5G通信技術(shù)在消防通信指揮中的應(yīng)用

九江市消防救援支隊(duì) 付飛

隨著通信技術(shù)的發(fā)展,5G通信正在逐步推進(jìn)并應(yīng)用到各個行業(yè)。在通信領(lǐng)域,5G技術(shù)還處于理論階段。為更好地提高消防通信指揮通信建設(shè)水平,真正提高火災(zāi)的救援實(shí)效,需要進(jìn)一步研究建設(shè)基于5G通信技術(shù)的保障系統(tǒng)和消防傳輸。

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,各行業(yè)的發(fā)展需要現(xiàn)代化技術(shù)支持。因此,對于消防救援能力提出了更高的要求,尤其是應(yīng)對地震洪水等災(zāi)害。加強(qiáng)消防通信指揮信息化建設(shè),建立完善的管控網(wǎng)絡(luò),可以提高消防通信指揮的準(zhǔn)確性,而且是快速有效地實(shí)現(xiàn)救援任務(wù)的前提。

1 5G通信技術(shù)概述

5G的主要優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速率高,比之前的4G快100倍,它可以更方便現(xiàn)代化各行業(yè)對于數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。在用于消防和救援時,可以充分的發(fā)揮其更多的應(yīng)用價值,幫助消防通信指揮高效地開展救援行動。對于5G的網(wǎng)絡(luò)延遲相對較低,并且響應(yīng)時間非?？?而且可以在1毫秒內(nèi)做出快速的響應(yīng)。此外,5G網(wǎng)絡(luò)還可以連接現(xiàn)代化大型設(shè)備,可以實(shí)現(xiàn)不同對象的互聯(lián),有效的開展消防救援工作。5G技術(shù)的應(yīng)用可以更加準(zhǔn)確地分析現(xiàn)場危險(xiǎn)因素,方便救援人員制定最優(yōu)應(yīng)急方案。正是這種高速和低時延的優(yōu)勢,指揮中心可以準(zhǔn)確了解救援現(xiàn)場及周邊情況,并且可以實(shí)時監(jiān)控救援人員在救援現(xiàn)場的身體機(jī)能和現(xiàn)場環(huán)境,方便地面指揮人員及時對現(xiàn)場進(jìn)行指揮。對于各種風(fēng)險(xiǎn)的判斷更有利于救援行動的開展,打造綜合性的消防救援隊(duì)伍,促進(jìn)我國消防救援更加專業(yè)。隨著社會的發(fā)展,5G通信技術(shù)在消防救援中的應(yīng)用,可以更好地幫助消防員進(jìn)行通信和團(tuán)隊(duì)協(xié)作,協(xié)助消防隊(duì)伍做好救援工作。打造覆蓋面廣的消防系統(tǒng),更好地應(yīng)對救援工作的突發(fā)事件。可以更好地適應(yīng)當(dāng)前救援和消防需要,為我國救援建設(shè)發(fā)展做出更好的貢獻(xiàn)[1]。

2 目前消防通信指揮應(yīng)用難點(diǎn)

2.1 裝備兼容性有待提高

在火災(zāi)發(fā)生后,消防隊(duì)攜帶的主要通信設(shè)備有對講機(jī)、衛(wèi)星電話和短波收音機(jī)。根據(jù)救援情況,衛(wèi)星便攜式站難以運(yùn)輸,個人和地面通信難以實(shí)施,這將受到許多影響。衛(wèi)星的平板經(jīng)常受到影響,對于密集樹導(dǎo)致衛(wèi)星通信和定位減弱,最終無法傳輸數(shù)據(jù)。諸如無人機(jī)和其他被樹木覆蓋的空中平臺等問題往往存在于大多數(shù)火災(zāi)場景中。消防部門配備了多種通信設(shè)備,包括不同的通信協(xié)議和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),這些凌斬使用存在兼容問題,對于縱向擴(kuò)展也存在問題。按照消防信息化要求,消防救援指揮中心要整合消防救援指揮功能、地理信息集成、指揮可視化和大數(shù)據(jù)分析等功能,需要穩(wěn)定的信號信息傳輸。同時對通信設(shè)備的使用功能也有更高的要求,一般基于傳統(tǒng)的通信技術(shù)。由于傳統(tǒng)通信的限制,現(xiàn)場通信要求難以實(shí)現(xiàn)。

