5G技術(shù)在消防通信體系中的應(yīng)用探究

2023-03-02 09:21張龍

數(shù)字通信世界 2023年8期

張龍

（寶雞市消防救援支隊(duì)，陜西寶雞 721000）

作為4G技術(shù)的全面升級(jí)，5G技術(shù)不僅更為先進(jìn)，且優(yōu)勢(shì)也更為明顯。與4G技術(shù)相比，5G技術(shù)無(wú)論是在穩(wěn)定性、安全性、兼容性或是可靠性方面都有了明顯提升；不僅如此，5G技術(shù)的傳輸效率也是4G技術(shù)所無(wú)法比擬的，有了5G技術(shù)的加持，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾蕦⒖蛇_(dá)到10 Gbps，這意味著傳輸數(shù)據(jù)將花費(fèi)更少的時(shí)間；最重要的還在于，5G技術(shù)改善了4G技術(shù)常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)延遲問(wèn)題[1]。因此，要想構(gòu)建更加智能化、高效化的消防通信系統(tǒng)，需將5G技術(shù)的關(guān)鍵作用充分發(fā)揮出來(lái)。

1 5G專網(wǎng)技術(shù)及需求分析

（1）網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)切片是一種基于不同業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的不同需求而構(gòu)建一種具有專項(xiàng)功能的核心技術(shù)，該技術(shù)能夠?qū)⑼暾奈锢砭W(wǎng)絡(luò)切割為多個(gè)“子模塊”，同時(shí)還能從邏輯層將每一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)隔離開(kāi)來(lái)，這樣即便一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問(wèn)題，其他虛擬網(wǎng)絡(luò)也不會(huì)遭受影響[2]。與此同時(shí)，由于切片為自定義，故也同時(shí)具有速率快、延遲低、頻率高、連接密等特點(diǎn)，種種靈活、方便的優(yōu)勢(shì)，能夠最大限度地滿足消防通信網(wǎng)絡(luò)專網(wǎng)體系的建設(shè)需求。

（2）MEC移動(dòng)邊緣技術(shù)。MEC移動(dòng)邊緣技術(shù)賦予了5G移動(dòng)切換與快速重連功能，這不僅讓數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣扔辛孙@著提升，也讓通信延遲得以明顯降低。不僅如此，MEC還充分發(fā)揮了地理方面的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)將用戶請(qǐng)求下沉至網(wǎng)絡(luò)邊緣，再經(jīng)由本地的MEC服務(wù)器處理接收到的用戶請(qǐng)求，這不僅解決了傳輸數(shù)據(jù)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)擁堵問(wèn)題，也讓網(wǎng)絡(luò)邊緣亦能獲取到鄰近基站的ID及可用的寬帶數(shù)據(jù)，繼而通過(guò)感知鏈路是否支持連接便可完成數(shù)據(jù)信息的傳輸，這也是建設(shè)5G消防通信專網(wǎng)所需具備的基本功能[3]。

2 5G技術(shù)在消防通信體系中的應(yīng)用

（1）救援管理更加高效。數(shù)字傳感器與人工智能技術(shù)能在消防調(diào)度指揮、現(xiàn)場(chǎng)通信、應(yīng)急值守等方面發(fā)揮重要作用[4]。比如在火災(zāi)救援現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)常有受傷人員，通過(guò)數(shù)字傳感器與人工智能技術(shù)便能迅速采集傷者的生命體征，為救援現(xiàn)場(chǎng)的健康監(jiān)測(cè)提供有效支持。在執(zhí)行消防救援任務(wù)時(shí)，各級(jí)指揮中心需要通過(guò)指揮系統(tǒng)進(jìn)行指揮調(diào)度和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)通信，高清和低時(shí)延圖像的傳輸起著至關(guān)重要的作用。通過(guò)這種方式，指揮中心才能全面地掌握現(xiàn)場(chǎng)情況，為科學(xué)正確的決策提供更準(zhǔn)確、更及時(shí)的信息支持，以應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的消防救援任務(wù)。除了在應(yīng)急救援中的運(yùn)用，應(yīng)用數(shù)字傳感器與人工智能技術(shù)還能讓消防隊(duì)伍的管理人員負(fù)擔(dān)得到有效減輕，且管理的效率也將得到全面提升。更重要的是，應(yīng)用上述技術(shù)還能幫助消防救援隊(duì)伍實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部各項(xiàng)成本的有效控制，在提高消防隊(duì)伍管理的智能化正規(guī)化水平的同時(shí)，促進(jìn)消防隊(duì)伍管理逐步往智慧化的方向發(fā)展。

