有關集成化消防衛星單兵通信設備的研究

王金生

（甘肅省消防救援總隊，甘肅 蘭州 730070）

目前，在我國經濟不斷發展的環境下，城市中的消防安全問題、自然災害問題等嚴重威脅著社會的發展質量，為了給人民群眾創造高質量的安全保障，消防救援機構工作任務及壓力不斷上升。因此，為了有效控制不同情況的安全事故以及災害、消防通信問題，需要各方單位重視，在經濟不斷發展的環境下，保證消防衛星單兵通信設備實現升級與完善，為之后的消防工作質量提升做出準備。

1 消防救援現場安全問題中通信現狀

1.1 現場通信混亂

（1）信道堵塞。就當前我國消防機構使用的無線通信設備來說，使用的設備主要是半雙工通信終端，應用原理為在雙方進行通話的過程中，其使用的無線信道可能會被占用，其他通信參與人員在交流中可能會受到外在因素影響。尤其是在一些重特大災害事故現場，消防各級人員溝通中，均需要使用消防設備。在并未實現信道劃分或是信道缺乏明確性的情況下，不同區域消防人員在實際的消防戰斗中，會在同一頻段之下進行通信，導致消防隊伍的指揮人員不知道下達的命令是否準確，消防員也不知道傳達的命令是否是對于自身所在的班組，嚴重影響消防隊伍各級救援人員之間的溝通，造成消防救援現場錯失最佳救援時機。

為了彌補通信消防單兵中存在的弊端，滿足不同救援場景下的需求，衛星消防單兵補充了消防單兵發展技術上的空白，與通信式消防單兵展現出優勢互補的效果。在技術發展的環境下，衛星消防單兵的應用逐漸開始普及，通過北斗導航系統的建設，我國的消防單兵呈現高速升級狀態，但目前我國的各種類型的單兵仍舊有完善的空間，需要在不斷實踐與研究中發展。

（2）終端設備冗雜。為保證消防機構中戰斗小組的指揮工作的順利推進，基層的消防隊伍現階段可選擇配備的無線通信終端包含多種形式展開工作。具體為終端車載、公網集群、車載臺、對講機等設備。在消防救援隊伍處于重特大災害事故現場或多力量聯合作戰中，為提升事故現場與外界的溝通質量，現場可以組建通信網絡，將該通信網絡分成不同級別，分為滅火救援一級、二級與三級網。二級網主要是指揮人員與上級溝通的通信網絡。三級網，更多地是指揮人員將任務精準傳遞到各個消防隊伍之中。在極端環境下，消防戰斗實際轉瞬即逝，這也會導致通信效率隨之降低，影響消防隊伍指揮人員在事故及災害現場的決策。引入衛星通信技術的重要性逐漸突顯。

1.2 通信終端攜帶不便

（1）通信終端不利于執勤備戰。當前，基層中隊使用的設備工作時間難以保證，在目前執勤備戰的過程中，需要通過長時間的蓄電準備保證消防救援，這也導致終端存放位置受到局限，各個消防隊伍對講設備存放位置欠妥，可能會因為存放位置缺少統一性而造成遺失、遺漏等問題，在緊急事故的環境下，對講通信設備的發放耗費大量時間，一分鐘出警的要求難以保證。

（2）終端不利于攜帶。就當前我國部分消防機構的通信設備來說，大量消防機構在對于消防戰斗中存在的問題展開分析中發現，通信終端存在大量問題，主要問題就是在電源、體積等方面的問題上。其中，體積是影響消防機構中消防隊伍作戰質量的重要因素，由于消防隊員在執行任務中需要穿戴滅火救援戰斗服，服裝缺少靈敏性，通信設備的使用便捷度較低，可能會影響事故現場正常的溝通。

2 當前消防單兵通信裝備的發展面對的問題

2.1 信道阻塞問題的解決

信道阻塞問題是目前我國消防溝通中最常見的問題，消防機構中各部門在通信信道的使用方面缺少規范性，應急能力仍舊有待完善，信道的通暢度難以保持。消防隊伍中，各消防救援站指揮隊員通信需要保持通道的一致性，目前，消防單兵通訊設備的信道傳輸中，仍舊存在阻塞問題，通信裝備需進行升級。除此之外，在各消防救援站下轄微型站、小型站需要與其他班組的通信通道保持一致，避免信道交叉問題出現，而消防微型單兵的應用，能夠有效控制消防隊伍中消防人員的溝通效率，防止消防戰斗最佳營救時機抓取出現延誤。

2.2 將各類高集成度消防單兵通信設備引入消防工作中

就當前我國消防機構中消防通信的設備來說，部分區域的設備更新仍舊處于滯后狀態，且現存的消防通信設備仍舊有大量的傳統通信設備，其占地面積較大、質量較重、移動困難，電量存儲能力有限。為控制該項問題，我國已經積極展開了通信設備的研究，希望在原有的設備基礎上，利用數字化技術以及衛星通信技術，完成消防單兵無線通信設備的升級，加強其余消防人員的聯系，提升其使用的便捷性，在通信設備的體積上、重量上加強控制，引進并應用平板天線技術，提升通信效率的同時，保證消防人員攜帶的便捷性，在蓄電能力上加以研究，提升消防救援速度，并解決其中存在信號阻塞的相關問題，防止指揮人員在使用通信終端應用中產生故障。

3 消防衛星單兵集成優化

3.1 消防衛星單兵通信裝備構成

當前，我國便攜式單兵衛星通信設備主要被分成幾個類別，包含全自動與手動衛星通信裝備，主要有天線、饋源、BUG、LNB、MODEM、支架、自動調星系統、手動尋星儀、便攜供電設備及通信終端設備構成。BUG即上變頻功率放大器，功能是將衛星MODEM輸出的L波段無線信號轉化成為高頻的射頻信號傳送至C波段、KA波段或是KA波段衛星。

