城市綜合體消防通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用思考

摘要：本文主要圍繞城市綜合體構(gòu)建消防通信系統(tǒng)的應(yīng)用情況進(jìn)行探討。以專網(wǎng)接入系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)為基礎(chǔ)，將通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性以及跨系統(tǒng)多平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸共同作為重點(diǎn)，構(gòu)建起城市綜合體消防通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，以實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)部各項(xiàng)消防設(shè)施之間的通信融合，并促使數(shù)據(jù)采集、共享、上報(bào)等重點(diǎn)工作進(jìn)一步完善，完成城市綜合體消防通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作以后，可以確認(rèn)該系統(tǒng)中具有本地?cái)?shù)據(jù)采集、云端信息處理和推送網(wǎng)絡(luò)兩項(xiàng)主要功能，可以顯著提升城市綜合體用消防通信系統(tǒng)的信息采集和傳輸效率，整體上應(yīng)用效果良好，可以進(jìn)一步推廣和深入研究。

關(guān)鍵詞：城市綜合體；消防通信系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

我國城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城市綜合體建筑數(shù)量越來越多，規(guī)模越來越大，且內(nèi)部結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。建筑材料除了傳統(tǒng)的鋼砼，還廣泛應(yīng)用多種新型材料。由于建筑本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)會(huì)對通信過程產(chǎn)生一定的屏蔽效果，因此可能會(huì)出現(xiàn)消防專業(yè)通信指揮網(wǎng)信號中斷的情況，從而影響消防部署和反應(yīng)速度。而且，城市綜合體經(jīng)常需要承接大型活動(dòng)或是舉辦大型會(huì)議，為了保障安全性和便捷性，必須在其中應(yīng)用高于標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)^[1]，同時(shí)充分考慮滅火救援工作的需求，連接消防專業(yè)無線通信網(wǎng)，以滿足綜合體內(nèi)外消防通信指揮和作戰(zhàn)的需求。

一、消防專網(wǎng)接入的基本情況

（一）明確所需的無線通信資源

350MHz是當(dāng)前我國各地區(qū)消防部門主要應(yīng)用的無線頻段（筆者所在的北京消防較為特殊，無線頻段為400MHz），下文討論以350MHz為主。受各方面客觀因素的影響，實(shí)際核準(zhǔn)給消防部門進(jìn)行應(yīng)用的頻點(diǎn)數(shù)量較少，因此在進(jìn)行實(shí)際工作過程中，消防部門經(jīng)常采用同頻同波的方式進(jìn)行無線通信。基于這一基礎(chǔ)，消防部門可以直接接入到社會(huì)專網(wǎng)。社會(huì)專網(wǎng)通常是以政府為基礎(chǔ)的社會(huì)單位建設(shè)系統(tǒng)，其頻段多處于350MHz頻段之中，整體上具有條線分割、街面覆蓋的特點(diǎn)，同時(shí)具備應(yīng)急通信和社會(huì)商用兩個(gè)功能。對于消防通信來說，在應(yīng)用社會(huì)專網(wǎng)時(shí)，需保障其可以應(yīng)用的頻段實(shí)現(xiàn)全面的街面覆蓋，以保障消防專網(wǎng)接入的效果以及后續(xù)的應(yīng)用效果。因此，對于選擇應(yīng)用社會(huì)專網(wǎng)的消防部門來說，應(yīng)積極提升綜合體建筑內(nèi)部的信號引入速度，以確保信號能在綜合體建筑內(nèi)實(shí)現(xiàn)全面覆蓋^[2]。

（二）一般要求

①城市綜合體消防專網(wǎng)接入系統(tǒng)屬于一類消防通信子系統(tǒng)，可以與建筑內(nèi)部的消防救災(zāi)系統(tǒng)對接，也可在外部指揮系統(tǒng)以及相關(guān)的輔助系統(tǒng)數(shù)據(jù)中發(fā)揮作用，針對各項(xiàng)相關(guān)的信息、數(shù)據(jù)起到快速匯集的作用。②在針對城市綜合體開展語音通訊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作時(shí)，必須首先明確消防專用無線通信網(wǎng)的構(gòu)建情況，并將目前已有的同頻對講機(jī)接入到該通信網(wǎng)之中，以實(shí)現(xiàn)一定區(qū)域內(nèi)的雙工轉(zhuǎn)發(fā)通信。③在城市綜合體中應(yīng)該使用專用頻率優(yōu)化消防指揮專用網(wǎng)接入系統(tǒng)，以提升系統(tǒng)內(nèi)信息的保密效果，同時(shí)還可避免系統(tǒng)運(yùn)行過程中受到客觀因素的干擾。④消防指揮專網(wǎng)的接入系統(tǒng)必須處于可控并且可以進(jìn)行擴(kuò)展的通信范圍之內(nèi)^[3]。

