如何将数字化技术在消防救援应急通信保障发挥作用的研究

城市消防是城市化建设的重要组成内容，应充分关注消防通信规划，利用有线、无线等通信技术和手段，构建现代化、数字化的消防通信指挥系统，在数字化技术的依托下，开展灾情报警、现场指挥、消防信息综合管理、训练模拟等各项工作，不断夯实消防通信数字化基础设施，加强消防通信信息资源共享和利用，满足消防通信安全需求。

一、当前消防通信指挥存在的问题分析

1、通信指挥基础设施设备不够齐全

当前消防队伍灭火救援指挥的基础设施装置明显不足，通常采用对讲机、卫星电话、短波收音机等设备，这些传统通信设备存在无法兼容的问题，受限于地面密集建筑物、构筑物的干扰，无法快速准确定位作业地点和具体状况，数据传输受到较大的阻碍。且这些不同的消防设备基于不同的通信协议，技术标准不够统一，无法进行纵向扩展和综合应用，在地理信息集成、可视化指挥、大数据分析等方面存在缺失，无法满足灭火救援现场消防救援指挥的需求。

2、消防应急指挥能力不足

消防通信是保证快速准确救援的重要前提，由于现场情况突变会对消防救援人员带来极大的威胁，为此需要准确高效的现场消防应急指挥。然而，当前消防应急指挥能力不足，无法综合判定现场处置行动时机、救援方式，消防通信传输不及时，难以对消防应急指挥方案提供数据支持，对于现场形势变化以及突发状况缺乏科学综合的分析，导致消防应急指挥混乱无序。

3、消防通信技术滞后

当前消防通信技术尚存在诸多技术缺陷，无法充分发挥无线通信的功能，不利于快速准确的现场部署作战。具体表现为以下方面的技术缺陷：（1）无线频率的分配参差不齐，且用于消防的无线频率较少，极易在现场救援工作中出现相互冲突的局面；（2）无线通信存在干扰堵塞现象，如350M超短波电台、4G无线图像传输系统、短波电台等设备，在工作中存在信号干扰现象，甚至出现信号堵塞，导致无线通信系统失效；（3）无线通信方式较为单一，救援现场大多是采用350M集群对讲机、POC对讲机、手机等，通信覆盖范围相对狭窄，不利于及时有效开展现场沟通部署；（4）地铁、隧道、地下室等复杂场所的信号较弱，对无线通信传输带来一定干扰。

二、数字化消防通信系统的总体架构

1、搭建计算机网络综合平台

基于现有消防通信设备的前提，利用计算机技术搭建消防通信网络综合平台，通过多种通信手段协调指挥各个消防队站，实现各消防站的统一指挥。该综合平台主要包括有以下部分：（1）语音通信网络。利用消防调度程控交换机、电话进行有线语音通讯，自动选择信道，实现警情受理和调度；（2）GPS导航定位网络。利用GPS、GSM、GIS等技术实现对消防设备的状态监视，及时高效调度各类消防车辆，利用车载设备进行信息查询，提高警情响应的速度；（3）系统接口。系统提供多个接口，如火警电话通信接口、专网报警通信接口、卫星通信接口等，利用不同接口传输语音、数据、图像等信息。

2、业务子系统模块的架构

（1）警情受理子系统

利用消防用程控交换机接收电话报警，实时录音，实现一机双屏的信息联动。并利用数字录音录时装置检测信号，指挥专线电话接警，确保接警席、录音席、调度席的时间同步；

（2）处警子系统

利用无线通信网相关设备进行指挥调度，根据警情类别、等级、自然环境等因素，制定出动方案，部署现场消防救援指挥技战术，实施火场指挥和增援。并利用大屏幕投影等设备，动态显示消防实力、交通要道图像，根据需要进行整屏显示、分屏显示、切换显示，全面显示消防实力和当前警情信息；

（3）消防无线通信子系统

系统选取无线对讲系统进行通信，通过专用信令进行警情报警、现场调度，基于调度台的支持实现数字化自动报警、检测；

（4）消防信息综合管理子系统

该模块是集成各种消防数据的综合管理系统，体现出综合性、分布式的特点，基于中间件技术、分布式组件技术，通过数据库访问引擎深入挖掘和分析各类数据，包括常规消防数据、GIS数据信息、模拟演练数据等，为消防信息综合管理提供数据支持；

