分級指揮，作為應急救援的主力軍和國家隊，承擔著防范化解重大安全風險、應對處置各類災害事故的重要職責。

1消防無線通信網現狀

消防無線通信是消防救援隊伍在災害事故現場展開救援過程中重要的現場通信方式之一。根據組網制式的不同，可分為無線窄帶專網、衛星專網、公網和現場快速組網4類網絡。

1.1無線窄帶專網

無線窄帶專網是目前消防救援隊伍應用最為廣泛的一類網絡，也稱為城市消防無線通信網，主要由以下三級網組成：消防一級網（城市消防轄區覆蓋網）、消防二級網（現場指揮網）和消防三級網（滅火救援戰斗網）。消防一級網用于保障城市消防通信指揮中心與移動消防指揮中心和轄區消防站固定電臺、車載電臺之間的通信聯絡；消防二級網用于保障災害事故現場范圍內各級消防指揮人員（包括社會聯動單位的現場負責人）之間的通信聯絡；消防三級網用于災害事故救援現場范圍內各參戰小組（單元）內部的指揮員、戰斗班班長、駕駛員和特勤搶險班戰斗員之間的通信聯絡。城市消防轄區覆蓋網和現場指揮網目前主要依托公安或政府建設的數字集群網絡，部分省市采用自建模擬或數字同頻中繼網絡覆蓋，滅火救援戰斗網由各地自建，主要采用常規直頻通信方式。目前，全國消防救援隊伍各級機構大部分都配備了350 MHz/800 MHz電臺，利用當地公安和政府的數字集群無線通信網組建消防一級網和二級網，也有部分地區的消防救援隊伍與當地應急管理部門合用370 MHz無線通信網。

1.2衛星專網

衛星專網目前組網是由應急管理部消防救援局租用衛星鏈路，統一調配供全國消防救援隊伍共用，使用Ku波段，構建以地面站為樞紐、以車載衛星站和便攜衛星站為延伸的衛星網。衛星站之間通過衛星通信建立基于IP協議的雙向寬帶透明鏈路，支持高清級別的圖像和語音傳輸，配合聯通各級消防救援隊伍指揮機構的地面有線網絡，能夠實現災害事故救援現場的實時影像回傳及各級指揮機構的視頻調度指揮。

1.3公網無線通信設備

公網無線通信設備主要包括公網圖傳、公網對講和5G業務應用。目前，全國消防救援隊伍支隊級以上單位和大、中隊級單位均已配備4G單兵、布控球等各類基于公網通信的圖傳設備以及公網PoC語音對講終端，這些設備可依托公網實時建立與本級指揮機構之間的通信鏈路，能夠在抵達災害事故救援現場第一時間回傳音視頻信號。隨著5G公眾網絡建設的逐漸鋪開，憑借其大帶寬、低時延的特性，可連接物聯感知設備，實現不同對象的互聯，進一步提升消防救援隊伍的通信保障水平。

1.4現場快速組網設備

消防救援局針對城市重大事故和地質性災害應急通信保障工作的需要，特別是“三斷”（斷電、斷路和斷網）條件下的應急通信場景，研發推廣了一系列應急救援快速組網設備，在實戰和訓練演練中不斷探索應用模式。針對城市區域主要是在高層、地下、大跨度空間和石油化工等重大事故場合，能夠實現災害現場地上5 km和地下2 km范圍的語音、圖像信號全覆蓋，向現場指揮部的調度臺傳輸救援現場實時音視頻信號和生命體征等監測信息，輔助現場指揮員科學決策，保障消防救援人員生命安全；針對地質性災害主要是實現地震、泥石流和地質滑坡等重大災害現場，在無公網條件下實現現場搜救隊與前、后方指揮部之間的互聯互通。在通信方式的實現上，窄帶語音通信使用350 /370 MHz頻段電臺，寬帶無線通信主要依托4G專網基站和Mesh專網基站。

