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多年來,公安消防部隊根據滅火救援的需要,構建了以城市為主的調度指揮通信網絡,在火災撲救和應急救援中發揮了重要作用。但是,隨著我國各類重特大災害事故、突發事件、自然災害等不斷增多,規模不斷增大,消防救援呈現出突發性強、技術要求高、處置難度大、作戰時間長等特點,尤其是跨區域協同作戰越來越頻繁,作戰力量臨時編成越來越多,作戰方式也從平面、線式作戰向縱深、立體作戰轉變,給指揮調度和應急通信工作提出了新的要求。在汶川大地震中,由于通信公網癱瘓,消防部隊現有的無線通信手段不能保證各級指揮機構和救援隊伍之間指揮調度通信的需要,降低了應急救援整體指揮效能。為適應重特大災害及滅火和應急救援新形勢、新任務的需要,特別是新修訂《中華人民共和國消防法》賦予的承擔重大災害事故和其他以搶救人員生命為主的應急救援職能,急需通過科學配置和資源整合,大力加強衛星通信、無線通信等機動通信能力建設,實現公安消防部隊在重特大災害事故,特別是在跨區域、長距離、大范圍特大災害造成基礎通信、電力等設施損毀、中斷的情況下,快速建立獨立的、垂直的、自上而下的消防指揮調度通信網絡,加強和改進消防部隊應急救援處置能力。 針對重特大災害發生時造成常規通信中斷、協同作戰通信堵塞、災害現場通信混亂等情況,根據消防應急救援指揮體制和消防指揮作戰活動與過程中通信的需求,進行消防應急通信技術架構、管理運行模式和通信流程設計,研究建立在重特大災害條件下,貫通公安部消防局、消防總隊、消防支隊、消防大(中)隊救援力量等指揮通信層次的統一、集成、開放的消防應急通信技術體系。 該技術體系將包括應對重特大災害通信保障的技術和措施,形成以衛星通信組網為主體,結合原有消防有線、無線通信、計算機網絡的應急通信網絡,具有高效、動態互通鏈接的應急功能,實現跨區域調度指揮,提高消防部隊處理重特大災害的快速反應能力和應急救援能力。 1 重特大災害消防應急通信現狀 消防常規無線通信是滅火救援全勤指揮信息傳遞的主要樞紐,是消防部隊滅火救援、搶險救災指揮的重要基礎和支撐條件。及時、有效、可靠的通信保障是確保滅火與搶險救援成功的關鍵。目前,全國消防部隊各級機構基本上配備了350MHz/800MHz公安消防無線通信網,個別比較發達地區也陸續建設或建成集群通信網。 消防一級網的建設形式基本上分為:一是消防部門自己組建800MHz集群網,二是加入當地350MHz公安集群網,另外還有一些地方組建了常規通信網作為一級網使用。大部分一級網的覆蓋范圍基本上可達到管區的80%。消防二級網由車載臺或手持臺組成,其功能是保證作戰中各級指揮員手持臺之間的通信聯絡。與企事業單位專職消防隊、搶險救助隊等協作單位的協同通信也可在該網中實施。二級網多數使用350MHz公安專用頻率。消防三級網由中隊內用手持臺或頭盔臺組成,其功能為各參戰消防中隊內部、中隊前后方指揮員之間、指揮員與戰斗班長之間、班長及戰斗車駕駛員之間以及特勤搶險班戰斗員之間提供通信聯絡,該網采用手持臺或佩戴式聲控電臺,通信距離短,使用頻率主要是350MHz頻段,有的總隊(支隊)由于中隊數量多,50MHz頻段內的頻點不足,還要向當地無線電管理機關申請一些民用頻率,如150、450、800MHz等頻段。 消防短波電臺通信網、衛星電話通信網是滅火救援應急通信網的重要組成部分。目前,很多公安消防部隊已經配備了應急通信短波電臺和公網衛星電話,但因裝備技術體制不統一等原因,尚不能實現全國跨區域組網通信,需要科學規劃全國消防統一的通信網絡,配齊相關通信裝備。特別是衛星通信建設方面,由于技術體制不同,無法互聯互通,難以組建全國消防部隊應急衛星通信網,如在汶川地震現場,山東、湖南等一些總隊使用的衛星通信設備(傳輸實時圖像的衛星便攜站),由于通信信道被眾多現場同類設備擠占,無法正常工作。部分配備了衛星公用電話的部隊也因設備不統一、使用數量多、通道堵塞等原因,無法正常通信。