二、接入原則

（一）以350MHz頻段為基礎(chǔ)

350 MHz是國家相關(guān)部門為消防救援隊(duì)伍專門分配的警用通信頻段，應(yīng)用效果較好，同時(shí)受法律保護(hù)。雖然當(dāng)前消防專網(wǎng)一般接入社會(huì)專網(wǎng)即可，但是因?yàn)樯鐣?huì)專網(wǎng)可能因運(yùn)營不善而面臨關(guān)網(wǎng)的情況，所以消防救援人員通常僅可將其作為備選或是輔助措施，而不能完全使用社會(huì)專網(wǎng)開展工作。且社會(huì)專網(wǎng)的信號也不具有全面覆蓋綜合體建筑的能力，所以為了保障綜合體建筑中滅火救援的效果，必須實(shí)現(xiàn)信號的全覆蓋。由此可見，必須將消防救援人員在綜合體建筑中的通信頻段設(shè)置為350 MHz。

（二）應(yīng)用常規(guī)系統(tǒng)

對于綜合體建筑中的滅火救援工作來說，基本通信工作占據(jù)十分重要的地位，特別是語音通信的效果，能夠?qū)缁鹁仍ぷ鞯馁|(zhì)量和效率產(chǎn)生重要影響。以往我國各地區(qū)消防救援隊(duì)伍主要應(yīng)用350 MHz常規(guī)電臺(tái)，但是根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況來看，其中存在可靠性不足情況，同時(shí)維護(hù)成本較高，所以應(yīng)該在綜合體建筑中接入消防專網(wǎng)，并在其中構(gòu)建起常規(guī)系統(tǒng)，以提升包括語音通信在內(nèi)的各項(xiàng)功能的應(yīng)用效果，進(jìn)而有效提升綜合體建筑的滅火救援效果^[4]。

（三）堅(jiān)持語音第一原則

消防救援隊(duì)伍應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況充分明確業(yè)務(wù)重點(diǎn)，并堅(jiān)持語音第一的原則，以促使有限的資源盡可能多地發(fā)揮功能，以保障綜合體建筑消防專網(wǎng)的可靠性及實(shí)用性。只有充分堅(jiān)持語音第一的原則，才能保障在現(xiàn)場開展滅火救援工作時(shí)，救援指令及相關(guān)的信息內(nèi)容均能順利得到傳輸。并且在此過程中，只有保障語音通信的順利，才能及時(shí)有效地傳播救援指揮信號，提高滅火救援指揮效能。如果不是十分必要的輔助信息功能，應(yīng)在通信資源十分寬裕且不對基礎(chǔ)業(yè)務(wù)產(chǎn)生不良影響時(shí)再進(jìn)一步擴(kuò)展。

三、城市綜合體消防通信系統(tǒng)方案

（一）方案設(shè)計(jì)

根據(jù)消防專網(wǎng)接入的基本要求和接入原則，開展城市綜合體消防通信系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)工作。方案設(shè)計(jì)內(nèi)容主要涉及兩個(gè)重點(diǎn)，即通信網(wǎng)絡(luò)可靠性和跨系統(tǒng)多平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸。將二者共同作為重點(diǎn)，開展專項(xiàng)設(shè)計(jì)工作，重點(diǎn)保障滅火救援指揮工作的順利進(jìn)行。系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。此外，根據(jù)滅火救援工作的實(shí)際需求、常規(guī)業(yè)務(wù)落實(shí)要求以及與通信相關(guān)的管理規(guī)定，在系統(tǒng)中接入消防指揮專網(wǎng)時(shí)，應(yīng)設(shè)置多個(gè)模塊，包括現(xiàn)場指揮、內(nèi)部通信、無線反饋、系統(tǒng)接入以及單兵設(shè)備等。整體功能應(yīng)包括基站控制器^[5]、數(shù)字無線對講機(jī)站、雙頻室內(nèi)分布傳輸系統(tǒng)、消防廣播系統(tǒng)、消防報(bào)警系統(tǒng)、消防指揮通信對物業(yè)對講系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)制接管、消防調(diào)度錄音、人員室內(nèi)定位。