2新形勢的內涵

2.1新需求：職責任務發生變化

消防救援隊伍改制轉隸后，救援職責與任務較以往相比有所增加，在原有防火、滅火和搶救人員生命為主的應急救援任務基礎上，水災、旱災、臺風、地震、泥石流等自然災害和交通、危化品等事故的救援都成了救援的主責主業。消防救援隊伍的應急通信保障任務也隨之發生了深刻、巨大的變化，對新時期的消防應急通信工作提出了更高水平的要求，災害事故發生后應急無線通信設備的采用，直接影響著消防隊伍救援工作開展的效率，是消防隊伍能否完成應急救援任務的關鍵[2]。對于災害事故救援現場應急通信保障來說，消防救援隊伍面臨的難點主要有城市復雜建筑和重特大自然災害2種場景。城市復雜建筑場景是指高層、地下和大型綜合體等建筑，此類建筑往往因為結構復雜，對無線通信信號的屏蔽和衰減較為嚴重，導致建筑內部存在大量通信盲區；重特大自然災害場景是指地震、泥石流、山體滑坡和洪澇等自然災害救援現場，此類災害受災面積大、參戰力量多，容易造成現場通信秩序混亂，且災區往往受損嚴重導致“三斷”情況。以上2種場景都需要由消防救援人員實施自我保障，在現場架設專用通信網絡，覆蓋各救援區域。

2.2新資源：獲得專用無線頻率

2019年8月，工業和信息化部批準分配給應急管理部370～390 MHz的窄帶通信頻率，應急管理部據此設計規劃了ePDT系統，在發布建設任務書時特別提出，370 MHz的ePDT系統建設以服務國家綜合性消防救援隊伍的使用為主要目標。應急管理部的370 MHz頻率資源雖然有限，但是有政策支持，消防救援隊伍可以合法使用。目前消防救援隊伍現役通信電臺設備基本在350 MHz頻段，由于對講機生產工藝的特點，大部分現役設備可通過修改軟件參數設置的方式兼容至370 MHz頻段，因此為了更好地利用通信頻率資源，需對消防370 MHz無線通信網頻率進行統一規劃，達到統一部署、規范使用的目的。

2.3新技術：公專融合技術逐漸成熟

公專融合技術是一種將公網PoC集群和專網PDT集群無縫互通的技術[3]。系統層面，涉及公專集群系統的網絡協議、業務邏輯和呼叫控制全部統一處理，對外呈現的是一整套完整的集群系統；終端層面，在窄帶專網、公網和現場應急網等多網絡間實現自主無感切換，或手動無縫切換，在脫網時，實現窄帶語音直通保底。公專融合技術可以極大地豐富消防無線通信的使用場景，簡化消防救援人員攜帶的單兵對講終端，是一種隨遇接入，無需關心后臺連接網絡的通信技術，可以為應急救援提供更好的通信保障，提高應急通信的可靠性、安全性和靈活性。

3設計內容

面向新時期消防無線通信網的迫切需求，研究消防無線通信的頻率使用和系統建設現狀，針對新時期的無線專網頻率要求，開展國內外無線通信技術發展和相關領域已有技術應用和政策實施等情況分析，圍繞消防救援隊伍的核心業務需求，探討消防無線通信網的頻率規劃、建設模式、使用方式和發展趨勢，嘗試提出一套消防無線通信網頻率規劃和系統建設方案，以指導各級消防救援隊伍應用，為全國各級消防救援隊伍提供無線通信的解決方案，提升綜合應急救援的協同性、整體性和專業性現場指揮綜合能力。

3.1設計原則

（1）三級組網模式不變

消防無線通信三級組網模式由來已久，與消防指揮層級、人員和習慣等因素深度融合，涉及戰斗員、前線指揮員和后方指揮員3類角色[4]，不宜做大的調整，所以消防無線窄帶專網的應用方式沿襲歷史傳統不變，仍為三級組網模式。

