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关于5G通信技术在消防通信指挥中应用的展望

时间:2021-09-10 17:09:39    

来源:《今日消防》杂志    

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   责任编辑:xfj119

消防界订阅号

关于5G通信技术在消防通信指挥中应用的展望

  摘要:消防救援队伍作为防范化解重大安全风险、应对处置各类灾害事故的主力军和国家队,稳定可靠的通信技术和及时准确的调度指挥,对于提升消防救援队伍实战化水平,安全高效履行职责使命起到了至关重要的作用。随着5G通信技术的完善和推广应用,给消防通信指明了全新的发展方向,探索建设基于5G通信技术的消防应急通信保障和指挥调度体系势在必行。
 
  关键词:5G;消防;通信;指挥
 
  当前社会、经济、科技、文化的发展迅速,灾害事故的类型和规模也发生了改变,消防救援工作的难度也随之增加,尤其是对消防的通信指挥提出了更高的要求和挑战。随着5G技术的应用,为消防通信指挥的高效联络、动态跟踪、智能研判和科学调度提供了技术支撑。
 
  一、5G通信技术简介
 
  (一)什么是5G技术
 
  5G是第五代移动通信技术的简称,是继4G(LTE-A、WiMax)、3G(UMTS、LTE)和2G(GSM)系统之后的全新一代通信系统。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。未来发展还会进一步的提高系统容量,逐步增加大规模设备接入数量。ITU IMT-2020规范要求速度高达20 Gbit/s,可以实现宽信道带宽和大容量MIMO[1]。
 
  (二)5G技术的优点
 
  高速率。数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络,最高可达10Gbit/s,比当前的有线互联网要快,比先前的4G LTE蜂窝网络快100倍。对比于4G,5G的数据信息货运量更高、延迟更低、移动化更强。依据OpenSignal今年二月公布的汇报,目前全世界4G网速均值为16.9Mbps(2.11MB/s),4G网速更快的国家拥有45Mbps(5.625MB/s)上下的平均速率。
 
  低延时。LTE网络的出现使移动网络的时延迈进了100ms的关口,使对实时性要求比较高的应用如游戏,视频,数据电话成为可能。而5G网络延迟低于1毫秒,基本上实现同步,为更多对时延要求极致的应用提供生长的土囊[2]。
 
  容量大。超大网络容量,提供千亿设备的连接能力,满足物联网通信[3]。实现人与物,物与物等之间的连接,使用网络技术将城市设施、家居生活、物流状态等融于一体,促进物联网产品的快速普及。
 
  频段高。现有的移动通信网络使用的是相对较低的频段,低频段的好处是传播性能强,运营商使用较少基站就能达到相对较好的覆盖效果。但美中不足的就是低频段的连续频率资源非常宝贵,受限于高频段的传播性能,很多高频段资源没有被使用,而5G的其中一个特点就是高频段,正好利用现有的资源。
 
  二、消防通信指挥的现状
 
  目前,消防救援队伍主要依靠多个系统的协作来完成通信指挥工作,其中第四代移动通信技术、卫星通信系统、数字集群指挥系统、350M无线通信系统等都有所贡献,但由于各系统之间底层架构不同,并不能完全实现共通,这也是消防救援通信指挥上的难点。主要表现在下面几个方面。
 
  (一)通信效果差
 
  现有的4G技术和网络主要存在通信距离短、信号覆盖面积低、网络频点少、抗干扰能力弱等问题,4G图传和布控球在有的地方使用效果差,尤其是地下建筑、偏远地区比较明显。目前,消防救援工作中最常用的是350M无线通信系统,此系统常用在灭火救援一线,通信效果良好,能反馈一线消防救援人员的信息,然而在远距离通信或者遇到高山、峡谷、强干扰的情况时,350M无线对讲系统的信号会大幅度削弱,不利于消防救援工作的顺利展开。基于数字集群技术的PDT对讲系统能够在一定程度上提高信息通信的距离和质量,但在基站布点少或者没有布点的地区就无法使用。
 
  (二)系统之间融合性差
 
  目前,消防主要通信手段有350M无线通信系统、4G图传、卫星通信系统、布控球、PDT对讲系统等,这些系统在标准协议和通信信道上并不统一,需要在不同的场所使用不同的设备,且设备之间不兼容。现有通信方式增加了消防的配备成本,同时也不利于日常使用。现场视频的传输需要用到的图传和布控球使用的是4G指挥网络,信息报送所用的手机是4G网络,现场指战员需要借助350M无线通信系统,各系统不能做好很好的融合,存在信息不对称或者重复上报等问题,严重影响通信指挥工作的质量和效率,不利于保障受灾群众和消防救援一线工作人员的人身财产安全。
 
  (三)可拓展性有限
 
  在科技不断更新进步的今天,各级消防救援指挥中心开始逐步建设功能更加强大适应新时期通信指挥要求的指挥平台,希望逐步实现大数据辅助分析、可视化决策指挥、自动化图文收集等指挥需求。然而,现有通信技术大多使用老旧技术,相对落后且跟不上现有软件和硬件的发展水平,一线采集、传递回来的信息无法实现有效利用,这在很大程度上局限了消防救援现场的指挥工作,不利于消防救援工作的顺利开展。
 