（二）系統(tǒng)組成

1.三信道數(shù)字無線對講基站

①三信道數(shù)字無線對講機(jī)站可以對應(yīng)消防現(xiàn)場指揮網(wǎng)中三組無線電的頻率，也就可以為三級指揮網(wǎng)的持續(xù)正常運(yùn)行提供基礎(chǔ)，所以可以保障滅火救援工作的通信效果。②通過應(yīng)用消防通信系統(tǒng)信道主機(jī)，消防指揮員所需的模擬功能和數(shù)字功能可以得到充分滿足。③在數(shù)字模式的狀態(tài)下應(yīng)用TDMA時(shí)，應(yīng)該采用多址技術(shù)，使通信容量得到雙倍拓展，且可根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展需求再一次更新軟件，并構(gòu)建起單站集群模式，以增強(qiáng)通信容量處理效果。

2.消防三信道基站控制器

應(yīng)用消防三信道基站控制器的重要目的之一，即為針對主機(jī)簡化基站設(shè)備開展管理工作，工作內(nèi)容包括：①針對站點(diǎn)中的全部信道主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行管理；②對外部控制信號進(jìn)行接收，同時(shí)可以針對全部或是個(gè)別的主機(jī)發(fā)出啟停指令；③可以在信道主機(jī)連接外部通信系統(tǒng)時(shí)起到連接接口的作用；④針對消防通信頻道和物業(yè)通信頻道之間的互通進(jìn)行嚴(yán)格的權(quán)限控制；⑤針對站點(diǎn)中的各項(xiàng)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控^[6]。

3.多平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

為了保障綜合體建筑的滅火救援指揮工作的及時(shí)和準(zhǔn)確，其中的固定消防設(shè)施必須與消防通信系統(tǒng)連通，一旦綜合體建筑中出現(xiàn)異常情況，指揮中心可以及時(shí)獲取相關(guān)信息，在實(shí)際進(jìn)行滅火救援的過程中，現(xiàn)場指揮員也可及時(shí)獲取火情變化信息，由此，該系統(tǒng)之中互聯(lián)互通功能中必須包括：①實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的消防通信基站啟停操作；②保持消防及物業(yè)對講機(jī)系統(tǒng)兩個(gè)固定頻道之間的相互連通，且連通狀態(tài)可即時(shí)控制；③連通消防固定通信頻道及綜合體建筑現(xiàn)場消防廣播系統(tǒng)，以便開展現(xiàn)場指揮工作，同時(shí)可以提升人員疏散速度；④在綜合體建筑消防報(bào)警系統(tǒng)中產(chǎn)生新數(shù)據(jù)時(shí)，可及時(shí)獲取數(shù)據(jù)信息內(nèi)容并及時(shí)傳輸至管理系統(tǒng)；⑤消防員進(jìn)入火場后可及時(shí)、準(zhǔn)確地定位消防員；⑥可以將各項(xiàng)相關(guān)的數(shù)據(jù)信息向現(xiàn)場移動(dòng)指揮設(shè)備處進(jìn)行實(shí)時(shí)推送。

4.消防三信道收發(fā)合路平臺(tái)

以消防三信道收發(fā)合路平臺(tái)為基礎(chǔ)，任何信道的RF信號整形處理、合分錄處理等多項(xiàng)工作均可得到落實(shí)，主要包括以下：①分別針對三個(gè)信道的RF下行信號進(jìn)行同頻合路處理，同時(shí)針對三者進(jìn)行等值的輸出；②針對上行接收信號采用等值分錄的方式進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果輸入至其對應(yīng)的信道主機(jī)；③對接室內(nèi)分布系統(tǒng)的單端口；④接收消防三信道基站控制器輸出的指令，并查詢、上報(bào)各個(gè)節(jié)點(diǎn)上的RF信號質(zhì)量；⑤針對基站發(fā)射信號進(jìn)行偏置處理，并選擇合適的時(shí)間進(jìn)行偏置信號恢復(fù)控制。

（三）系統(tǒng)設(shè)備組成

1.本地?cái)?shù)據(jù)采集局域網(wǎng)絡(luò)

本地?cái)?shù)據(jù)采集局域網(wǎng)絡(luò)需要完成系統(tǒng)中90%以上的系統(tǒng)數(shù)據(jù)規(guī)劃工作，并保障其可在現(xiàn)場作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)發(fā)揮重要作用，本地?cái)?shù)據(jù)采集局域網(wǎng)絡(luò)的組成情況如下：

