信息通信高效保障森林滅火行動探討

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摘要：森林防火，人人有責。森林火災與城市火災不同，撲救方法也存在顯著差異。傳統森林火災無法有效地應對火勢快速蔓延、點多線長面廣等問題，只能通過建設防火隔離帶、空中灑水等措施減少火勢蔓延。為了進一步加強森林防火的質量，減少造成的林業經濟損失，需要構建完善的應急通信保障體系。通過衛星無人機、空天一體化、通信系統能夠確保對火災信息進行實時傳輸，提高消防救援撲救的整體效率。

關鍵詞：信息通信；森林滅火行動；保障對策

森林防火應急保障體系建設主要針對森林防火進行分級別、分層次地通信保障，確保有關防火部門能夠對火災現場的具體火情進行準確預判。要加強火災應急通信保障，必須要有專業的人員預案和設備，否則只能造成森林防火應急通信流于表面。必須要積極建立信息通信高效保障體系，準確把握滅火行動指揮通信的規律特點，確保滅火救援行動順利開展。

一、滅火救援行動中發生安全事故的主要原因

（一）救援指揮人員對火情缺乏全面了解

當消防指揮人員到達森林火災現場之后，需要對發生的具體火情進行準確把握，制定科學高效的應急預案，并以此提高救援行動的實效性，從而為消防救援人員提供充足的生命安全保障[1]。但大多數的救援指揮人員對現場火災情況缺乏深入了解，沒有充分認識到火災偵查的重要作用。部分指揮人員救援心切，在火情偵查時忽略了現場安全的細節，指揮人員對火災的真實情況了解不全面，這些問題都可能造成安全事故發生。

（二）消防救援人員思想麻痹缺乏安全意識

在火災現場隨時都會面臨著坍塌、爆炸、高溫、有毒有害氣體、腐蝕性氣體、濃煙等各種危險因素，對消防救援人員造成嚴重的安全威脅。在火災現場救援中由于缺乏安全防護意識，導致安全防范落實不到位，在火場救援時，由于消防人員的體能消耗過大，很容易出現放松警惕的情況，造成潛在危險被忽視，在接近救援尾聲時有部分救援人員急于求成，安全意識淡薄，進而造成意外情況的發生。在消防救援中對火災現場的安全隱患缺乏持續性觀察，無法掌握真實的危險情況。（三）消防設備的整體水平有待提升在火災事故現場中大多存在著環境條件復雜等問題，所以對消防裝備提出了更高要求。很多消防部門消防裝備并沒有及時更新與維護，造成無法及時投入到消防應急救援之中。

二、高效保障森林滅火行動信息通信的具體對策

（一）做好平時應急保障準備

森林滅火行動時間緊、任務重、變化快，應當做好提前謀劃與部署，認真制定通信聯絡文件，明確呼號、頻率、聯絡ID以及通規通紀，對滅火行動信號保障預案進行及時修訂，增強信號聯絡的可操作性。在進入防火期后要根據下方的通信保障指示進行具體規劃與部署，通過視頻審定、技能考核、常識提問等多種措施，確保通信保障體系全面落實[2]。在通信保障體系建設的過程中積極整合編組人員，按照強弱搭配、以老帶新的原則預先成立通信保障隊伍，每支隊伍都需要有專門的通信干部和保障人員，根據人員流動的實際情況制定科學的調整方案，邀請專家對通信裝備數量和質量進行全面檢查，確保所有投入一線的通信設備完好率達到100%。在動用通信指揮消防車時，除車載設備之外還需要攜帶多旋翼無人機、短波轉信臺、寬帶衛星便攜站，根據人員數量攜帶配套的對講機、移動電池和電源插排。同時，還要攜帶北斗定位儀修理工具和備用易損件。