2.2 消防應(yīng)急隊(duì)伍指揮能力有限

對于一些危險(xiǎn)的火災(zāi)會對消防員造成巨大的傷害,消防指揮中心與現(xiàn)場的連接是協(xié)助現(xiàn)場救援消防員進(jìn)行消防作業(yè),保障救援消防員安全的重要保障和基礎(chǔ)。但在我國許多地方,火災(zāi)的消防救援團(tuán)隊(duì)在執(zhí)行工作中和信息溝通仍然困難重重。難以通過語音和圖片等方式將現(xiàn)場的信息快速傳送到消防指揮中心,對于消防指揮中心向火災(zāi)現(xiàn)場的實(shí)時指揮也很困難,這導(dǎo)致消防員現(xiàn)場執(zhí)行任務(wù)的延誤,甚至?xí)o救援消防員帶來不安全隱患。此外,許多地區(qū)的救援指揮部信息薄弱,無法科學(xué)地分析火災(zāi)的位置、火災(zāi)發(fā)展、設(shè)備位置和消防計(jì)劃等消防救援信息,造成了在消防通信指揮混亂的情況。

2.3 通信技術(shù)不足

通信技術(shù)的缺點(diǎn)體現(xiàn)在通信距離短、網(wǎng)絡(luò)中頻點(diǎn)數(shù)量少和抗干擾能力差等。以消防救援中的無線對講系統(tǒng)為例,該系統(tǒng)是一種無線電通信技術(shù)。根據(jù)功率的不同,傳輸距離為3～10km?？捎糜诘叵陆ㄖ?、山區(qū)和輻射區(qū)域。在其他環(huán)境下,通信距離和信號會降低,只能應(yīng)用于地形簡單救援現(xiàn)場。近年來,消防救援隊(duì)伍配備了數(shù)字集群技術(shù)的對講系統(tǒng),通信距離和質(zhì)量得到了提高。但是,該系統(tǒng)必須覆蓋CDMA網(wǎng)絡(luò)。在一些地下建筑和網(wǎng)絡(luò)較差的偏遠(yuǎn)地區(qū),使用效果仍然較低[2]。

3 5G通信技術(shù)在消防通信指揮工作的應(yīng)用對策

3.1 搭建科學(xué)的信息體系

結(jié)合5G技術(shù)規(guī)范制定通用標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行消防通信數(shù)據(jù)采集和技術(shù)研發(fā),避免因技術(shù)沖突而導(dǎo)致重復(fù)建設(shè)。要加快完善和改造指揮中心,建設(shè)突發(fā)事件綜合通信平臺,將消防應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)納入城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃。做好基礎(chǔ)信息和數(shù)據(jù)的收集,為5G通信技術(shù)的推廣應(yīng)用做好充分的準(zhǔn)備。對于消防應(yīng)急通信設(shè)備建設(shè),需要建設(shè)網(wǎng)絡(luò)控制中心、衛(wèi)星地面站和通信平臺。5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用在逐漸成熟統(tǒng)一,需要進(jìn)一步完善衛(wèi)星通信設(shè)備和配套設(shè)備等關(guān)鍵設(shè)備。實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵通信設(shè)備的覆蓋,研究統(tǒng)一跨區(qū)域和復(fù)雜條件的應(yīng)急通信方法,形成適應(yīng)各種應(yīng)急通信保障體系。對于消防救援要定期開展綜合培訓(xùn),建立與地方政府合作的機(jī)制,確保通信單位和消防部門的合作。

3.2 創(chuàng)建一個有效的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)