（5）数字大屏显示系统

该子系统利用DLP拼接、液晶拼接、等离子拼接等技术，动态显示消防设备信息，显示灾情现场图像、道路监视图像、消防站图像；

（6）视频会议系统

通过CDMA视频服务和指挥中心视频服务器联网的方式，实况转播灾情现场指挥救援情况，便于进行可视化指挥和决策。

三、数字化技术在消防通信中的应用实现

1、基于可视化平台规划消防救援路线

充分利用LoRa无线传感网络的优异特性，开发应用一种集无线定位功能与可视化最优路径规划一体化的救援决策平台，精准定位灾情位置，合理规划消防救援路径，快速响应。

根据灾情发展态势实时调整疏散路线，充分考虑路线的复杂性及出口的多样性，提取相关建筑物的环境信息，通过网格地图进行信息图形的转换，优化配置消防资源，获取最佳现场疏散路径。

2、运用ZigBee技术进行消防员定位

ZigBee技术是一种短距离、传输速率为250kbps的无线传感器网络，能够获取消防人员的相关信息，利用ZigBee技术中的传感器感知消防员的体征信息，包括体温、脉搏、呼吸、血压、体态等，对于消防员救援过程中出现的异常及时报警，准确定位消防员的位置信息，火速开展营救。

3、基于消防GIS系统的智慧消防

基于GIS系统的物联网技术、云计算、数据分析技术，能够智能识别消防设备，精准定位并追踪消防指挥状况，如消防车辆具体位置、消防车辆移动方向等，实现智慧消防应用。

（1）利用GIS平台高效指挥

利用消防GIS地理信息服务平台系统完成高效指挥，精准测量环境信息，完成“一键式”消防救援。

1）灾情精准定位。基于GIS平台的指挥中心能够快速定位灾情，点击地图上的灾情对象，利用地图定位功能遍历所有元素，可自动提取该对象信息，从而极大地提高队站接警出动的效率；

2）灾情自动分析。消防通信救援以灾情分析为前提，应利用系统对灾情周边环境和灾情具体情况进行分析，精准全面获悉灾情范围内重点单位、管辖队伍等信息，自动分析灾情类型、具体物质分类、构建筑物情况、人员被困情况，判定灾情蔓延发展的趋势，结合灾情分析结果，制定相应的消防救援指挥战术；

3）救援路线。导航系统是消防救援指挥的关键，最优救援路线的选择是核心。灾情发生后，系统快速建立城市道路的路网图层，计算出符合特定条件的最优救援路径，从而达到消防救援指挥的预期目标。

4）智能应急救援。利用GIS系统绘制地形图标和平面坐标，搭建智能化应急预案系统，快速应对各种灾情突发事件，提高消防救援指挥的效率。

（2）加强灾情事故实时监控

通过24小时不间断实时服务平台监控灾情事故，安装远程监控主机，及时获取消防信息，通过APP智慧服务平台进行智能监督，及时有效地处理消防安全隐患，增强抗灾情事故风险能力。

视频监控系统呈现出连续性、完整性的特点，能够全程、实时、动态记录灾情事件，利用其图像数据的变化和发展确定现场行为，为开展灾情调查提供有利证据。

（3）注重区域联防信息化管理

运用智慧消防终端设备查询消防站相关资料，完成紧急状况通告、意见反馈。并通过大数字消防监督管理PDA，开展消防安全性巡视，适当增加查验次数，实施消防区域联动，达成“智慧消防”应用的全覆盖。

4、基于灾情风险评估的消防救援站布局

针对当前消防通信救援站点建设总量不足的现状，利用信息技术为消防通信救援提供技术支撑，合理引入MATLABA、SPSS等统计分析软件，开展全面灾情风险评估，结合人口、路网、车流、信息等因素，综合分析消防救援资源，对其进行优化配置，有效破解消防通信救援困境。

（1）做好灾情风险分区。运用聚类分析方法，合理进行灾情风险分区，设定不同灾情风险等级分区的消防响应时间，减少灾情高危区消防响应时间，适当延长灾情低风险区消防响应时间。通过离散定位模型模拟分析消防救援站选址，合理划定消防救援责任区；

（2）基于GIS的消防救援站优化布局。利用软件设立“定位-配给”模型，根据消防需求、消防设施、区域功能等相关数据，对消防救援站进行优化布局，确定消防救援响应时间，进行消防救援站的选址搜索与修正，最终生成消防救援站的消防责任区，确保消防救援任务的顺利完成。

5、消防广播远程控制系统与电话系统的集成

随着城市建筑的密集化，消防安全成为各单位管理工作的重中之重。为了快速做好灾情指挥救援工作，需要增强消防通信功能，利用计算机技术进行消防广播与消防电话系统的集成，使各楼栋之间能够及时互通灾情信息，快速实现人员疏散和救援。

（1）消防广播远程控制系统的应用

因原有的消防报警系统处于分散布置的状态，对此应进行楼层广播的一体化远程控制，利用NCX卡作为音频信号和控制信号的传输接口，通过发送播放控制将需要播放的音频信号发送到网络上，并利用端口电平控制同步传递楼层的控制信号，实现消防通信一体化广播和控制。