（二）加強超短波通信網站建設

在森林消防工作開展中最常用的通信以無線電超短波為主，在平時沒有火情時可以保障日常的預防需求，而在發生森林火災時短時通信量明顯激增，所以很容易造成短波通信網發生明顯的信息阻塞，因此要加強超短波通信網站建設，對網絡進行合理的規劃與部署，不但能夠滿足平時預防工作需求，更能夠在森林火災救援中同時開設多個通信通道。中繼站的冗余量配置需要由多個中繼站組成，超短波通信網至少有兩個以上的中介站，能夠與指揮部門直接通信。在平時通信網站建設中需要保障所有中繼站都處于次級鏈路連接的工作狀態，而在發生森林火災時也可以根據具體的撲救行動進行全面分析。超短波通信涉及中繼站、通信覆蓋率、重復覆蓋區域大小，比如中繼站之間的通信覆蓋率、車載臺與中繼臺之間的通信覆蓋率，以及手持設備和中繼站的通信覆蓋率。在火場內架設臨時中繼站可以有效增強短波無線電通信網絡的通信效果。在林場火災救援行動中人們很難提前預知火場發生的具體情況，只有及時做好網絡節點才能夠有效補充短波通信不及時的問題，確保一線撲火隊與各級指揮部門的通信更加順暢。森林防火應急通信保障需要對本區域的地形地貌有著清楚準確的了解，在通信網絡出現異常波動時也能快速制定應急處置預案，因為森林防火通信在網絡架設理論上需要覆蓋整個林區，但很難實現覆蓋率達到100%，造成盲區、靜區逐漸增多[3]。中繼站架設密度不足，接收中繼站信號也超過邊界范圍，很容易受到高山阻隔，使信號無法快速傳輸。在地形圖上要將相關的區域進行標記，并且消除通信區域的影響。中繼站服務覆蓋范圍要遠超通信覆蓋范圍，要架設臨時中繼站，增強中繼站的整體覆蓋率，同時要積極采用背負式車載臺，有效解決火場應急通信問題。在火場應急通信中要主動使用通信保障車，根據不同省市情況配備相應的車型和通信設備。森林防火現場的應急保障車，要確保車內配置齊全，包括車載中繼臺、手動升降天線桿、雙頻段車載臺、高靈敏度大功率車載臺等，同時要保障活動應急通信保障車通信機動性良好，有相對穩定的工作環境。省、市一級的森林防火應急通信保障車要盡量采用車體較大、越野性能良好的車輛，除了具有超短波通信功能之外，還要及時做好火場內外通信都能聯系，確保火場內外指揮效率顯著提升。

（三）做好應急保障

在森林火災警報響應啟動后需要針對任務信息做好及時研判，對裝備器材、通信樞紐進行全面檢查，從而為滅火行動提供重要的輔助決策依據。通信值班部門必須充分發揮一條線作用，加強對火災信息報告的妥善管理，在上級組織通信聯絡和兵力投送之前要加強做好應急保障機制，準確處理各指揮所配置地點和開設時間，加強級別轉換通信。指揮員需要快速制訂通信作戰計劃，根據實際任務將外在人員快速歸隊，第一時間下發通信保障的相關指示，提出具體的工作部署要求。既要保障裝備器材完好，又要提高編配數量，同時開設通信樞紐，確保全時值守。在火情通報之后需要第一時間進行火情監視，及時匯報相關的通信線路問題，同時，還應該第一時間將通信保障人員名單、聯絡方式、衛星電話號碼、北斗ID以及相關信息通過聯絡表格上報給上級指揮，確保通信指揮同步進行。

（四）多措并舉，做好機動途中保障

通過多種方式加強通信信息建設。在鐵路輸送中通信聯絡必須以無線電和公網手機為主，公網有線電和公眾移動通信為輔。在跨區聯動時，各級部門需要派出先遣組織行動隊保障沿途的公網信號，協調屬地通信資源，途中臨時組網，確保機動車中途通信指揮更加通暢。

（五）突出重點，做好直前準備保障

直前保障是保障通信任務的關鍵，需要通過指揮帳篷和指揮通信車開設。指揮員必須掌握首長機關以及任務分隊的具體方位，明確通信要素，確保人員裝備配備的防護要求，在開車后要與各級指揮中心建立聯系。對當前的火情發展狀況進行準確預判，隨時做好突發情況的處置準備。

三、森林火災應急通信保障方案研究與設計

（一）空天地一體化應急通信系統

林火主要發生在山區，地形險惡、4G/5G信號貧乏、衛星通信設備困難、道路狹窄、大型通信車輛無法到達火災現場，因此需要電臺和個人士兵、圖像傳送、衛星電話等通信設備保障語音、圖像、定位、短信通信服務，并與后臺指令保持不中斷通信。對于山火通信系統，首先是確保解除通信系統封鎖。第一個通信小組包括無線電臺、4G/5G個人士兵圖像傳輸以及裝有北斗的摩托車或越野車輛等通信設備[4]。與此同時，還需派出“移動通信”衛星通信越野車，與三大通信運營商合作，盡快將超級基站越野車或UAV基站送到現場。其次，利用4G/5G信號和寬帶互聯網，進行特殊線路調度。確保語音、數據和視頻的傳輸需求。應急通信要求全面利用移動電話、公網中繼電臺、專用網絡沃基密鑰、自組網電臺、衛星電話、超輕衛星移動電臺等通信設備，尤其是作為通信保障的衛星設備。采用無線電臺時，必須按照三層無線通信網絡的要求，分割出多個指揮網絡和作戰網絡，明確通信通道和通話規則，以便達成地域交流。將各參戰相關人員和通信員集中起來，實行統一派遣，發布消防救援指令。采用衛星電話時需選擇安裝地點，采用全向天線，配備專職負責人，定期匯報。火災面積過大時，可在無人機上安裝中繼站和自組網設備，實現地空通信。利用UAV繼電器連接，確保消防前線、分隊與指揮中心的溝通；利用UAV點對點網絡和移動衛星設備在地面上建立空對空通信。緊急通信系統靈活、使用方便，可隨時采用遷移和動態網絡形式。網絡架構可以采用具有地面前端指揮站和現場指令的分層混合網絡作為UAV集群網的中心站，UAV通信終端需要具備UAV集群內的網絡自組織功能，實現地面連接，以達到前臺與現場指令間的直接通信功能。與此同時，為滿足消防活動、中繼通信、無人機等的通信需求，網絡組織等需擴大網絡覆蓋范圍，使命令通信能夠順利進行，由于電池壽命和火災災害的變化，無人機集群的數量必然會相應發生變化。層次式混合網絡結構能夠快速減少、增加或更換無人機節點，從而實現無人機集群通信網絡的快速配置。

