消防移动通信网络设计研究

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摘要：石化企业专职消防队在灭火救援中发挥着重要作用。在火灾现场，经常会出现通信混乱的情况，给灭火救援带来严重困扰。建立完善的通信保障系统是新时期灭火救援的重要任务。文中根据实际火场存在的通信问题进行了分析，并针对消防移动通信网络的特点与技术要求，提出了消防移动通信网络设计方案。

关键词：石化企业；专职消防队；灭火救援；通信网络

消防移动通信网络是指消防部队为接收处理火警、高度远程消防力量、指挥现场灭火救援和提供灭火救援相关信息而按一定规范进行相互通信所组成的移动通信组织总体。该网络能够覆盖整个消防责任区域，包括消防指挥中心、火场指挥车、城市重点保卫单位以及抢险救灾相关单位等，是具有接处警、实力调度和辅助灭火决策指挥等功能的通信网络。消防移动通信网络通常包括天线、馈线、基地台、车载台、手持台、有（无）线控制器、交换机、计算机集中控制等硬件设备，综合了有线、无线、计算机技术于一体，是火警调度指挥中心实现无线调度、GPS定位、实力动态显示等功能的有效保障［1,2］。

1消防移动通信网络的特点与技术要求

1.1规划要求。根据消防规划要求，消防移动通信网络应能满足完善、快速反应和“上通、下通、旁通”标准。适应此要求，应完善火警调度指挥中心建设，以实现在网络范围内“119”报警电话集中受理和自动计时录音，实现与各消防站的统一调度，实现与当地应急联动单位的专线联系，争取实现消防车位置、行车路线、车速的卫星定位功能［3］。1.2技术要求。消防移动通信网络的设计，应根据系统级别、业务性质和规模、标准、经济状况等综合考虑设计。同时，应在上下行频率规定、离散频率划分、发射机最大输出功率、天线有效高度等方面，遵守行业规定。由于移动台的位置不变化，接收与发射设备的距离不断改变，导致接收信号电平的不断变化。因此网络接收设备应具有很大的动态范围，且应采用位置登记和波道切换等跟踪交换技术。受可以利用的波道的数目限制，网络应采用缩小波道间隔、多波道共用、频率重复使用等措施，以有效利用频率资源。消防移动通信网络的工作条件要求移动通信设备具有体积小、重量轻、低功耗以及便于操作使用的特点，并要求稳定性、可靠性强，经得起强烈震动以及高温、低温、潮湿、烟尘等恶劣环境考验。1.3抗干扰要求及干扰来源。由于消防移动通信网络是多电台、多波导通信系统，因而网络通信设备除受城市噪声（主要是车辆噪声）干扰外，电台干扰（同频干扰、互调干扰、邻的波道干扰等）十分突出。故而抗干扰措施在消防移动通信网络设计中，显得尤为重要。消防移动通信网络的可靠性，抗干扰性必须能够满足网络要求。而在无线电通讯中，所有的无用信号和噪声统称为干扰。消防移动通信网络中接收机的工作情况除与它的电气与机械性能有关外，还受到外部干扰和内部噪声的影响。（1）火场条件的影响。在通信网络中，载有信号的无线电波的传递条件通常是十分恶劣的。出于火场指挥和抢险救灾的需要，火灾现场、灾害现场的水汽、雾气、烟尘，甚至是灭火用水、泡沫、干粉，都有可能侵蚀移动通信设备，影响其电气性能。快速准确的调度要求，使消防移动通信网络尤其是移动台经常处于变动中，特别是陆上消防指挥系统，移动台往往运动于建筑群和其他障碍物中，接收信号的强度受地形、地物的影响很大。信号由于多径传播而产生瑞利衰落，电平幅度起伏可达30dB以上，并产生附加调幅和调相；建筑物、屏蔽物的阻挡，也带来了阴影衰落；由于设备运动而产生多普勒频移效应，导致附加调频噪声的产生。（2）外部干扰和内部噪声的影响。接收机接收信号尤其是微弱信号的能力，主要取决于周围环境的噪声电平以及接收机本身的噪声性能。所以，当各种干扰噪声电平很大时，会把信号淹没甚至使接收机发生阻塞而不能进行正常工作。接收机的干扰来源分外部干扰和内部噪声。外部干扰主要有工业干扰、天电干扰、无线电台干扰（如组合干扰、互调干扰、阻塞干扰、交叉调制干扰、倒易混频）等。内部噪声主要有电阻热噪声、晶体管噪声（热噪声、散弹噪声、分配噪声、闪烁噪声）、电子管噪声等元器件噪声等。除此之外，组成消防移动通信网络时，还会产生互调干扰（主要有发射机互调、接收机互调、非线性互调）、邻道干扰、同波道干扰等。

