地下建筑消防通信优化研究_郭剑.pdf

2022年第46卷第12期145Communication ElectroacousticS通 信 电 声通 信 电 声文献引用格式：郭剑.地下建筑消防通信优化研究 J.电声技术，2022，46（12）：145-148.GUO J.Research on optimization of fire protection communication in underground buildingsJ.Audio Engineering，2022，46（12）：145-148.中图分类号：TN929.4 文献标识码：A DOI：10.16311/j.audioe.2022.12.036地下建筑消防通信优化研究郭 剑（宜春市消防救援支队，江西 宜春 336000）摘要：地下建筑消防通信是地下灭火救援的重点、难点问题，直接影响到消防灭火救援的开展。目前，地下建筑消防通信不畅、存在盲区等问题急需得到解决和优化。为此，以优化为目标，介绍地下建筑消防通信的基本架构，指出当前存在的问题，指明优化的方向，针对当前问题提出解决优化的方案。所提的优化方案可解决部分当前地下建筑存在的消防通信问题，使得通信更加快速、稳定，可有效提升消防灭火救援效能。关键词：地下建筑；消防通信；组网模式Research on Optimization of Fire Protection Communication in Underground BuildingsGUO Jian(Yichun Fire Rescue Detachment,Yichun 336000,China)Abstract:Underground building fire fighting communication is the key and difficult problem of underground fire fighting and rescue,which directly affects the development of fire fighting and rescue.At present,the problems of underground building fire fighting communication are not smooth and there are blind areas that need to be solved and optimized.In view of taking optimization as the goal,this paper describes the basic structure of underground building fire fighting communication,points out its current problems,and points out the direction of optimization,finally,the solution to the current problem is proposed.The optimization scheme can solve the fire communication problems existing in some current underground buildings,make the communication more rapid and stable,and effectively improve the fire fighting and rescue efficiency.Keywords:underground buildings;fire communication;networking mode0 引 言地下建筑环境复杂，一旦发生灾害事故，很容易造成人员被困的局面，断电的情况下会使得事态快速恶化，因此地下建筑灾害事故的危险性很高。着眼于此，秉持“快速响应”的基本原则，事故发生后，救援人员需要建立地下建筑与地上指挥部的消防通信系统，使得指挥部掌握地下灾害救援情况，因此地下通信系统要具备快速、稳定向指定端口传输信息的能力，这也是目前对地下建筑消防通信提出的基本要求。从现状来看，经过多年发展，我国地下建筑消防通信的效果与稳定性有显著提升，但依然存在一些问题，不足以完全应对复杂地下建筑环境对消防通信的影响，故地下建筑消防通信还有待优化。为明确优化方向，确立优化方法，有必要对其展开相关研究。1 地下建筑消防通信的基本方式1.1 三级组网三级组网是消防通信的组网模式，主要用于处置各类灾害事故，是救援时的基本通信方式。三级组网的组网方式，其一是一级网，也叫城市覆盖网，是整个通信网络中覆盖面积最广的网络，一般需覆盖整个城市，主要作用是连接城市消防指挥通信中心与消防大队值班室、固定台、车载台等，确保指挥调度的畅通，常见设备为 350 MHz 常规无线电台、800 MHz 数字集群电台、公网数字集群电台1；其二是二级网，也称现场指挥网，主要作用是确保灭火救援及其他活动中指挥员手持电台之间的通信，常见设备为 350 MHz 常规无线电台、800 MHz 数2022年第46卷第12期146通 信 电 声通 信 电 声ommunication ElectroacousticsC字集群电台；其三是三级网，也称灭火救援战斗网，用于保障灭火救援现场队站指挥员与战斗员之间的通信，常见设备为 350 MHz 常规无线电台。三级组网的基本结构如图 1 所示。一级网二级网三级网城市消防指挥中心支队指挥员队站指挥员消防大队队站指挥员战斗小组图 1 三级组网的基本结构1.2 无线通信系统地下建筑环境复杂，信号干扰严重且面积较大，为了保障消防部门在地下建筑通信畅通，可采用无线通信中继技术。该技术主要依靠信号接力传递的方式来实现通信2。