该系统利用以TTL电路为基础的自动控制设备，计算消防广播所需数量，设定端口电平变化状态，通过网络传送的高低电平信号实现对楼层开关的选择，共同实现消防通信控制功能；

（2）消防电话系统

灾情事故通信系统利用总线制灾情电话进行通话控制，与HGT3100总线制灾情电话总机配合应用，是极其重要的消防通信组成部分，适用于建筑内火灾或紧急情况时消防通信需求。

该系统采用基于总线的限流型总线短路保护功能，能够自动登录分机通话，实现PC机控制的远程遥控通信，实时全面掌握灾情信息。主机与各分机或电话之间采用DTMF双音频控制，有效滤除其他高频干扰，确保供电、拨叫控制、语音信号的传输。并在总线远端短路时，自动巡检并报出总线短路故障；

（3）广播远程控制与电话的系统集成

通过消防广播远程控制系统与电话系统的集成，使各分控与主控的网络相连接，形成整体的消防通信控制系统。连接过程之中应将总线制电话机与语音网关相连接，并对语音网关进行设置，使每个语音网关能够识别IP地址，确定每个IP地址对应的电话号码，实现主控与各分控之间的电话连接。

各楼层与分控之间需保持通畅的电话连接，应以HGT31000总线制电话机为中心，将各个分机模块接上+24V的消防专用电源，利用其总线输出的功能实现与各分机电话的通信。

各楼层与主控中心的连接必须完整，须充分利用各分控与语音网关的配合，实现主控与各楼层分控的消防通信控制。尤其是在灾情事故现场，通过各楼层与主控中心的通信连接，能够第一时间报告灾情信息，使主控中心快速做出响应，并制定救援指挥方案，避免灾情的蔓延态势。

6、运用5G通信技术进行消防指挥

针对当前消防通信效果差、系统之间的融合度不足等问题，应合理引入新型5G通信技术，由于5G通信技术的数据传输速率高，响应时间极快，能够实现不同通信设备的互联，且能够较好地应对消防救援的各种突发事件，为消防指挥提供有力的通信支持，快速高效地开展消防救援工作。

（1）搭建配套的协议标准体系

当前消防通信设备配置不够统一，设备品牌、型号、协议、标准存在较大差异，难以满足消防通信的使用需求。为此，应构建覆盖全国的网络蜂窝体系，设立统一标准的消防通信信息体系，以前瞻性、整体性的角度进行总体规划，做好消防通信标准体系的顶层设计，实现不同基站及网络信号的无缝隙移动和切换；

（2）配置与5G技术相匹配的通信基础设施

应加大对5G通信基础设施的资金投入，配置消防指挥所需的各种操作平台、卫星地面站、通信指挥车、图传设备等，开展消防设备的深入研发与装配，使之与消防通信信息体系相一致，满足现场救援指挥的调度要求；

（3）搭建科学完善的消防指挥大数据平台

先进的5G技术为消防通信提供良好的技术支撑，能够通过大数据、云计算等技术，快速精准推演灾情事故发展趋势、走向、程度，实时在线采集消防人员、消防装备、灾情现场信息，科学准确地进行现场指挥救援；

（4）加强通信设备的互联互通

应结合各级消防指挥中心的实际情况，配置所需的消防通信网络设备，加强消防设备的配套使用研究，以相关理论指导消防通信设备工作实践。重点对网络中心控制机房、PDT基站、通信指挥装置、卫星地面站开展融合研究，加强各消防基础通信平台与5G设备的链接，同步推进消防设备的互联互通；

（5）规范消防通信指挥

为确保消防通信指挥的准确高效性，应做到精确识别、精准定位，立足5G通信技术，绘制灾情现场图，进行3D建模模拟计算和分析，利用单兵图传画面、无人机监控画面，实现统一指挥、可视化指挥、动态指挥，突破消防通信受阻的瓶颈，强化消防通信的前后互通、上下灵通、联动直通，及时准确开展灾情研判、调度、决策、处置，形成专业化、职业化消防指挥体系。并由上而下集结各方力量，优化资源调配，加强与通信部门之间的协调合作，提高消防指令控制效率。

四、小结

综上所述，消防通信对于消防灭火救援指挥尤其关键，应深入分析当前消防通信存在的问题，充分利用数字化技术和手段，构建科学完善的消防通信体系，配置合理优化的消防通信设备，基于先进的5G网络技术和基站平台，实时采集分析灾情现场数据信息，准确定位消防人员、消防设备，制定最优消防救援路线，统一指挥，统一调度，协调各方资源和力量，对消防救援指挥做出准确预测和研判，确保灾情现场救援任务的顺利实现。