圖1 國內消防單兵便攜式衛星通信裝備現場測試圖

LNB為低訊降頻放大器，LNB構成為LNB與LNC組成，其中LNC包含混頻器、本機振蕩器等組合而成。LNB按照工作頻段一般可分為C頻和KU頻。主要是由于衛星信號在抵達天線時已經處于較為微弱的狀態，且無線電信號在同軸電纜傳輸之中頻率越高信號損耗越大，因此需要通過LNB將信號放大，以保證信號質量，防止其他外在因素對信號產生影響。

圖2 便攜式消防單兵衛星通信裝備構成圖

3.2 天線優化

傳統模式下，探險接收系統的主要構成為，拋物面反射板、饋源、高頻頭、衛星接收機等組合而成，形成地面接收站。其中拋物片反射板的主要工作內容為將形成的衛星信號反射到相應的設備之上，反射角點主要為饋源與高頻頭之中。饋源其主要功能被分成兩個部分：

（1）完成電磁波信號的接收工作，保證天線的接收信號質量，轉換成為信號電壓，完成傳遞工作，終端為高頻頭。

（2）完成接收電磁波的極化轉換工作。我國1990年左右，衛星通信行業處于高速發展階段，其具有質量較輕、體積小、占用空間較小、風阻小以及傳輸效率高等特點，其在出現之后，獲得了行業內各方人員的關注。新型天線相較于傳統的天線來說，二者有很大區別，反射式拋物面天線的接收方式為，一次或二次反射式天線接收形式展開。但是，新型的平板式接收天線接收方式更加直接。除此之外，受當時該項技術的發展影響，該項技術擁有主體主要是在其他的亞洲國家手中，我國以引進方式為主，需要投入大量資金獲取儀器，價格相對較高。

近年來，板狀衛星天線的應用被行業中各用戶重視，這些天線以國產為主，價格相對較低，應用的普及度較高。現今，世界上的平板天線類型呈現不斷增加的趨勢，種類繁多，具體被分成振子式、縫隙式等多種，應用的優勢主要為占用的空間較小、移動靈活度較高、風阻小、拆解難度低，天線內置的高頻頭是提升設備一體化的重要形式。同時，板狀天線的信號接收效率與傳統反射式拋物面天線相比較高，比較適用于開發便攜式消防單兵裝備，能夠降低消防人員的負重負擔，為之后的消防通信提供便利。

3.3 設備集成

當前，我國集成化消防單兵應用中，便攜式消防單兵裝備數量龐大、普及度較高，若采用的反射式拋物面天線，在運輸過程中會利用集裝箱完成包裝：（1）體積大、攜帶難度大。（2）其他功能難以與天線完成結合，導致其便捷性與適用性難以保證。平板天線投入使用中，天線內置高頻頭有效保證了設備的一體化特征，與此同時，不同設備能夠以固定的形式安裝在板狀天線的背部，保證其一體化性能。

3.4 供電方式

當前，我國集成化便攜式消防單兵相較于預期的便攜單兵應用目標，仍舊有一定的差距，主要是在消防救援車輛進入現場的過程中，到達現場之后由單兵選取車輛附近的空地完成衛星通信工作。由于裝備附近存在可以利用的供電設備，沒有必要研發其他供電設備。就目前我國消防單兵的應用來說，在功能得以保證的情況下，移動終端設備的供電需要保證，防止在作戰中出現失聯問題，難以精準報道現場位置以及戰斗情況，就目前我國移動通信設備的問題來說，通信信號保證的同時，使用時長也應不斷提升，尤其是在面對嚴重火災問題、洪水災害、以及其他極端天氣的情況下，長時間的作戰需要通信上的支持，手持通信設備需要選擇體積小、存電能力強的電池，鋰電池是當前的最佳選擇，如有需要，可配備手持型發電設備，為長時間的作戰做好保障。

4 集成化衛星消防單兵升級展望

4.1 集中供電

消防衛星單兵通信系統的建設中，可以加強對于我國其他機構及相關部門的學習。例如，我國的特警通信裝備中，衛星通信設備集成度較高，可在特警人員的作戰服之上安裝可移動的供電設備，設置充電端口，使移動終端設備始終保持在蓄電狀態。因此，消防隊伍在外出作戰之中，也可以采用該種作戰服的設計、完成移動通信設備在作戰服上的安裝。由于消防機構在作戰中需要進入火場，作戰具有特殊性，移動電源使用可能存在危險，在提升移動通信設備蓄電能力上可加強重視，消防隊伍人員在未作戰狀態下，通信設備處于充電狀態，在消防人員著裝之前將電源斷開即可。

4.2 提升集成化衛星消防單兵使用便捷度

消防人員完成作戰服穿戴之后，消防隊伍成員為保證手部運用的靈活性，只需要將作戰服上的耳機帶到頭上，即可保證即時溝通的目標達成，集成裝置中包含2套通信設備，一套為向上級指揮人員溝通，另一套為同級之間的交流，規避交流傳輸出現混亂的問題。

5 結語

綜上所述，本文主要針對集成化消防單兵通信設備的使用現狀，以及我國消防戰斗中通訊問題展開研究。在了解消防單兵集成通信設備的應用原理的同時，分析其中存在的問題，并通過各種手段完成優化，提升消防人員在實際作戰中的戰斗效率，抓住最佳的救援時機，為之后的消防機構作戰質量提升打牢基礎。