（2）注重與外部部門互通

在“全災種、大應急”新形勢下，消防救援隊伍和應急資源等進行優化整合，融合政府、企業、社會和專家等多方力量搭建組成調度指揮平臺，形成一套應急救援力量聯調聯戰工作機制，提高救援效率。構建“黨委政府統一領導、應急部門統籌協調、消防隊伍主調主戰、各方力量高效協同”的“大應急”指揮機制。這在通信保障的基本需求上，進一步要求消防無線通信網與外部部門的互聯互通[5]。

（3）注重新技術的應用

根據當今主流技術發展趨勢，綜合利用5G軟切片技術、寬窄融合集群通信技術和時空統一技術等特點，圍繞應急通信保障、指揮調度和物聯感知等業務需求，整合相關網絡資源，建設“370 MHz集群通信系統寬窄帶融合”應急通信體系。

3.2網絡構建

根據消防救援隊伍的業務需求，以及新技術的發展方向，建議的消防無線通信網網絡構建如圖1所示。

在消防救援隊伍的內部業務網上部署寬窄帶集群融合服務，提供公專融合的網絡覆蓋，結合公網成本低、覆蓋廣和專網在線用戶少、覆蓋精細的特點，方案充分結合二者優點，在網絡層面將2種體制網絡進行融合，在業務層面將專網集群和公網音視頻業務進行整合，配合多模終端，實現公?；パa、統一調度。

在應急救援現場，通過車載式/背負式/便攜式PDT移動通信基站，對突發現場進行覆蓋補盲，保證在任何極端情況下，例如受地震、泥石流和洪澇災害等災害影響，出現公網運營商基站或PDT固定基站損毀或信號覆蓋區域不可達的類似“三斷”情況下，均能保障救援一線和現場指揮部的通信暢通。

3.3應用場景

一級網：通過在消防救援隊伍的內部業務網上部署的寬窄帶集群融合服務，提供一級網的無線網絡覆蓋，主要有2種覆蓋形式，一是通過運營商基站，實現大范圍的基礎覆蓋；二是通過在主要城區內建設的PDT固定基站，實現重點區域的精細化覆蓋。

二級網：通過移動式PDT基站，包括車載式/背負式/便攜式多種形態的設備，為現場指揮部和救援一線提供無線通信網絡覆蓋。

三級網：與傳統三級網的直通模式不同，通常使用一級網、二級網的特定信道進行通話，只有在一級網和二級網都不可用或不可達的情況下，小隊隊員之間才使用傳統直通模式。

3.4頻率規劃

消防救援隊伍370 MHz無線通信網頻率分組與應急370 MHz無線通信網頻率分組原則[6]基本相同，其中消防救援隊伍和應急部門所建設的固定基站頻率交錯使用，消防移動站每組3載頻，且移動站可采用相同組號的固定站頻率擴容至5載頻。應急無線通信網頻率規劃中的常規頻率信道號保持不變，為消防無線通信網數字常規單頻直通模式使用；應急無線通信網頻率規劃中的擴容組和協調組頻率信道號保持不變，為消防無線通信網數字常規轉信臺模式使用；應急無線網頻率規劃中的重大突發事件預留信道號保持不變，為消防無線通信網數字常規預留使用，由應急管理部消防救援局分配。

3.5使用場景

（1）指揮調度和日常訓練

消防無線通信網在日常主要滿足各地市119調度指揮中心與轄區內各支隊、大（中）隊固定臺及出動消防車輛車載電臺之間的語音通信聯絡，主要業務內容為指揮調度、訓練演練和日常點名等。無線通信網絡需要至少覆蓋轄區面積的80%，用于滿足各大（中）隊內語音通信聯絡。