目前,全國消防部隊都在大力加強“動中通”等衛星通信建設,但技術體制不同,設備選型不一致,難以組建全國消防部隊重特大災害應急通信專網。 消防移動通信指揮中心,是指在消防通信指揮系統中設在省(自治區)、城市消防指揮機構的通信指揮車上、具有統一調度指揮功能的部分。消防移動通信指揮中心的建立既作為大型火災救援現場指揮中心,又作為戰時或地震等特大災害事故發生時,城市消防通信指揮中心失效時的備份指揮中心,它除具有有線、無線通信等功能外,還要實現調度功能。目前,全國多數消防部隊已配備消防通信指揮車。 2 重特大災害消防應急通信框架設計 按照“快速反應、機動靈活、指揮高效、通信暢通”的總體要求,在常規消防通信網的基礎上,構建以衛星通信專網為主,公用衛星電話、短波設備、超短波電臺等為輔的消防部隊重特大災害應急通信系統,通過多種通信手段保證消防部隊在任何時間、任何地點的指揮通信暢通,解決跨區域、長距離、大范圍,特別是公網通信癱瘓情況下自成體系的、獨立的、垂直的重特大災害應急救援通信網絡。 (1)構建重特大災害消防衛星通信專網。衛星通信設備造價高,使用費用貴,技術使用管理要求人員素質較高,日常使用幾率少,不易在部隊普遍配備。因此,將衛星通信專網定位在主要承擔重特大災害通信保障方面。 在技術體制上宜采用適合于應急救援需要的、可隨機動態快速組建現場指揮網的動態SCPC技術;在獲取信道資源上宜采取長期租用和臨時租用相結合的方式,這樣能大量降低運行費用;在設備構成上,公安部消防局(以下簡稱“部局”)建立網管中心站和“動中通”車載站,各國家陸地搜尋與救護基地配置一定數量的“動中通”衛星車載站和便攜站,各總隊配置衛星地面站,構建通信子網管理控制本地衛星站,并選擇較大支隊配置一定數量的“動中通”衛星車載站和便攜站,通過配置“動中通”衛星車載站保證動態指揮需要,通過配置便攜站保證道路毀壞情況下機動指揮需要。#p#分頁標題#e# (2)建設公用衛星電話通信網。公用衛星電話按照常態通信的設計思路,在全國總隊、支隊大量配備使用。 由于公用衛星電話分為車載式和便攜式兩種類型,便攜式的保證分隊機動通信,車載式的保證部隊行進時通信,部局、總隊、支隊宜分別配置一定數量的車載式和便攜式衛星電話;國家各陸地搜尋與救護基地分別配置2套具備電話、數據及圖文傳輸功能的便攜式衛星通信終端,保證構建部局、總隊及戰區的指揮命令傳輸網,解決長距離話音通信和指揮命令下達的問題。 (3)完善消防超短波通信網。超短波通信是消防部隊常態通信的主要手段,又是應急救援非常態時部隊短距離作戰指揮的通信手段,需要增加使用頻率和配備數量,制定簡單、有效的通話規則,解決現場指揮問題。 (4)建設消防短波無線通信網。短波通信由于設備較貴,天氣對設備影響大,對操作人員素質要求高,不宜在部隊大量配備。按照非常態通信的設計思路,可在國家陸地搜尋與救護基地和消防總隊少量配備,解決消防部隊遠距離指揮,特別是救援分隊與指揮部的通信聯絡問題。 (5)建設移動消防指揮中心。目前,消防部隊缺少具有管理控制、決策指揮現場部隊的移動通信指揮中心,應加快建設步伐。按照常態通信的設計思路,部局、總隊、支隊都應至少配備1輛移動消防指揮中心,構建以車輛為載體,集成各類應急通信裝備,實現在災害現場的通信組網、指揮調度、情報信息支持等應急機動指揮通信功能,解決現場眾多通信裝備的管理控制、作戰部隊的精確指揮等問題。 3 重特大災害消防應急通信技術 3.1 消防無線通信網的層次結構 適應公安消防部隊指揮通信體系結構,城市消防滅火救援無線通信網在結構上分為三個層次,即三級組網。 每個層次可以根據情況采用不同技術組網。 (1)以消防一級網(城市消防管區覆蓋網)保障城市消防指揮中心與在本城市消防管區內的固定位置和移動中的消防力量之間的通信聯絡。 (2)以消防二級網(現場指揮網)保障作戰現場范圍內(一般為500~1000m范圍)總隊指揮員、支(大)隊指揮員、中隊指揮員之間的通信聯絡。 (3)以消防三級網(滅火救援戰斗網)保障消防中隊指揮員、戰斗班長、消防車、水、消防戰斗車輛駕駛員之間的通信聯絡。 