  三、5G通信技术在消防通信指挥应用的难点
 
  5G通信技术虽然已经开始使用,并且也带来了不错的反响,但是要在消防通信指挥中很好的应用此系统,还是存在许多难点。主要表现在以下三个方面。
 
  (一)协议标准难统一
 
  从当前消防队伍通信设备的配备来看,设备品牌、型号不统一, 设备之间的协议和标准不一致,导致通信设备无法完美匹配,各设备之间无法通用。虽然5G通信技术已经逐渐在各领域应用,但运用到消防通信指挥上,也只是解决通信速度和稳定性问题,各系统不匹配的问题依然存在。还是会出现设备与设备之间、系统与系统之间的孤立通信的问题,对消防通信指挥和信息化发展产生制约。
 
  (二)5G建设进度不统一
 
  虽然许多一线城市已经引入了5G系统,并依据此系统建立了相关系统,这对于消防指挥调度的使用十分有利。但是东西部城市、一二三线城市、发达与落后地区的发展不均衡,有的地方5G建设相对较晚甚至还未开始,配套使用也相对滞后,这就会导致相同的新产品,各个地方使用的效果不一样,有的地方甚至不能使用,这给5G在消防的推广应用造成了障碍。
 
  (三)配套硬件及软件系统不成熟
 
  各级消防指挥中心逐步实现消信息化是趋势,那么基础数据的采集、现场音视频的上传以及大数据辅助决策等功能的实现就更需要稳定高速的通信网络支持,5G通信技术理论上可以满足通信速度和稳定性的要求。现阶段与5G通信技术想配套的硬件及软件配备还未起步,所以5G在消防的推广应用还需要硬件及软件系统的配套发展,才能进一步发挥5G高速率通信的优势。
 
  四、5G在消防通信指挥中应用的具体策略
 
  (一)建立配套的标准体系
 
  5G技术被誉为移动通信技术的革命,消防的实战往往距离远,接入5G网络的移动设备也会不同的基站及网络信号中移动和切换。因此,建立覆盖全国的蜂窝是推动消防救援通信指挥水平提升的重要基础。与此同时,我国从部局、总队到消防站都要建立统一标准的消防通信信息体系,为消防救援指挥设备在蜂窝中的移动提供统一支持,避免重复建设和不合格建设,为消防救援工作的信息化创造条件。要从顶层设计开始,为消防救援队伍的信息化建设做好准备工作。
 
  (二)建强与5G技术相匹配的通信设备
 
  5G通信技术的应用为消防的通信指挥打下了坚实的技术基础,消防队伍要加快对能够与5G技术相匹配的消防通信装备的研发和装配,各级指挥中心的操作平台、卫星地面站、通信指挥车、各类图传等设备的研发和装配都要逐渐提上日程,争取与5G技术下的消防通道信息体系建设同步普及,确保各级消防救援队伍及时使用到新技术和新装备,保质保量的完成现场通信和指挥调度,提高消防救援工作的质量和效率。
 
  (三)健全消防指挥大数据平台
 
  现在已进入数据时代,谁能采集更多更有用的数据并加以分析处理就能抢占互联网时代的先机,5G的推广使用为消防信息采集提供了很好的技术基础,然而怎么采集和使用数据并且应用到实战指挥调度中,为指挥调度提供良好的决策辅助,成了消防需要研究的重要问题。应用5G技术可将一线人员、装备、现场情况的信息收集起来,采用大数据分析及时推演灾害事故可能的发展方向和程度,提前做出预警指挥,做好充分的准备工作,争取现场救援的每分每秒,保护人民生命财产安全。
 
  (四)完善通信设备的互联互通
 
  各级指挥中心要因地制宜,完善通信网络机房的建立,加强通信指挥设备之间配套使用的研究和实践。要加强网络中心控制机房、PDT基站、通信指挥车、卫星地面站、融合通信平台等消防基础通信平台之间的融合研究,并积极对接5G设备,与5G设备同步推进,争取在5G通信设备推广使用时,各平台之间能实现数据共享,真正实现关键通信装备的全面覆盖。
 
  (五)规范指挥中心运行秩序
 
  一切救援作战指挥的根本,在于解决前后互通、上下灵通、联动直通等关键问题,通过精确识别、精细定位、精准调派,最终实现统一指挥、可视指挥、高效指挥。立足已有平台,依托5G通信前沿科技,用单兵图传画面、无人机监控画面、火灾现场绘图和3D建模,为及时掌握信息、科学决策提供准确依据。探索建立全新消防救援指挥系统,包括指令控制、现场通信和数据网络等综合性功能,涵盖若干子系统,全面实现电子化、数字化、集约化,共享联接社会应急部门,至上而下随时调度集结力量,提高指挥效率。构建集研判、调度、决策、处置、传递于一体的专业化、职业化作战指挥体系。
 
  五、结语
 
  近年来,消防队伍面临的灭火救援和处置各类灾害事故趋于复杂, 5G技术在消防通信指挥建设中进行应用是时代发展的必然,是进一步提升消防救援队伍快速反应、精准指挥、高效灭火救援的关键。国家综合消防救援队伍应当积极进行5G技术的探索应用,逐步提升消防救援队伍通信指挥的信息化程度,确保消防队伍及时准确地处置应对各类灾害事故。
 
  参考文献:
 
  [1]蔡贵鸿,樊宏亮,曾炳豪. 5G大规模阵列天线的传输协议之空口协议探讨[J].数字化用户,2019,25(26):8.
  [2]王欢军. 5G网络技术特点分析及无线网络规划思考[J].大科技,2018(9):273-274.
  [3]杨凌,高楠. 5G移动通信关键技术及应用趋势[J].电信技术,2017(5):30,33.
 
  作者简介:易剑锋  重庆市沙坪坝区消防救援支队
 
此文刊发于《今日消防》2021年5月
  作者简介:易剑锋  重庆市沙坪坝区消防救援支队
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