但要注意的是，地下建筑消防通信的无线通信系统与地上无线通信系统有一定区别，必须考虑地下环境的特殊性，即地下环境常被称为“通信盲区”，该环境中信号收发都会受到极大限制。为了突破限制，确保消防通信质量，地下建筑消防无线通信系统必须采取特别手段消除“通信盲区”，而地上系统一般不用采取特别手段3。结合这一点，地下建筑消防通信主要可以分为两个部分：其一，采用中继台、无线自组网等手段扩大通信距离、范围，同时覆盖地下建筑环境的通信盲区；其二，地下建筑建设中所组建的专门的无线通信系统，常见类型如表 1 所示。表 1 常见的地下建筑专用无线通信系统类型所属系统常见类型地下建筑专用无线通信系统应急广播视频监控公网通信系统轨道运营商专用无线通信系统350 MHz 无线通信系统2 地下建筑消防通信存在的问题2.1 设备不完善目前，地下建筑在我国城市建设中愈发普及，地下建筑的火灾发生率也不断上升，在总体火灾中的占比越来越高，亡人率也逐步上升，使得人们开始关注地下建筑火灾。由此出发，人们发现地下建筑火灾的扑救难度系数高。要安全、顺利地保障灭火救援工作的开展，必须依托完善的通信设备支持。这说明，地下建筑消防通信对于设备有较高要求。因此，近些年，我国各大城市都加大了地下通信设备投入，但受限于地区经济、城市发展规划等因素，现状中依旧存在地下建筑通信设备不完善的问题。现在很多城市都没有形成完善的 350 MHz 双频城市管区网，一些城市虽然已经建立了城市管区网，但是因为受到架设基站选址难度高、城市建设过快等因素的影响，管区网覆盖率仍比较低。此外，一些消防城市管区网通信不仅信道少，而且有些没有管理权限，再加上与常规 350 MHz 系统相比，集群系统在应用中更加复杂，因此无法充分满足灭火救援需求4。设备不完善的问题对于消防救援工作有不利影响，且结合地下建筑环境的特殊性，其影响力还会进一步放大，因为现代地下建筑结构愈发复杂，一旦发生火灾等灾害事故，事态就会快速朝复杂化、大规模化方向演变。这种现象本身就会导致地下灭火救援工作难度增大，加之设备不完善等问题影响，相关灭火救援工作步履维艰，极大地影响了效率与质量。2.2 屏蔽和干扰问题影响严重地下建筑环境之所以容易形成“通信盲区”，很大程度上就是因为其天然存在极大的通信屏蔽和干扰问题。地下建筑一般位于地下 10 30 m左右的岩土层当中，与地面有一定距离，彼此间存在较大的间隔，而通信基站或其他设施都建立在地上，难以覆盖地下环境，且即使范围足够大，也会因为岩土层对信号的天然屏蔽而无法覆盖。该问题在目前无法直接解决，故干扰问题对地下建筑消防通信造成了严重影响。同时，如果地下建筑环境发生火灾，在环境相对封闭的情况下，火灾引发的烟气难以排除，并在空间内蓄积，这也会干扰相关感应设备的正常运行。另外，现场温度会大幅增高，温度产生的热量同样会对通信造成干扰。在地下灭火过程中，大量人群的骤然迅速流动带来的手机信号干扰等，也会导致基于公网的图传设备和集群电台等发生掉线、延迟或者卡顿等问题5。2.3 地下通信技术有待改善当前，消防通信的三级组网方式虽然为地下建筑通信提供了强有力支撑，但因为通信干扰问题的2022年第46卷第12期147Communication ElectroacousticS通 信 电 声通 信 电 声存在，地下通信技术有必要得到改善。首先，三级组网方式中，地下建筑消防通信依赖常规无线通信网络。这种网络本身的抗干扰能力不强，因此无法应对地下建筑封闭环境本身及其他因素的干扰影响，容易出现信号丢失、信号过弱等类似问题，不利于消防通信的稳定性需求。其次，通过三级网进行高频信号通信时，信号必须越过上部岩土层才能与另一端接触，但经过岩土层时信号会被大幅削弱，所以绝大部分情况下信号都无法顺利传达到另一端，普遍存在通信延时、信号不完整、杂音等问题。在此基础上，如果发生火灾，将不能及时反馈至指挥人员，容易导致灭火救援通信困难、命令下达不畅等问题，这对消防人员本身安全以及灭火救援效率都有影响。最后，现有地下建筑无线通信技术的覆盖范围比较小，所以在部分情况下会出现无法通信的情况。该情况一旦发生，相关人员容易产生恐惧心理，发生失联情况，容易造成人员伤亡。为了确保网络通信畅通，相关设施在建设时可能有部分线路暴露在外，若发生火灾，可能导致线路受损，影响地下无线通信系统运行。值得一提的是，针对三级组网的各种问题，相关领域提出过用集群网的方法解决。理论上，集群网能提供专属通信通道，故通信效率、稳定性更好。但实际情况中，集群网的建设需要大量的资金作为支持。地下建筑复杂且面积较大，受限于投入成本较大，集群网尚未在地下组网中普遍使用。3 地下建筑消防通信优化方案3.1 完善相关通信设备地下建筑消防通信设备建设要遵从有线、无线相结合的原则进行，不仅要满足消防通信常规需求，还要兼顾应急通信等方面的需求。根据这一要求，理论上，地下建筑通信设备在数量上应当足够多，以便扩大覆盖范围，确保火灾等事故发生后能及时覆盖地下建筑的所有角落。这说明地下建筑通信对设备的需求较高，如何满足其需求，是一个难题6。设备不完善对于地下建筑消防通信有极大的影响，因此该问题必须解决。对此，政府及相关领域部门应当加大资金投入，充分按照实际情况所需引入先进的通信设备以弥补不足。同时，政府部门应提出有关政策与相关要求，保障地下建筑消防通信设备齐全。其他角度上，政府部门还要紧跟现行法律法规，对地下建筑建造过程进行监督、审查，过程中将地下建筑消防通信设备完善程度作为重点考量指标，对于设备不完善的项目要及时处理，并且紧贴城市消防相关工作的通信需求，对地下建筑消防通信设备建设提出指导建议。除此以外，出于地下建筑消防通信效率、质量考虑，在设备建设中不能只关注横向通信上的设备种类，也要重视纵向通信上的设备性能。着眼于此，设备建设过程中，建设方应当积极引入先进设备，依靠此类设备的优秀性能，使得消防通信更加便捷、及时、有效。例如，可以考虑在地下建筑消防通信设备建设过程中引入空气波技术。该项技术是新型的数字化无线通信技术，相关设备性能良好，具有较强的抗干扰能力，通信效率等方面也有良好表现。依靠该