（2）火災(zāi)報(bào)警更加智能。傳統(tǒng)的煙感探測(cè)器由于通信功能有限，設(shè)備容易出現(xiàn)通信問(wèn)題而導(dǎo)致火災(zāi)報(bào)警不及時(shí)。然而，采用5G探針傳感器，可第一時(shí)間向消防救援隊(duì)伍發(fā)送火災(zāi)報(bào)警信息，救援人員可以利用移動(dòng)指揮終端及時(shí)獲取人員信息和導(dǎo)航地圖，有助于快速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)疏散被困人員，防止火勢(shì)進(jìn)一步擴(kuò)大。5G傳感器通常安裝在易燃易爆區(qū)和企業(yè)的關(guān)鍵場(chǎng)所，可完成及時(shí)檢測(cè)并聯(lián)動(dòng)自動(dòng)消防設(shè)施控制火災(zāi)范圍，能有效降低火災(zāi)危害并最大限度地減少人員傷亡。通過(guò)5G探針傳感器，還可以實(shí)時(shí)采集環(huán)境數(shù)據(jù)和火災(zāi)信息，第一時(shí)間提供給消防指揮中心，避免產(chǎn)生信息延誤或信息不對(duì)稱的問(wèn)題，為消防救援工作提供更為科學(xué)和精準(zhǔn)的依據(jù)。

（3）科技賦能更加完善。5G技術(shù)的信息傳輸具有低延遲的特點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合外部傳感器采集的數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)智能化救援。通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)傳回的文字、音頻和視頻等信息，指揮人員能夠迅速分析災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)情況，確保指揮的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。此外，在智能設(shè)備的支持下，現(xiàn)場(chǎng)救援人員可以實(shí)時(shí)傳回自身的生命體征。指揮員可以隨時(shí)了解救援人員所處的位置和身體狀況，并在必要時(shí)下達(dá)撤退指令，避免現(xiàn)場(chǎng)救援人員再次受傷。同時(shí)，5G技術(shù)可以增強(qiáng)救援人員在現(xiàn)場(chǎng)持續(xù)工作的能力，也很符合消防救援工作的現(xiàn)實(shí)需求。因此，應(yīng)用5G技術(shù)進(jìn)行信息傳輸和智能化救援工作成為消防救援領(lǐng)域未來(lái)的發(fā)展方向。

3 消防信息化存在的問(wèn)題

（1）信息整合能力不足。為了科學(xué)高效地將消防救援隊(duì)伍實(shí)戰(zhàn)指揮平臺(tái)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合，需要安全、穩(wěn)定的傳輸通道來(lái)確保消防救援相關(guān)的各類音視頻信息能夠清晰、準(zhǔn)確的傳輸?shù)较缹?shí)戰(zhàn)指揮平臺(tái)。5G技術(shù)可以滿足這一需求，而應(yīng)用了5G技術(shù)的消防通信體系也能讓平臺(tái)的功能得到完善。然而，目前各地消防部門(mén)在5G技術(shù)的應(yīng)用方面還存在不足，而受常規(guī)通信技術(shù)的限制，已經(jīng)出現(xiàn)了因延遲過(guò)大、網(wǎng)絡(luò)容量過(guò)小而產(chǎn)生數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的信息丟失和不對(duì)稱等問(wèn)題，導(dǎo)致現(xiàn)階段的平臺(tái)整合信息已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前消防救援的實(shí)際需求。

（2）通信裝備功能薄弱。各地消防隊(duì)伍雖然配備了通信裝備，但由于裝備本身的功能限制無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效兼容與共享。在執(zhí)行復(fù)雜的救援任務(wù)時(shí)，消防人員需要準(zhǔn)確接收上級(jí)指令，并且對(duì)火情處置做出科學(xué)的判斷，以確保救援的可靠性。然而，當(dāng)前消防救援人員所使用的通信設(shè)備之間還存在一定的兼容性問(wèn)題，圖像和音頻數(shù)據(jù)收集功能還不完善，無(wú)法靈活、快速、安全地傳輸現(xiàn)場(chǎng)信息，導(dǎo)致救援人員不能第一時(shí)間了解災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的準(zhǔn)確情況，從而影響滅火指揮的科學(xué)快速?zèng)Q策，對(duì)指揮作戰(zhàn)造成了一定困擾，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)绊懮霞?jí)決策的正確性，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)救援人員遭受人身傷害。