3.2 消防應急通信組網技術體系 針對重特大災害事故,設置獨立的消防指揮調度網。 建立戰斗分隊救援戰斗行動通信、消防中隊救援戰斗行動通信、消防支隊救援指揮通信、消防總隊救援指揮通信等4個通信層次的消防通信體系結構;建立以無線三級網為基礎的,可加入公安或政府無線集群通信網絡,與多種形式救援力量協同通信的現場通信體系;確立基于上述層次和網絡的應急指揮通信組網技術體系,該技術體系能保證各級消防部隊轄區指揮通信,保證災害現場指揮通信的覆蓋,保證跨區域、多部隊協同作戰調度通信的互聯互通。消防通信組網管理平臺系統能實現各級指揮部或指揮員指揮任意一個作戰單元,監控任意一個作戰單元的通信設備,與其他網絡的通信設備進行通信,協同作戰消防力量隨時編組加入通信網。 3.3 消防通信組網管理平臺系統 在指揮中心和移動指揮中心設置消防通信組網管理平臺系統,整合消防無線通信資源,實現多種網絡、多種通信技術系統接入和集中管理控制,實現不同通信系統的互通互連和動態組合。具體為:(1)多種通信技術系統接入;(2)跨頻段、跨網絡的通信交換;(3)通信用戶終端管理;(4)指揮通信控制。 3.4 重特大災害消防應急通信技術系統 3.4.1 無線通信網 無線通信網是滅火救援指揮和戰斗行動通信的基礎通信網絡之一,主要包括無線常規網、集群無線電通信、消防無線數據網。 3.4.1.1 無線常規網 無線常規網主要設備包括固定轉信基站和車載轉信基站、用戶基地臺、車載臺和手持臺。 轉信基站:進行覆蓋區內的無線信號轉發,為不能直接通信的終端提供中繼轉發服務。固定轉信基站一般建在需覆蓋區域內制高點,以提供更好的覆蓋效果。車載轉信臺集成于通信車,可機動開設,靈活補網或中繼。 基地臺:配置在各級消防指揮中心和消防站,完成消防指揮中心和消防站與救援現場的指揮通信。 車載臺:配置在消防車上,完成消防力量在行進中的指揮通信。 手持臺:滅火救援現場的指揮員、班長、戰斗員配置手持臺,完成現場指揮和滅火救援單兵間話音通信。 目前,消防部隊常用的常規無線通信技術系統有以下幾種: (1)單頻單工無線通信系統。單頻單工無線通信系統是消防無線通信網最基本的構成方式之一,適用于現場指揮和現場救援戰斗通信。 (2)異頻半雙工大區覆蓋通信系統。異頻半雙工大區覆蓋通信系統也是消防無線通信網最基本的網絡結構之一。通信網中設置雙頻雙工轉信臺,利用大功率發射機、高架天線進行大區域覆蓋。大城市不能保證覆蓋時,需要建立多個轉信臺。 (3)多基地站覆蓋通信系統。在城市建立多個基地站(轉信臺),每個基地站使用不同的通信頻率,覆蓋城市的一部分區域,共同達到覆蓋全市的目的。 (4)同步同頻同播多基站大區覆蓋通信系統。城市內建立多個基地站(轉信臺),使用相同的通信頻率,一個電臺呼叫,多個基地站(轉信臺)同時轉發,所有系統內電臺均可收到,形成一個覆蓋全市的無線電通信網。#p#分頁標題#e# 3.4.1.2 集群無線電通信網 集群無線電通信系統是將無線電通信信道(頻率)集中起來,動態分配給不同的專業用戶共用的無線電專用通信系統。消防部隊配備無線調度臺(或基地臺)、車載臺和手持臺,以通話組形式加入當地公安部門350MHz無線集群網絡,建立消防無線通信虛擬專網。 目前,公安系統已經廣泛建設和應用該系統。公安消防部隊應加入當地的公安集群移動通信系統,并在系統中設置消防分調度臺和一定數量的獨立編隊(通話組),建立消防專業調度指揮網。在消防現場通信中,可以設置若干個消防中隊救援戰斗通話組、救援現場指揮通話組、城市消防管區覆蓋通話組、消防勤務通話組,用消防三級組網方式組織通信。 3.4.1.3 消防無線數據網 消防無線數據網是利用GPRS、CDMA1X以及3G等公眾無線移動通信技術,通過安全隔離措施,將各種消防應用移動數據終端系統(智能終端、手機、便攜計算機等)與消防信息中心專用服務器無線聯網。移動用戶通過公眾移動網接入Web服務器,實現對信息的訪問。 