第一，單信道語音互聯(lián)網(wǎng)關(guān)和發(fā)射模組。①其中包含兩種不同的頻段模式，分別是“消防用”和“物業(yè)用”，二者之間可以將IP網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的點(diǎn)對點(diǎn)通信，就可以避免消防站點(diǎn)與綜合體建筑物業(yè)站點(diǎn)之間因?yàn)槲锢砭嚯x過大或是物理距離存在偏差，導(dǎo)致有線通信的應(yīng)用效果受到影響；②及時(shí)接收消防三信道基站控制器發(fā)出的指令，并根據(jù)指令內(nèi)容，及時(shí)對語音通道進(jìn)行開啟或關(guān)閉；③控制發(fā)射模組對于語音信號的發(fā)送和接收，還可以實(shí)時(shí)處理語音信號轉(zhuǎn)碼操作，從而落實(shí)IP網(wǎng)絡(luò)對等通信；④消防、物業(yè)兩方面系統(tǒng)應(yīng)分別構(gòu)建起模組及基站間的空口通信模式，以保障布放架設(shè)的便捷性得到提升；⑤物業(yè)系統(tǒng)發(fā)射模組能夠與消防廣播系統(tǒng)發(fā)出的音頻信號進(jìn)行對接，并在其中使用針對性信號控制措施連通廣播系統(tǒng)，且可啟閉互聯(lián)^[7]。

第二，關(guān)鍵業(yè)務(wù)服務(wù)器。①設(shè)計(jì)關(guān)鍵業(yè)務(wù)服務(wù)器時(shí)，需采用RS232通信接口，并將其連接于現(xiàn)場消防報(bào)警系統(tǒng)，以能夠快速、全面、準(zhǔn)確地獲取報(bào)警數(shù)據(jù)；②以工業(yè)控制標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)進(jìn)行定制，針對關(guān)鍵業(yè)務(wù)服務(wù)器進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅可以延長連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間，還可保持其在運(yùn)行過程中持續(xù)處于靜音的狀態(tài)，同時(shí)散熱性能更加良好，也就使得服務(wù)器運(yùn)行對于環(huán)境未提出過多要求，所以即使出現(xiàn)緊急情況，其穩(wěn)定運(yùn)行也可得到保障；③獲取報(bào)警信息之后，可以及時(shí)向云端應(yīng)用服務(wù)器上傳，有利于提升數(shù)據(jù)備份的效率和推送的效果。

第三，室內(nèi)定位引擎服務(wù)器和定位天線。①在救援人員進(jìn)入到現(xiàn)場之后，可以對其位置信息進(jìn)行準(zhǔn)確掃描計(jì)算并及時(shí)記錄上傳，也就是可以針對人員位置進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控；②在定位天線中采用2.4GHz藍(lán)牙4.0低功耗技術(shù)，同時(shí)借助定位服務(wù)器和有線網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建起星狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時(shí)使用定位引擎服務(wù)器針對被監(jiān)控人員的位置進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控；③使用相控掃描的方式進(jìn)行定位天線設(shè)計(jì)，并在其中應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸聯(lián)合POE供電的模式；④應(yīng)用定位引擎服務(wù)器時(shí)，應(yīng)將其與三角定位法、AOT到達(dá)角以及TDOA時(shí)間差定位法等先進(jìn)方法聯(lián)合使用，以提升處理效果和定位精度，一般可將定位精度提升至0.5m左右；⑤獲取位置信息后，可采用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)向云端應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送實(shí)時(shí)位置信息，由此，數(shù)據(jù)備份速度更快，且安全性更高，推送效率也隨之提升。

2.云端信息處理與推送網(wǎng)絡(luò)

其可將不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)上傳至本地，同時(shí)進(jìn)行備份，應(yīng)用IP網(wǎng)絡(luò)還可以向消防報(bào)警中心的管理平臺(tái)推送信息數(shù)據(jù)，也可將數(shù)據(jù)推送至現(xiàn)場指揮移動(dòng)設(shè)備上，以提升現(xiàn)場的指揮效率。

四、結(jié)束語

根據(jù)上文可以了解到，在城市綜合體消防通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作之中，應(yīng)首先明確消防專網(wǎng)接入所需的無線通信資源和相關(guān)的要求和原則。在確認(rèn)可以滿足要求并符合原則的基礎(chǔ)上，提出設(shè)計(jì)方案，明確系統(tǒng)組成和系統(tǒng)中的各項(xiàng)設(shè)備，以提升消防專網(wǎng)接入的效果，使其中的各項(xiàng)業(yè)務(wù)需求均能得到有效滿足，從而更有效地提升消防部門火場指揮通信質(zhì)量，并提升綜合體消防的質(zhì)量和效率，從而更加有效地保障綜合體的安全，以及相關(guān)人民群眾的人身財(cái)產(chǎn)安全。

作者單位：任志杰 北京市豐臺(tái)區(qū)消防救援支隊(duì)

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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任志杰（1987.11-）男，漢族，山西應(yīng)縣，本科，初級專業(yè)技術(shù)職務(wù)，研究方向：消防信息通信。