消防救援隊(duì)伍要加強(qiáng)對通信人員的培訓(xùn),確保相關(guān)人員能夠正確使用設(shè)備,并且要熟悉操作參數(shù)的應(yīng)急通信隊(duì)伍。分析應(yīng)用火控?cái)?shù)據(jù),打造包括遠(yuǎn)程監(jiān)控、指揮控制、數(shù)字化編制與管理等指揮控制體系,促進(jìn)數(shù)據(jù)及時更新并對外進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。同時,開發(fā)基于5G通信的個性化無線設(shè)備,融合環(huán)境監(jiān)測和人工智能等技術(shù),實(shí)現(xiàn)消防救援人員準(zhǔn)確判斷現(xiàn)場情況。有效的現(xiàn)場收集數(shù)據(jù),減少災(zāi)害擴(kuò)大的趨勢,增加有關(guān)消防和救援指揮的準(zhǔn)確信息。

3.3 加強(qiáng)救援現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸

在信息化發(fā)展的時代,對于無人機(jī)和紅外射頻等運(yùn)用技術(shù),通過5G通信技術(shù)傳輸,對于現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)可以實(shí)時監(jiān)測。在現(xiàn)有通信系統(tǒng)中,受帶寬速度限制,數(shù)據(jù)的傳輸相對有限,難以實(shí)現(xiàn)視頻和圖像等數(shù)據(jù)的高效傳輸。在我國進(jìn)入5G時代后,可以有效的改善上述限制。數(shù)據(jù)會及時高效的傳輸,相關(guān)設(shè)備可以實(shí)時監(jiān)測空氣中有毒氣體,監(jiān)測火場的情況,實(shí)時跟蹤并更新現(xiàn)場救援人員的位置等?？梢杂行У奶岣攥F(xiàn)場信息的收集、災(zāi)害的判斷和分析以及命令傳遞的水平。利用平臺的進(jìn)行實(shí)時的數(shù)據(jù)傳輸和,同時地面指揮中心可以第一時間收到現(xiàn)場的反饋情況,實(shí)現(xiàn)應(yīng)急救援的黃金時間。對于我國目前煙霧測控技術(shù)比較成熟,消防面臨的最大挑戰(zhàn)是傳輸數(shù)據(jù),利用5G通信技術(shù)將現(xiàn)場的數(shù)據(jù)情況傳達(dá)給指揮終端。然后生成清晰的圖像,可以添加煙霧類型和濃度數(shù)據(jù),以便根據(jù)實(shí)際情況調(diào)度滅火行動。隨著通信技術(shù)的成熟,消防人員甚至可以查看投影,根據(jù)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)獲取實(shí)際的現(xiàn)場情況,讓現(xiàn)場救援滅火工作更直觀準(zhǔn)確。

3.4 應(yīng)用5G通信技術(shù)打造指揮保障體系

在5G通信技術(shù)普及后,利用現(xiàn)代通信設(shè)備,打造完整的中心控制室和綜合通信平臺,對設(shè)備進(jìn)行升級,對于信息傳輸可以更好地覆蓋通信設(shè)備。消防救援隊(duì)伍要通力合作,確保在多區(qū)域情況下,運(yùn)行和使用應(yīng)急通信,使救援隊(duì)伍能夠交換現(xiàn)場的消防信息,解決各種現(xiàn)場救援工作中的問題。針對此類災(zāi)害的通信方法可以提供消防和救援行動。在各地建設(shè)消防救援隊(duì)伍時,要進(jìn)行全面的消防演練,對通信技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行檢查,找出一些設(shè)備在運(yùn)行工作中存在的不足,并做到不斷改進(jìn)和完善。使5G通信更適用于消防救援,促進(jìn)與通信部門之間更有效的合作,保障消防救援任務(wù)的正常開展。

3.5 通過5G通信技術(shù)對消防救援業(yè)務(wù)的模式進(jìn)行完善

對于不同地區(qū)的救援隊(duì)伍必須確保消防人員正確使用應(yīng)急通信設(shè)備,并在緊急情況下發(fā)揮應(yīng)有的作用。對于消防部門的數(shù)據(jù)需要相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行進(jìn)一步的分析和討論,確?？梢赃h(yuǎn)距離監(jiān)控,在消防救援任務(wù)中可以更好地實(shí)現(xiàn)實(shí)戰(zhàn)指揮管理,形成一個整體的消防指揮體系,便于數(shù)據(jù)更新和交換,更好地為消防救援任務(wù)服務(wù)。同應(yīng)用5G通信技術(shù)打造個人無線通信設(shè)備,將現(xiàn)場救援環(huán)境檢測功能與人工智能相結(jié)合,使現(xiàn)代化技術(shù)手段更好地應(yīng)用于我國消防救援行動中,使救援行動可以更高效的進(jìn)行消防工作。通過個人通信,消防員可以及時反映現(xiàn)場的情況并聽從綜合指揮中心的指揮,正確了解現(xiàn)場情況,并可以做出準(zhǔn)確的預(yù)測,更有效進(jìn)行消防救援,確保救援團(tuán)隊(duì)在現(xiàn)場救援任務(wù)的安全。