3.4.2 短波電臺通信網 公安消防部隊短波電臺通信主要用于大區域、大規模災害事件(如地震、水災)發生時快速建立消防應急救援通信網,解決消防通信指揮中心、現場消防指揮部、現場救援分隊之間的應急通信聯絡問題。 3.4.2.1 網絡結構 公安消防部隊短波電臺通信網按《武警消防部隊信息化建設項目網絡和硬件分系統實施方案》要求,各消防總隊配置1套車載短波臺和3套單兵背負臺,并應選配鞭/線型等多種天線,以適應不同通信環境。為保證與遠距離滅火救援現場車載短波臺的通信聯絡,總隊通信指揮中心應架設短波固定臺站。 3.4.2.2 設備要求 鑒于不同廠商的短波通信設備之間存在通信體制、參數配置等差異,為達到全網互聯互通,短波通信設備的基本功能和性能參數應符合公安消防部隊短波通信設備技術要求。 3.4.2.3 通信組網 消防部隊的所有車載式和單兵背負式短波電臺都組在同一個大網中,網內每部電臺統一設定唯一的ID碼,實現全網通呼、總隊子網通呼或任一電臺的選擇呼叫。 (1)全網通呼。全網電臺預先設置一組適宜上午、中午、下午等不同時間段的使用頻率,當需要呼叫網內所有電臺時,可以按通信預案規定,將所有短波電臺調諧到同一頻點,完成全網連通。也可以由主呼電臺鍵入指定號碼,完成全網連通。 (2)總隊子網通呼。當需要呼叫某個總隊的全部短波電臺時,由主呼電臺鍵入這個總隊ID碼的前4位數字再加上“00”,完成總隊呼叫。如鍵入“101100”,即可呼出北京公安消防總隊的所有短波電臺。 (3)選擇呼叫。當需要呼叫某個(或數個)特定的電臺時,直接鍵入對方電臺的6位數字ID碼(呼號)即可。 (4)信息保密性。短波通信沒有任何保密性可言,任意一臺短波電臺,只要使用的頻道和我網電臺頻道相同,那么就可以聽到我網的通信內容。因此,全網應嚴格使用呼號、密語通信,必須配置加密卡。 3.4.3 衛星電話通信網 3.4.3.1 業務需求 (1)能實現在任意時間、任意地點建立災害現場與部局指揮中心或屬地公安消防總隊指揮中心的綜合業務數據的互聯互通。 (2)能實現全國范圍在同一時段內有2個災害救援現場或演練現場,每個現場有4個移動衛星站需要將綜合數據業務傳輸至屬地總隊指揮中心或部局指揮中心。 (3)能實現在特大災害救援現場構建由部局移動指揮中心、災害地總隊和增援總隊移動指揮中心組成的移動通信指揮網。 (4)能與地面有線通信網絡和無線通信網絡相結合,互為補充、支持,實現天地一體的通信網絡。 3.4.3.2 網絡結構和組網模式 部局中心站、總隊分中心站與移動衛星站組成公安消防部隊衛星通信網絡。 公安消防部隊衛星專網有兩種組網工作模式。第一種模式是由部局網管中心授權各總隊分中心站自行管理監控所轄區域內的車載站和便攜站,各總隊可自行安排定期演練或進行日常救援任務;第二種模式是部局網管中心直接管理控制指揮災害救援現場所有的固定站和移動衛星站,單跳直連,動態組網。 3.4.3.3 總體技術要求 (1)消防衛星專網采用Ku頻段。 (2)滿足低速、中速、高速業務需求,具備動態組網及按需動態分配帶寬的功能。 (3)可雙向通信,能實現語音、數據、圖像的傳輸。 (4)部局中心站通信能力不小于16Mbps,總隊分中心站通信能力不低于8Mbps,移動衛星站通信能力不低于2Mbps。 (5)衛星系統可用度達到99.9%,誤碼率小于10-7。雨衰模型按照ITU-R(FarEast)標準參考設計。 (6)每路數據傳輸速率不小于64kbps,每路話音傳輸速率不小于8kbps,每路圖像傳輸速率為768kbps至2Mbps;每路綜合業務數據至少包含4路話音、1路圖像和2路數據。 (7)全國消防衛星專網統一采用基于IP協議的通信標準和FDMA/DAMA衛星通信技術體制,并能通過衛星鏈路全網互聯互通。 (8)支持任何符合TCP/IP協議的數據,支持QOS協議及TCP協議加速。 (9)系統支持BPSK、QPSK、8PSK等多種調制方式和TPC1/2、3/4、7/8編碼方式。#p#分頁標題#e# (10)衛星通信設備通過IP接口與電視會議設備、計算機網絡設備、通信設備、視音頻編解碼設備等連接。 (11)中頻接口采用L波段。 (12)所有地面站都應具備自動上行功率控制能力(AUPC)。 (13)關鍵設備的平均故障間隔應大于30000h。 (14)系統具有較好的擴展性。 (15)采用國內合法運營商提供的衛星資源。 (16)綜合業務數據可通過IP加密方式傳輸并采用統一型號的加密設備。 (17)進入公安消防部隊衛星通信網的通信設備應符合部局制訂的《公安消防部隊衛星設備入網技術要求和網元測試規范》。 (18)衛星通信設備具有國家信息產業主管部門頒發的產品許可證書;衛星通信的發射設備應具有國家信息產業主管部門頒發的《無線電發射設備型號核準證》。 3.4.3.4 部局中心站技術要求 部局中心站設備主要由6mKu頻段主站天線系統、射頻系統、調制解調系統、網管系統、DVB封裝及調制系統等組成。部局中心站射頻設備、基帶設備、網管設備均需冗余備份。射頻切換設備應具有自檢及告警功能,冗余備份設備應能實現自動切換。 部局中心站通信能力不小于16Mbps,具備同時收發各8路綜合業務數據的能力;速率每比特可調。 3.4.3.5 各總隊分中心站技術要求 分中心站設備主要由4.5mKu頻段主站天線及跟蹤控制系統、射頻系統、調制解調系統、分網管子系統等組成。 分中心站通信能力不低于8Mbps,出入境載波最大速率不低于4Mbps;可同時收發各4路綜合業務數據,支持高清圖像傳輸,發射和接收速率每比特可調。 3.4.3.6 移動衛星站技術要求 移動衛星站主要包括動中通、便攜站、靜中通3類終端,移動衛星站主要由天線及跟蹤控制系統、射頻系統、調制解調系統、網管信息接收單元組成。 每個移動衛星站可同時收發各1路綜合業務數據,支持高清圖像傳輸,發射和接收速率每比特可調。 3.4.3.7 網管系統技術要求 部局中心網管系統是消防衛星通信網的主控中心和 資源調度中心,可授權各總隊對所轄區域內的移動衛星站進行管理。 衛星帶寬資源由部局網管中心按照部局制定的使用規范和各總隊的實際需求統一調配使用。平時,部局網管中心系統授權給各總隊一定的網絡管理權限,各總隊可管理所轄區域內的移動衛星站;部局網管中心也可對災害救援現場的移動衛星站直接管理,統一調度指揮,實現動態組網的功能。 3.4.3.8 衛星資源的使用和選擇 公安消防部隊衛星通信網采取長期租用與臨時租用相結合的方式,由部局統一租用衛星帶寬供各總隊使用,并與公安部及武警現役部隊的衛星資源互為備份。各總隊嚴格按照部局制訂的《公安消防部隊衛星通信網衛星業務使用規程》執行。 3.4.4 移動指揮中心 3.4.4.1 部局移動指揮中心 部局移動指揮中心是部局通信指揮中心指揮調度工作的必要延伸和補充,是可移動的分指揮中心,負責現場指揮工作,并與部局指揮中心保持實時的通信聯絡和信息傳遞,主要傳遞的信息為話音、圖像和數據。 部局移動指揮中心在災害事故現場建立本級指揮層的消防指揮部,進行跨區域聯合作戰通信指揮調度。部局移動指揮中心與其他移動指揮中心通過部局通信指揮中心進行通信。在同一個火場,部局、省總隊、城市支隊消防指揮部各自完成本級通信指揮業務,相互間采用有線、無線、圖像通信裝備進行通信。 3.4.4.2 總隊移動指揮中心 總隊移動指揮中心是總隊固定指揮中心的延伸和補充,負責現場指揮通信,并與固定指揮中心保持實時通信聯絡和信息傳遞,主要傳遞的信息為話音、圖像和數據。 在同一個災害救援現場,部局、省總隊、城市支隊消防指揮部各自完成本級通信指揮業務,相互間采用有線、無線、圖像通信裝備進行通信。 3.4.4.3 支隊移動指揮中心 支隊移動指揮中心是支隊固定指揮中心的必要延伸和補充,負責現場通信指揮工作,并與固定指揮中心保持實時的通信聯絡和信息傳遞,主要傳遞的信息為話音、圖像和數據。 支隊配備的移動消防指揮中心,在本城市的火場及其他災害事故現場建立消防指揮部,進行通信組網和指揮調度。重特大災害應急救援過程中,在本救援區域災害事故現場建立消防指揮部,進行通信組網和指揮調度。