（3）通信技術(shù)模式落后。目前消防救援工作主要使用基于短波無(wú)線電的350 MHz無(wú)線通信，其中最典型的設(shè)備是對(duì)講機(jī)。然而，這種通信模式理論上的傳輸范圍為3.5～10.5千米，但在地形復(fù)雜、環(huán)境溫度較高或存在電磁波輻射等情況下，通信范圍和質(zhì)量都會(huì)受到巨大影響，對(duì)講機(jī)的使用范圍限制較大。為了解決這一問(wèn)題，消防救援隊(duì)伍積極采取了一些措施，如采用Qchat通信技術(shù)模式。然而，Qchat通信技術(shù)雖然在一定程度上能夠提高通信距離和質(zhì)量，但也存在一定限制，必須借助運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)才能進(jìn)行傳輸，在地下場(chǎng)所或偏遠(yuǎn)山區(qū)的救援現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)會(huì)受到很大的影響。

4 5G技術(shù)在消防通信中的具體運(yùn)用途徑

（1）在實(shí)戰(zhàn)指揮中提升“高效指揮”戰(zhàn)斗力。當(dāng)前，消防救援工作變得更加復(fù)雜，救援規(guī)模也有了顯著提升。如果消防救援隊(duì)伍遭遇斷網(wǎng)、斷路、斷電等極端惡劣情況，將會(huì)導(dǎo)致救援延誤，從而導(dǎo)致社會(huì)遭受巨大損失。因此，消防部門(mén)需要對(duì)自身的應(yīng)急通信保障能力提出硬性要求，以確保在遭遇斷網(wǎng)、斷路、斷電等極端惡劣情況時(shí)仍能確保救援工作的有序展開(kāi)。現(xiàn)場(chǎng)指揮部作為指揮前線開(kāi)展救援任務(wù)的重要指揮所，要確保指揮部的指令能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地送達(dá)救援現(xiàn)場(chǎng)，是保證消防救援有效開(kāi)展的關(guān)鍵。因此，對(duì)消防救援隊(duì)伍的通信能力提出了較高的要求。使用5G技術(shù)可以最大限度地滿足上述需求。首先，基于5G技術(shù)的輔助，能夠及時(shí)建立高效的現(xiàn)場(chǎng)指揮部，指揮員能夠更加及時(shí)地與現(xiàn)場(chǎng)救援人員溝通，了解災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)狀況，確保所擬定的救援方案更具針對(duì)性；其次，應(yīng)用5G技術(shù)搭建的5G專網(wǎng)設(shè)備能夠?yàn)閼?yīng)急通信提供可靠保障；最后，5G技術(shù)還能通過(guò)指揮平臺(tái)關(guān)聯(lián)多個(gè)移動(dòng)設(shè)備，構(gòu)建出多維度的救援指揮體系，從而使救援行動(dòng)更加迅速高效。

（2）在應(yīng)急救援中提升“滅火打贏”戰(zhàn)斗力。隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的不斷推進(jìn)，城市人口和高層建筑的密集程度都有了明顯提升，大大增加了火災(zāi)隱患，并使城市的消防安全任務(wù)更加繁重。將5G技術(shù)應(yīng)用于消防救援中，有助于進(jìn)一步提高消防隊(duì)伍的滅火救援戰(zhàn)斗力。5G技術(shù)的應(yīng)用在多個(gè)方面都能為消防救援帶來(lái)優(yōu)勢(shì)。首先，在5G技術(shù)的支撐下，消防救援人員在評(píng)判火災(zāi)等級(jí)時(shí)將變得更加高效。當(dāng)前，我國(guó)在劃分火災(zāi)事故等級(jí)時(shí)采用了四級(jí)制，分別是特別重大、重大、較大及一般火災(zāi)，而劃分的標(biāo)準(zhǔn)則是死亡人員數(shù)量，對(duì)應(yīng)上述的等級(jí)劃分，死亡人數(shù)分別為30人以上、10～30人、3～10人以及3人。此外，在分辨火災(zāi)類型時(shí)也主要分6種，分別是固體物質(zhì)火災(zāi)、液體或可熔化的固體物質(zhì)火災(zāi)、氣體火災(zāi)、金屬火災(zāi)、帶電火災(zāi)、烹飪器具內(nèi)的烹飪物（如動(dòng)植物油脂）火災(zāi)。不同的火災(zāi)類型需要運(yùn)用相應(yīng)的救援戰(zhàn)術(shù)方以達(dá)到最佳的救援效果。因此，應(yīng)用5G技術(shù)可以在最短時(shí)間內(nèi)正確地判斷火災(zāi)等級(jí)和類型，以制定最佳的救援方案。其次，運(yùn)用5G技術(shù)還可將救援現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)音視頻信息快速、低延遲地傳輸至各級(jí)指揮中心，指揮員便可有針對(duì)性地?cái)M定救援措施，從而降低救援人員在執(zhí)行救援任務(wù)時(shí)遭遇危險(xiǎn)的概率。例如，當(dāng)救援隊(duì)伍執(zhí)行大型火災(zāi)、自然災(zāi)害以及危險(xiǎn)化學(xué)品爆炸等對(duì)生命有著巨大威脅的救援任務(wù)時(shí)，指揮中心和現(xiàn)場(chǎng)指揮部可根據(jù)時(shí)傳回的現(xiàn)場(chǎng)影像信息，制定安全可靠的救援方案、發(fā)送作戰(zhàn)安全提示預(yù)警信息，保障消防人員快速安全地處理災(zāi)情。此外，救援現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)影像信息還能幫助研究人員在后續(xù)開(kāi)發(fā)更為安全的消防救援設(shè)備，如無(wú)人化、智能化消防設(shè)備，以提高救援效率并保證救援人員的安全。最后，5G技術(shù)還能幫助收集、分析并處理事故現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)信息，作為完成作戰(zhàn)任務(wù)后案例復(fù)盤(pán)的參考數(shù)據(jù)，進(jìn)行總結(jié)提升，不斷提高消防救援隊(duì)伍的作戰(zhàn)能力，為廣大民眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全提供更好的保障。

