森林消防信息化建設中5G 技術的應用

李 安

（哈爾濱市森林消防支隊，哈爾濱 150000）

森林消防救援工作要時刻面臨不可預測的森林災害挑戰，這主要是因為森林災害起因的復雜性和發生時間的不可預測性[1]。當森林災害發生時，不僅會對當地森林的生態環境造成破壞，且由于林地地況復雜多變，地處偏遠也會大大提升被困人員的逃生難度，從而極易造成巨大的經濟損失。此外，森林資源在維持生態平衡、保護生態環境及維持生態多樣性方面均有不可替代的作用，其作為支撐生態系統循環的重要基礎，消防安全和救援工作的開展更需高度關注和重視。而充分利用現代化信息技術，加大對森林消防的有序管理，是現行更好防止森林毀于災害，保護生態環境平衡和多樣性的有效手段。

森林消防信息化建設是我國大力開展林業信息化建設和消防救援信息化建設的重要關隘之一[2]。隨著多樣信息化技術融入，諸如遙感、GIS、GPS、通信和數據庫等技術的應用，我國森林消防信息化建設水平有了顯著提高，覆及安全穩定的消防通信網絡鋪設，在能夠保障森林消防工作中指揮的精準傳達的同時，提升了森林災害事故應急搶險救援任務時效性。

由此可見，新技術的推廣和應用對森林消防工作是十分有益的，但也需要科學合理地將新技術應用于森林消防信息化建設中，選用的新技術要符合實際森林消防工作的特點。5G 技術作為如今最新一代的通信技術，結合遙感、無人機和數據庫等技術，不僅可以實現更快速的應急響應速度，也可以提高森林工作人員平時對森林管理的效率，對進一步提升森林消防信息化建設有十分重大的意義。

1 森林消防信息化建設的必要性

消防現代化建設一直是我國消防部隊工作的重心，我國的消防系統現代化工作起步于20 世紀90 年代，雖然目前基礎網絡建設幾近實現了全面覆蓋，甚至采用專業的消防系統來進行森林滅火救災方面的技術指導工作也有了部分成功案例，但相較于其他起步較早的國家，我國的消防信息化水平依然存在不足[3]。這主要是消防系統中消防設備等一系列物理設備，與消防數據的信息以及消防網絡等一系列虛擬的信息化系統之間有機結合度不高導致的，是現階段消防信息化建設亟待解決的問題。

相較而言，森林消防領域的傳統消防工作信息化建設難度尤為突出，這是由于我國大部分森林區域相較偏遠，涉及范圍較廣，行政管轄交叉，既存在現代化發展水平局限，如上述基礎設備與信息化系統有效結合的問題，又存在屬地不同導致的信息通信阻塞和管理管轄掣肘，再加上森林消防特有的氣候環境等因素影響和可能面臨的頻發森林自然災害。所以在實際的工作中，森林消防工作管理難度較大，效率較差，而且實施救援的困難性比較高。因此，加強森林地區的消防信息化建設是非常有必要的，精尖的信息技術應用和統一的設施配備可以有效推進森林消防救援工作的開展，確保指令的有效精準傳達，便于對轄屬區域全面監管，利于對災情發展全過程進行數據記錄、規律掌握、趨勢分析、救援總結和災情預測，以此促進救援方法的高效選擇和應急預案的有效落地，從而減少森林災害對森林資源的破壞，有效保護我國森林資源。