2灭火救援通信存在的问题

2.1通信手段单一、频率资源欠缺。消防部门缺少应急预案，在一些比较小型的火灾现场，常规的无线电台对救援可能有作用，但是在大型的火灾现场，人员复杂，干扰较多，无线电台可能不能起到很大的作用，信息阻碍，不能很好的传达上级的命令，延误火灾救援。2.2邻道干扰和同波道干扰。无线常规通信网作为灭火救援现场指挥通信主要网络，分为城市消防管区覆盖网、火场指挥网、现场灭火救援战斗网三级网络［3］。现场一、二、三级网纵向联系不畅，火场指挥员要通过火场指挥网、现场灭火救援战斗网两级网络，携带不同信道的手持设备或现场网络信道转换，在救援现场紧急情况下，使用易出错，时常出现不同层级指挥员联系不通，造成通信混乱和干扰。2.3现场环境复杂、通信干扰大。由于石油化工企业现场管道和罐体在工作时是处于高温高压状态，火灾现场由于燃烧或爆炸导致管道和罐体发生泄漏时声音尖锐、刺耳，影响和干扰了正常的消防通信，增加通信难度。2.4参战单位多、通信比较困难。在跨区域、多种救援力量或多支消防部队参加的灭火救援现场，由于使用手段、通信设备或信道不同，以及信道使用频率高，容易造成通信信道忙，导致相互之间不能实现有效通信联系。2.5通信设备要求高、数量比较多。当前消防部队配置的无线对讲机多数是普通的对讲机，不具备防爆等性能，而在石油化工火灾中需要使用防爆对讲机，因此在多单位和人员参战的情况下，容易造成现场防爆对讲机不够用的情况。2.6作战时间长、通信用电量大石油化工火灾由于燃烧爆炸或爆炸燃烧导致流淌火，形成大面积着火，扑救难度大、作战时间长，导致对讲机电池没电而无法正常通信。

3消防移动通信网络的设计

随着社会的发展，科学的进步，通讯信号由原来的模拟型向数字型转变，通过IP互联可实现无频率干扰，远距离大范围的网络通信。但现今大多数还在使用模拟信号，这就要求通信网要有一定的服务区域，但电波辐射必须覆盖整个区域，消防移动通信网络的覆盖区域的划分和服务区域的组成应按照用户区域分布、覆盖区形状及业务要求等条件综合考虑。移动通信网的区域覆盖方式有2类，1类为小容量的大区制，另1类为大容量的小区制。我国发展专用移动通信网的主要选用大区制，即：1个基地台（指挥中心）覆盖整个服务区，但必须同时考虑地形、电波传播特性、话务量公布、经济指标等因素。3.1网络的选择与设置。根据目前消防部队情况，消防移动通信网络通常选择三级消防指挥网络，并同时考虑其他功能设计要求。三级消防指挥网应包括：一级网（管区覆盖网），由基地台、车载台、固定台等组成，要求有较强的中继功能，担负火场总指挥；二级网（灭火指挥网），由便携台组成，负责火场一线指挥；三级网（灭火战斗网），由袖珍台或头盔台组成，负责火场侦察、人员物资疏散、灭火战斗展开。同时，应考虑跨地区联合作战时，应援部队的入网问题。在无线常规调度网的组建上，单个中继台无法覆盖全区域时，可采用多点中继、同频共播的方式。由于几个中继台的交叉覆盖区易造成同频干扰，应适当选取中继台的位置即降低各中继台的发射功率。GPS定位系统宜采用与无线常规调度同网工作的方式，其信号的提取采用由GPS系统中检测的方式实现［4］。3.2频段的选择。根据国家无线电管理委员会对无线电频段的规划和分配，公安消防系统除了沿用原来的陆地公众移动通信网频段（450MHz、900MHz频段）中分配频段外，新开发的350~370MHz频段，专用于公安、武警业务需要［4］。根据公安部办公厅《关于印发〈公安特殊业务部门全国统一专用频点规划〉的通知》的规定，将确定的三对异频点和三个单频点作为全国消防统一专用联络频点，用于消防部人跨地区灭火和日常灭火抢险救援作战的通信联络，其他部门不得占用、挪用。同时，确定将其中的双频P96-6、单频P93-76作为全国消防联络频率。公安部消防局《消防部队350MHz无线通信组网技术方案》的要求和技术规范，对大、中、小城市消防350MHz无线通信网组建模式及频率、编号的申请需求方案以及全国消防统一专用频点也作了明确规定［5］。3.3频道频率的分配。消防移动通信网络中的频道频率的分配可采用分区分组分配法，但要解决好3个问题：频道组的数目（即区域内的小区数）、每组（小区）的频道数目和频道的频率分配。分区分组分配法所遵循的原则是：总的所占频段窄，以提高频段的利用率；同一区域内不能使用相同的频道，以避免同频干扰；采用无三阶互调的相容频道组，以避免互调干扰。以大庆石化公司消防支队规划为例，消防指挥系统规划为“4个大队、1个气防站、支队指挥中心”，每站（中心）内设立4个分站，即区域内有6个小区，每个小区需用4个频道，分配方法见表1。

4结束语

随着时代的发展，建立消防应急通信保障工作是一项艰巨的任务。跨区域灭火的救援行动越来越多，因此救援现场的通信网络建设尤为重要。只有通过分析环境和通信系统装备对现场通信的影响，科学对策，不断改进通信方式和网络设备，提高通信能力，才能保证灭火救援现场指挥调度畅通和灭火救援行动顺利进行。

参考文献：

［1］周武龙.关于加强大型石油化工火灾消防通信的几点建消防技术与产品信息，2012（1）：66-67.

［2］王文博，常永宇.移动通信原理与系统［M］.北京：北京邮电大学出版社，2009：29-31.

［3］崔乐考.灭火救援现场指挥通信浅析［J］.应急救援，2012（1）：47-49.

［4］郭轶男.中国消防手册［M］.上海：上海科学技术出版社，2007：13-14.

［5］丁翚.灭火救援现场指挥与通信调度指挥的协调问题分硅谷，2013（17）：130-131.收稿日期：2018-09-21

作者:朱薪翰 单位:中国石油大庆石化公司消防支队