4 5G通信技術(shù)對于消防通信指揮中應(yīng)用的展望

4.1 5G通信技術(shù)促進(jìn)消防團(tuán)隊(duì)管理更加規(guī)范

消防救援隊(duì)作為嚴(yán)格規(guī)范的隊(duì)伍,必須通過日常管理,彰顯制度特色和紀(jì)律作風(fēng)。數(shù)字傳感器和人工智能技術(shù)的應(yīng)用,將減輕消防通信指揮人員的工作管理負(fù)擔(dān),提高管理效率,降低傳統(tǒng)消防通信指揮工作中的各級內(nèi)控成本,增加業(yè)務(wù)培訓(xùn)的時間,以及對于智能正規(guī)化的消防隊(duì)可以得到全面的提升,并起到了重要的推動作用。在打造數(shù)字化指揮站和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化管理,對于傳統(tǒng)的消防救援隊(duì)伍受限于傳統(tǒng)傳感器的復(fù)雜性和無線接入受限,無法實(shí)現(xiàn)高速低延遲的問題,在應(yīng)用5G通信后解決了這些問題,首先是創(chuàng)建數(shù)字化管理平臺,基于大量傳感器,實(shí)現(xiàn)供水供電的實(shí)時監(jiān)控,實(shí)時檢測溫度、濕度和水質(zhì),通過電子技術(shù)確保救援場地的安全。在未來5G通信技術(shù)還可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)范車輛管理,利用車載傳感器采集汽車狀態(tài)信息、位置信息和圖像數(shù)據(jù),并連接平臺的車輛控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)汽車訪問限制燃料管理、維護(hù)管理和軌跡記錄等。5G通信技術(shù)可以加強(qiáng)應(yīng)用全方位監(jiān)控、協(xié)助、對講和電話等值守功能設(shè)備,通過無線傳感器集成到控制平臺,采用高清和快速人臉識別授權(quán)現(xiàn)場的進(jìn)出,以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部和外部人員的控制。通過生命體征采集和高清傳輸,實(shí)現(xiàn)救援現(xiàn)場的健康監(jiān)測,結(jié)合無線計(jì)數(shù)傳感器和定位模塊,自動采集現(xiàn)場的部署實(shí)時信息,實(shí)現(xiàn)完整的設(shè)備管理。在各級部門通過視頻進(jìn)行救援現(xiàn)場的調(diào)度、呼叫和監(jiān)視等任務(wù)時,通過高清和低時延圖像的傳輸發(fā)揮著重要的作用[3]。

4.2 消防執(zhí)法規(guī)范化

在火災(zāi)防控和執(zhí)法工作中,對于我國一些小微企業(yè)對于發(fā)現(xiàn)和糾正火災(zāi)隱患的能力還很薄弱,在一些企業(yè)中,他們通過自主的火災(zāi)防范管理很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的防控要求。并且對于火災(zāi)的探測和報(bào)警不合時宜,導(dǎo)致?lián)錅绻ぷ鞒霈F(xiàn)延誤。針對業(yè)務(wù)場景中的挑戰(zhàn),利用5G技術(shù)的特點(diǎn),結(jié)合利用物聯(lián)網(wǎng)探針和在線監(jiān)控設(shè)備,開發(fā)手機(jī)應(yīng)用,構(gòu)建現(xiàn)場的實(shí)時通信。傳統(tǒng)的感煙探測器只能實(shí)現(xiàn)內(nèi)部的通信,將信息傳送到耗控中心。由于設(shè)備或人為因素,會導(dǎo)致現(xiàn)場的報(bào)警可能不及時。因此,使用5G探針傳感器進(jìn)行判斷,并向轄區(qū)內(nèi)的消防救援隊(duì)發(fā)出預(yù)警。通過手機(jī)發(fā)送現(xiàn)場人員的信息和導(dǎo)航地圖,快速高效地進(jìn)行現(xiàn)場的疏散人員。此外,傳感器需要安裝在易燃易爆等企業(yè)的重要場所或現(xiàn)場的關(guān)鍵部位。在系統(tǒng)檢測到現(xiàn)場有火災(zāi)發(fā)生后,可以向轄區(qū)指揮中心發(fā)出警報(bào)。并且相關(guān)的管理人員和值班指揮中心可通過視頻確認(rèn)。