（2）實現實時監控調度

消防救援人員在進行實際的救援工作中，技術部門可有效利用無線通信技術，實時監控當地具體的交通情況以及車輛行駛情況，降低因道路擁堵對工作進度造成的影響，加快整個救援工作的進度。除此之外，相關部門也可利用無線通信系統對現場圖像進行實時傳輸，為消防救援人員提供全面的現場情況。

（3）建立現場網絡連接

在消防救援中通過應用無線通信技術，把指揮中心和救援現場的信號進行連接，將救援現場的情況及時傳遞給指揮中心，以保證指揮中心可以在第一時間制定出相關的救援計劃，從而提高整個消防救援的工作效率。與此同時，現場救援隊員還可以利用智能移動終端向指揮中心及時匯報現場的實時情況，對現場的消防救援人員做出有效性的指揮。除此之外，調度中心還可以利用無線通信網絡系統把災害事故相關的重要信息，如現場建筑的相關圖紙傳遞給現場人員，使消防救援人員可以根據現場建筑的構造特點，展開科學的消防救援工作。

3.6發展趨勢

（1）智能化

消防救援人員在應用無線鏈路組網時，經常會遇到信號不穩定的情況，并且單個無線鏈路的通信距離還有一定的要求，這使整個通信網絡的流暢性受到影響，在嚴重情況下，會影響應急救援工作的順利進行。在相關的指揮調度過程中，技術部門正在研究出一種具有科學性以及實用性的通信系統，以保證對現有的無線系統起到保護性的作用，為無線通信節點部署提供智能化建議，使網絡協同的調度能力得到高效保障。

（2）智慧消防

智慧消防系統是充分利用先進的信息技術，比如物聯網技術和云計算技術等，對火災發生地點快速、準確地定位，并且第一時間聯合一系列設備采取應對措施，降低火災影響范圍。智慧消防有著十分廣泛的應用，可以對消防安全感知層進行全方位涵蓋，能夠有效提升消防、減災的能力。利用大數據技術能夠及時獲取各個方面的信息，全方位支持消防救援工作。數據共享也是智慧消防系統的一個特點，可以利用物聯網和廣大人民群眾以及相關部門緊密聯系，將消防安全信息及時傳達給民眾，還能夠引導民眾積極參與到消防安全管理中，實現了數據化消防安全管理、各個部門聯動以及精細化消防安全管理的效果。智慧消防具有智能化特點，能夠對火情相關信息進行智能化分析，確定各類火情現場情況，采取預制的消防處理辦法。當前物聯網和大數據等技術的應用有助于構建智慧消防系統，可以對構建火情監測和處理系統提供支持，對火災隱患進行客觀評估，有助于火災快速控制和消防救援工作的高效開展。

（3）低軌衛星

隨著衛星互聯網技術的迅速發展，低軌衛星通信技術與應用已成為全球通信領域的研究熱點之一。通過一定數量的低軌通信衛星與地面網絡的融合組網，可以構建具備實時信息處理與傳輸的大規模星座網絡，從而為地面和空中等用戶終端提供全球覆蓋的寬帶互聯網接入等通信服務。隨著消防救援隊伍工作職責的不斷擴大，除城市區域救援外，在野外、郊區、森林和水域等場景均有通信需求，因此在未來需密切關注低軌衛星的發展。

4結束語

應急管理部組建不久，信息化建設工作任務繁重，國家綜合性消防救援隊伍面臨的新形勢日益嚴峻，在政策上面臨著多種挑戰，有被迫變更舊頻率和更新裝備的風險，必須提早進行消防無線通信網的規劃。本文嘗試進行消防無線通信網建設的探索，提供一種建設思路，供社會各界探討。隨著各類通信系統和網絡的建設應用，必將為科學高效的消防指揮救援提供堅實可靠的通信保障。

參考文獻

[1]新華社.習近平向國家綜合性消防救援隊伍授旗并致訓詞[EB/OL].（2018-11-09） [2022-06-09]. http：//www.gov.cn/ xinwen/2018-11/09/content_5338742.htm.

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