（3）在隊(duì)伍管理中提升“精準(zhǔn)管控”戰(zhàn)斗力。運(yùn)用5G技術(shù)可以提升消防隊(duì)伍的管理水平。隨著科技的不斷發(fā)展，信息化構(gòu)建已經(jīng)成為了各個(gè)領(lǐng)域提高效率和質(zhì)量的必要手段。首先，通過(guò)5G技術(shù)的應(yīng)用，消防隊(duì)伍的管理信息可以全面記錄，包括日常訓(xùn)練、作息情況、身體狀況以及任務(wù)出勤等，為消防隊(duì)的管理提供數(shù)據(jù)支持和指導(dǎo)。有了這些數(shù)據(jù)，指揮員可通過(guò)5G云計(jì)算技術(shù)，根據(jù)消防人員的不同特征制定更加科學(xué)的訓(xùn)練計(jì)劃，從而提升日常訓(xùn)練任務(wù)的效果，增強(qiáng)隊(duì)伍的應(yīng)急處置能力和反應(yīng)速度[5]。其次，利用5G技術(shù)對(duì)消防裝備進(jìn)行管理，可以提供設(shè)備維護(hù)的指導(dǎo)，并及時(shí)掌握設(shè)備的使用情況和性能，獲得更多的維修和更新設(shè)備的信息，不斷完善自身的裝備和技術(shù)保障，從而為救援任務(wù)的高效執(zhí)行提供保障。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控各類設(shè)備的運(yùn)行情況，5G技術(shù)可以及時(shí)發(fā)送預(yù)警信息，為裝備管理提供更為科學(xué)、精準(zhǔn)的管控。最后，5G技術(shù)還能對(duì)消防營(yíng)區(qū)進(jìn)行全方位管理，通過(guò)覆蓋監(jiān)控和無(wú)線傳感器，任何人員和車輛出入營(yíng)區(qū)都能在第一時(shí)間得到相關(guān)信息，增加消防隊(duì)伍的安全保障，確保救援及時(shí)性的同時(shí)縮小火災(zāi)事故的影響范圍。

（4）在消防監(jiān)督中提升“創(chuàng)新管理”戰(zhàn)斗力。傳統(tǒng)的消防監(jiān)督存在著分散化問(wèn)題，導(dǎo)致消防監(jiān)督信息的共享存在滯后性。但是，通過(guò)運(yùn)用5G技術(shù)，可以解決這些問(wèn)題，提高消防監(jiān)督執(zhí)法工作的效率和質(zhì)量。5G技術(shù)可以讓消防監(jiān)督人員隨時(shí)隨地調(diào)取監(jiān)督信息，及時(shí)共享相關(guān)內(nèi)容，使消防監(jiān)督工作更加高效開(kāi)展。隨著我國(guó)消防管理體系的不斷創(chuàng)新，對(duì)消防工作的要求也越來(lái)越高。利用5G技術(shù)將有助于提升消防安全管理的效果和效率，并幫助各地消防部門(mén)創(chuàng)新管理模式，以逐步實(shí)現(xiàn)消防監(jiān)督智能化、智慧化發(fā)展。通過(guò)5G技術(shù)的應(yīng)用，在提高消防滅火效率的同時(shí)，讓消防工作更好地服務(wù)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展大局。

5 結(jié)束語(yǔ)