2 通信技術在森林消防信息化建設中的應用

我國森林消防通信系統依據信息傳遞方式和基礎網絡架設的不同，主要分為有線和無線2 種通信形式。其中，有線通信由于穩定的線路鋪設，使得其信息傳遞可靠性較高，通信質量較好，主要受限于基礎線路鋪設中難易、成本等方面。而無線通信，主要指適用于復雜森林地況的短波通信、超短波通信、衛星通信、移動通信或上述通信的有機組合。其中，單一的通信方式弊端較為明顯，例如電離問題限制了短波通信的實際應用；而超短波技術由于繞過率低而不適用于復雜地況；LEO（低軌道）、MEO（中軌道）和GEO（高軌道）等不同軌道的衛星通信系統雖然在可靠性和準確性均有一定優勢，但需要地面設置較大的發射功率，制造成本較高，從而影響了其普適性推廣；而移動通信相較于上述3類，通信成本低、傳輸效率高等特點就尤為顯現。因此，森林消防通信系統宜采用以數字移動通信網絡建設為主體，重、難點或高發地區采用應急衛星通信作為輔助建設，靈活搭配多樣的通信方式，在森林災害預防、監測和救援工作中確保指令傳達精確和數據通信穩定。

2.1 通信技術的重要性

隨著科學技術的發展與成熟，越來越多的新技術被應用到森林消防信息化建設中，森林消防信息化建設的水平也隨著新技術的應用不斷提升。例如通信技術、衛星遙感技術、GPS 系統技術、無人機技術和大數據技術等，將這些技術與森林消防相結合，不僅可以快速確定災情的位置，也可以實現對災情的快速響應，以及對災情現場的控制，更可以有效幫助森林工作人員進行森林日常巡邏、森林災害預防，不斷提高森林消防工作的效率。

具備先進的通信保障系統是高效開展森林災害預防、應急救援及搶險救災工作的重要支撐。例如森林火災會比一般火災更嚴重、范圍更廣、更加危機四伏，如若沒有一個穩定可靠的通信技術以及通信設備，即使使用的定位設備再精準，也無法將火災位置和被困人員位置及時準確地傳達給消防救援人員，指揮其進行有針對性地滅火和施救，那么將會浪費更多的國家資源，并且對被困人員及救援人員都有巨大的生命威脅。因此，具備一個穩定可靠的通信系統將對消防指揮、消防救援有至關重要的作用。不僅可以減少不必要的人員傷亡和財產損失，而且對消防人員的安全起到有效的保障。

2.2 現有通信網絡的短板

在森林消防信息化建設水平不斷提升的同時，使用的通信技術也不斷提升。目前，森林消防救援隊伍使用較為廣泛的通信手段有4G 圖傳設備、350 M 無線對講系統和PDT 對講系統等，但上述通信技術對森林消防信息化建設的進一步發展仍然存在著局限性[4]。

首先，不同的通信手段之間存在技術壁壘。這是因為不同的通信方式約定協議標準并不統一，即在采用的信道頻域、數據格式和應答方式等方面存在較大差異，而面對復雜的消防實況，現行的消防需求需要消防隊伍同時配備搭載不同通信方式的通信設備，這樣的方式無疑會造成消防救援工作資源的浪費，增加了消防救援現場溝通和指揮的復雜度，降低了通信系統的可靠性；這樣的通信弊端限制了消防救援工作的有效開展，也難以保障受災群眾和消防救援一線工作人員的安全。

其次，現有通信手段的通信效果難以保證。如4G技術由于其通信速度較快，網絡頻譜較寬，兼容性較好而廣泛應用于消防救援的基礎通信，但隨著實際應用的增多，其弊端也逐漸顯現，例如基站與通信設備距離受限、公共網絡頻點有限、通信制式標準難以統一、有效覆蓋率較低和抗干擾能力較弱等，在森林、山地等信號難以覆及或存在信號遮擋的地區使用效果不理想，難以滿足消防救援工作的高質量通信需求。所以現階段消防救援工作所采取的通信系統，主要依托于350 M 無線對講系統。相對于4G 技術和網絡，350 M無線對講系統的設備傳輸距離更長、實現的信息通信質量更高，不受限于4G 信號基站的高額架設成本和通信商壁壘，能夠較高質量地完成大多數環境下的應急救援指令傳遞和反饋。然而，在遇到地勢復雜程度較高的山地，或者高溫、輻射等強干擾的情況時，該系統的穩定程度會因為信號的減弱而呈現明顯下滑。同時，該通信系統設備較為笨重，額外增加了消防救援一線工作人員的體力消耗，一定程度上阻礙了消防救援工作的順利開展[5]。而目前大多采用的基于數字集群技術的PDT 對講系統解決方案，雖然解決了增設集群基站減低地勢阻礙時原有頻率范圍資源緊張的問題，在一定程度上提高信息通信的距離和質量，但在面對森林內復雜的高低地勢阻礙和其他難以預料的強干擾環境時，通信效果依舊不能滿足消防救援工作的預期。