4.3 救援科技化方面

5G通信憑借外部傳感器和高帶寬低時延的通信傳輸,將在指揮系統(tǒng)方面打造智能化數(shù)字化的救援工作。提高了指揮信息交換速度,實(shí)時傳輸信息數(shù)據(jù),包括文字、語音和視頻。指揮員可以利用云計(jì)算快速分析災(zāi)區(qū)情況,做出準(zhǔn)確指揮,提高消防救援的救援能力,切實(shí)提高應(yīng)對各種災(zāi)害和事故的救援任務(wù),做到保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)和自身安全的管理能力。借助智能穿戴設(shè)備,通過網(wǎng)絡(luò)采集現(xiàn)場人員的血壓心率等生命體征,可以實(shí)時了解現(xiàn)場環(huán)境溫度和煙霧相關(guān)的深度參數(shù),對環(huán)境信息和現(xiàn)場救援人員的位置等信息傳播,幫助指揮官了解各救援人員的位置和個人身體情況,合理部署現(xiàn)場救援的工作人員,及時下達(dá)撤退令,最大限度減少救援現(xiàn)場人員的傷亡。對于消防救援環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用,可以使用各種傳感器的使用收集現(xiàn)場數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化處理,分析監(jiān)測參數(shù)中的環(huán)境條件,包括氣體監(jiān)測。監(jiān)測建筑結(jié)構(gòu)和疏散人員,可以提高現(xiàn)場指揮信息傳遞和態(tài)勢分析能力。借助設(shè)備的數(shù)字化連接和監(jiān)控,可以控制設(shè)備的使用,監(jiān)控消防車的位置和液位,確保滅火劑供應(yīng)。記錄設(shè)備的使用頻率故障率,并可以及時分析設(shè)備優(yōu)化數(shù)據(jù),并記錄設(shè)備使用時的配置數(shù)據(jù),現(xiàn)場救援人員與設(shè)備之間可靠的通信,進(jìn)而掌握控制無人機(jī)遠(yuǎn)程設(shè)備的權(quán)限。5G通信技術(shù)可以降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓?提高數(shù)據(jù)傳輸速度。提高通信設(shè)備的電池性能,以增強(qiáng)持續(xù)的工作能力。

5 結(jié)語

綜上所述,隨著5G通信技術(shù)的到位,在消防救援中有效利用信息技術(shù)的優(yōu)勢,并結(jié)合消防通信指揮中的實(shí)際使用,成為改進(jìn)消防通信系統(tǒng)以及消防作業(yè)更高效全的重要目標(biāo)之一。5G時代為我國消防救援指明了未來通信發(fā)展的方向。5G通信技術(shù)用于撲滅火災(zāi),可有效放大通信信號,使現(xiàn)場可以傳輸高質(zhì)量的圖像,有效的增加通信傳輸?shù)姆€(wěn)定性,促進(jìn)更有效和準(zhǔn)確的消防救援指揮工作。

引用

[1] 韓雷.研究5G通信技術(shù)在消防救援工作中的應(yīng)用難點(diǎn)及對策[J].中國新通信,2020,22(19):5-6.

[2] 蔡劍鋒,林麗梅,林鵬程.如何利用5G通信手段推進(jìn)消防信息化建設(shè)再上新臺階[J].電子世界,2020(18):72-73.

[3] 李聰穎.研究5G通信技術(shù)在消防救援工作中的應(yīng)用難點(diǎn)及對策[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2020,38(6):26-28.