（二）火災信息的獲取與制圖

綜合利用地面監測、UAV偵察和衛星遙感等手段，獲取火災總體狀況、發展趨勢、范圍及受地形和天氣影響的方向和速度。運用傾斜照片和金字塔匹配技術繪制三維地圖，得到森林地區的地形、山向、道路、水源、隔離區的分布以及主要目標、主要危險等，以提升救援戰斗力。在火災信息提取中，利用二維圖像進行圖像處理，主要是可見光圖像和紅外圖像。由于是對火區進行采集，因此必須掌握火區的總體情況和火情發展趨勢。而單個可見光圖像只能獲得火焰的顏色、紋理、幾何輪廓等基本屬性，單紅外圖像只能獲得物體的表面溫度。當僅采用一種方法時，屬性之間的相關性被忽略，使設計方案的抗干擾能力下降。此時，將可見光圖像與紅外熱成像相結合，可實現優勢互補。利用地面監測、UAV偵察和衛星遙感等偵察手段取得二維圖像[5]。與此同時，為滿足森林火情現場拍攝的需要，現場至少配備6旋翼、8旋翼、固定翼、復合機等2架UAV，以及具有抗風能力強、航行時間長、飛行速度快的UAV無人機。在執行視頻監控任務時，尤其在道路封閉車輛不能行駛時，無人駕駛飛機可立即起飛進行調查、搜索道路、繪制火災現場地圖。利用單個士兵或車輛圖像傳送、手機拍攝的火災視頻和森林地區的監視視頻，獲取可見光圖像的連續幀，然后提取火災區域。根據火焰像素點的顏色分割出可見光的RGB顏色空間區域，火焰燃燒時二維圖像的幾何輪廓變化速度較背景快。另外，采用紅外熱成像技術，通過紅外熱像儀計算出目標溫度。二者結合，可消除樹木堵塞和煙霧干擾，實現火災探測。現場采集的視頻圖像經過處理，通過4G/5G、互聯網或專用衛星網絡傳送到總部各層，協助前臺和后臺的討論和判斷。通過共享氣象學衛星遙感影像，了解整體火場狀況，有助于指揮官了解火場位置、火場范圍及火場發展趨勢。串翼型UAV將被用于保障隨后的消防部署。其具備GNSS北斗、GPS、GLONASS+慣導等導航定位設備，可通過GPS或北斗衛星終端獲得準確的信息。為火災區域提供經緯度、批準、定位、控制指示和其他有關設備的信息。

四、結語

森林火災是自然災害的一種，由多種自然因素引起，采取科學的措施可以有效地預防和撲滅森林火災。如果僅采用一種方法很難起到理想的效果，所以應結合不同滅火措施和裝備的特點，采取具有針對性的手段進行滅火，保障每一種滅火裝備都能發揮出應有的效果。

參考文獻：

[1]佚名.四川省通信管理局赴黑水縣開展森林草原防滅火包縣聯系督導工作[J].通信與信息技術,2021(01):8.

[2]曹茜,郭其云,薄淇友.我國森林火災現場指揮體系探索與建設研究[J].湖南安全與防災,2020(08):41-46.

[3]王鐵峰,龐興航,溫柏志.鍛造滅火通信“千里眼、順風耳”——應急通信指揮平臺在原始森林滅火救援中的應用[J].中國應急管理,2020(02):61-63.

[4]王帥,王彬旭.當前部隊遂行森林滅火任務時面臨的問題與對策[J].消防界(電子版),2018,04(21):59.

[5]周盛,彭月,蘭明才,等.北斗衛星在飛機增雨中的應用[J].氣象水文海洋儀器,2015,32(03):65-67.

[6]劉少剛,周釗,張書宇,等.森林滅火航彈智能觀瞄投放控制系統設計[J].應用科技,2014,41(01):69-74.

作者：耿鐸 單位：秦皇島市消防救援支隊