再次，現有通信手段存在拓展瓶頸。通信技術及科技日新月異，消防救援的需求也逐漸趨于專業化和多樣化，原有的通信技術難以滿足現階段各級消防救援指揮面向大數據時代的多層級網絡融合、云數據決策分析、多維度可視化融合和信息圖文集成等指揮需求[6]。一線工作人員的前端設備配備和指揮中心系統的整體技術發展，與現有通信技術水平難以匹配，從而導致森林消防信息化建設停滯，首先受通信網絡傳輸容量限制，導致出現一線采集的信息在被高量壓縮和還原后出現有效信息大量丟失的現象，這對信息還原提出了更高的技術要求，在增加運算成本的同時，很大程度上局限了消防救援中心對于救援現場的有效指揮工作，造成了消防救援工作的前后端信息不對等，阻礙了消防救援的高效開展。

2.3 5G 網絡的優勢

5G 是第5 代移動通信技術，相對于原有的移動通信技術具有更快的信息傳輸速度，以及更高的信號穩定性和兼容性，同時在通信傳遞過程中，安全性和保密性也有了很大提高。其中傳輸速度快是其最顯著優勢。相比4G 網絡傳輸速度，5G 網絡傳輸的速度能達其10~100 倍。就森林消防的發展而言，將5G 網絡應用于消防信息化建設，可以很好地發揮5G 通信技術傳輸速度快、信道容量高、延遲低、可靠性強和多設備連接等特點，可以補全現有通信技術的不足之處，實現對森林的全面監測以及對災情的快速響應，森林消防的信息化建設進一步完善，讓“智慧消防”的實現可成為可能。

3 5G 時代森林消防信息化建設的建議

我國5G 網絡建設處于國際前沿，其對于“萬物互聯”時代的開展和落地作用不言而喻，更快的傳輸速率意味著更高的響應速度，更廣泛的覆蓋范圍決定了技術應用和拓展的影響程度，更穩定的信息傳輸水平保障了各行業對于5G 通信技術的基礎需求。所以為了滿足消防救援隊伍在應對各類森林災害事故的緊迫時效需求和可靠保障方面，5G 通信技術在森林消防信息化建設中的應用和普及迫在眉睫。為更好地實現5G時代下的森林消防信息化建設，作者認為應該從以下幾點進行深入探索。

3.1 強化通信人才培養

新技術的成功應用必須要有與之相關的人才。因此森林消防隊伍要優化已有的人員配置，不斷推動新的人才的培養，組建一支符合森林消防信息化發展需要的現代化的森林消防隊伍[7]。

（1）隨著相關科學領域的發展，新技術和新方法不斷涌現，在崗員工有的可能不能緊跟時代發展的步伐，不能把新的技術及時運用到森林消防的建設中來。因此，森林消防隊伍需要不斷引進掌握相關技術的人才，并通過培訓讓其快速適應工作崗位，達到上崗要求，補充森林消防信息化建設工作隊伍的人才空缺，提高森林消防隊伍的信息化建設水平。

（2）必須加大對在崗員工的技術培養力度。消防信息化建設是一個不斷學習、循序漸進的過程。與傳統經驗不同，新技術發展是快速的，其更新周期更短，隨著時間的推移會不斷完善。這就需要在崗員工與時俱進，不斷地進行學習。只有這樣，在崗員工才可以適應森林消防的信息化、現代化建設需求。因此，對于在崗員工，應該多提供相應的培訓機會以及外出學習交流機會，鼓勵其不斷學習，接受新知識，掌握技術的最新發展動向以及最新使用方法，為森林消防信息化建設提供可持續的優質的發展人才。

3.2 加強基礎通信網絡建設

有了相應的技術人才，與之相匹配的基礎設施也應該跟上，讓相應的人才有用武之地。

（1）健全5G 通信設備。5G 技術及網絡的應用為森林消防信息化建設奠定了技術基礎。與此同時，承載5G 通信的設施裝備，諸如裝配指揮中心控制平臺、輕型便攜式通訊器等設備的裝配也應實現隊伍全覆蓋，從而完備5G 森林消防信息體系的建設。除了硬件設施和軟件平臺的落地，應加強專項的5G 設施設配培訓，并設有相關的考核環節，有助于全面提高對森林消防信息體系的推廣速率和使用效率，從而實現新老技術裝備的無縫轉型，保障5G 建設后的救援現場與指揮中心之間高質量信息傳遞，達到5G 技術于森林消防救援中的有效落地。

（2）建立森林消防數據庫。森林消防數據庫可以對冗雜的森林信息和消防數據進行系統性的動態更迭和媒介存儲，在確保信息的實時性、全面性和安全性的同時，促進森林消防工作規范化、標準化、數字化發展。結合5G 技術的傳輸速度快、信道容量大和安全可靠等特點實現數據的云計算，將龐大復雜的森林消防數據通過云計算強大的能力實現快速的數據分析。這樣在森林消防信息化的建設中，就可以不用額外組建一臺計算能力強大的計算機，只需要建立數據庫，結合5G技術，與外部的強大的計算機相聯通，以此減少資源以及財力的消耗。這不僅能擴大信息數據的儲存容量，提高信息的入檔時長，更便于歷史信息調用、比對，將其作為依據有效指導應急救援工作的開展。

3.3 建立高效的指揮體系

建設完善統一的標準、規范的體系以及軟件的應用，實現高效的指揮體系，用以解決標準不統一、不規范和消防信息化軟件不成熟等一系列消防信息化建設問題。

（1）制定統一的森林消防信息標準。擬定合適的消防通信數據標準、數據采集與技術標準。依托于既定的5G 技術標準，對所屬的森林消防機構完成關鍵裝備裝配，實現關鍵通信裝備的5G 信號全面覆蓋，在物聯網的基礎架構上實現指揮中心對各設備及現場人員的快速調度和指揮。

（2）建立智能的森林消防調度系統。基于森林消防數據庫的動態數據，采用云計算的方式對可能到來的災害進行預測和智能調度，是保障救援工作的應急響應速率和有效執行的基礎。功能完備的綜合信息平臺建設是其中關鍵，實現具有云計算功能的信息自動收集、整理、匯總，達到森林應急區域內無阻礙的信息共享和互聯互通，通過平臺的專家系統和大數據比對下的綜合判斷，確認屬實后，提前向轄管區域發送預警信息，同時點對點向所處該地人員的移動通信設備發送撤離警告，協助安全疏散。

（3）搭建完善的指揮保障體系。應制定融入5G 信息技術及通信裝備的森林消防應急預案，并積極開展預案演練，以達到當災害來臨時森林消防救援隊伍可完全熟練使用新設備新技術。與此同時，森林消防救援隊伍應定期與相關應急救援保障體系所涉及的屬地政府、行政部門、通信部門、醫療單位和消防重點單位等聯合開展綜合性演練，建立緊密的消防應急救援保障合作機制[8]。

4 結束語

5G 技術在森林消防救援信息化建設中的應用是現階段數字信息化時代的發展趨勢，也是有效提高森林消防救援工作應急響應和救援效率的關鍵。森林消防救援發展應加強適用于5G 基礎通信設備等硬件設施和軟件系統的建設，滿足新時代森林消防救援的信息化需求，提升我國整體信息化建設水平。