第三代移动通信技术在消防工作中的应用

2010-02-15李孟陈曦中国人民武装警察部队学院研究生队065000

中国科技信息 2010年7期

李孟陈曦中国人民武装警察部队学院研究生队 065000

1 3G技术简介

1.1 什么是3G

3G，全称为3rd Generation，中文含义就是第三代数字移动通信。1995年问世的第一代模拟制式手机只能进行语音通话；1996到1997年出现的第二代GSM、TDMA等数字制式手机便增加了接收数据的功能，如接受电子邮件或网页；第三代与前两代的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够在全球范围内更好地实现无缝漫游。

1.2 3G技术标准

国际电信联盟在2000年5月确定W-CDMA、CDMA2000、TDSCDMA以及WiMAX四大主流无线接口标准，写入3G技术指导性文件《2000年国际移动通讯计划》。CDMA是码分多址的英文缩写，是第三代移动通信系统的技术基础。CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。

1.3 3G技术在中国

2009年1月7日14:30，工业和信息化部为中国移动、中国电信和中国联通发放3张第三代移动通信(3G)牌照，此举标志着我国正式进入3G时代。其中，批准中国移动增加基于TD-SCDMA技术制式的3G牌照，中国电信增加基于CDMA2000技术制式的3G牌照，中国联通增加了基于WCDMA技术制式的3G牌照。

2 3G技术与消防

从20世纪50年代的有线电话报警，火场上依靠口喊、吹哨进行指挥。到当今大、中城市已建成以计算机为中心的消防通信调度指挥中心，消防无线通信三级组网，火警辨识、出动方案自动生成、数字录音录时、车辆跟踪定位、车辆状态管理、大屏幕图像文字信息显示、高层瞭望图像监视传输等高新技术大量应用[2]。可以说，每一次通信技术的进步都为消防通信领域提供了发展空间。

2.1 图像监控、传输与视频会议

随着经济社会的发展，火场（灾害现场）情况也越来越复杂。将火场（灾害现场）情况实时地、全面地传递给指挥员和指挥部，为指挥员、指挥部做出科学的决断，从而使灭火战斗（抢险救援）以最小的代价取得胜利。

现有的消防图像监控方法，通常有城市高层图像监控、重点单位楼宇图像监控以及现场摄像、照相等。传输方法有有线（光纤）传输、微波传输、卫星传输等手段。以上这些手段虽然有实时性、可靠性高的优点，但是设备成本与维护费用较高，不适用于一般单位和经济欠发达地区使用。

利用3G技术代替以上传输手段，同时将3G模块嵌入录音录像设备，便于固定安装和携带，免去了大量传输设备的物料投入和相关设备租用、维护费用，大大降低了设备成本，使一般单位、临时消防安全保卫场所、经济欠发达地区使用成为现实。不但可以实现使用单位的自我监控、消防指挥中心远程监控，还可以在发生灾害时，不仅实现灾害现场指挥部和各级指挥中心的“条式”实时通信指挥体系；还可以实现“块式”的跨区域互联互通，使身处异地的灭火救援专家及时“参与”到灭火救援中去。

各级消防部队平时召开电视电话会议，通常利用公安机关电视电话会议系统，这个系统的末端为区县级公安机关。那么要求全体官兵参加的会议，就要劳师动众地将全辖区大中队官兵集中到一起，这样一来就给执勤战备工作带来困难，同时给安全防事故工作带来隐患。目前已有部分省份给各级消防部队安装或准备安装视频会议系统，手段不外乎利用现有公安信息网或单独铺设消防信息网作为信号传输网络，前期投入和后期维护的费用无疑是巨大的，这就给经济欠发达区县带来困难。同时这个方案也不适用于偏远单位。

利用新兴3G技术，可在不具备安装独立有线视频会议设备条件的区县消防大中队，安装简易设备。在联通有视频头、话筒，以及显示器和音箱的计算机上安装3G网卡实现无线上网，再通过运营服务商与上述专门有线网络的网关链接，由于3G网络在室内传输速率可达2Mbps，就可完全满足视频会议的需要。

2.2 报警定位与车辆监控

上文提到的大中城市开发的以计算机为中心的消防通信调度指挥中心，配备有数字时分程控交换机，接入数字中继，实现主叫号码、单位、地址及相关地理信息的自动显示。但这个只能通过固定电话实现，且定位精度不高。现在移动电话普及程度极高，人们本能地更愿意利用随身移动电话进行快速报警。但由于指挥中心往往要反复与报警人沟通才能确定起火地点，甚至由于报警人的口误或接警员理解失误，使消防队出警地点错误的现象也屡见不鲜，这显然就会造成了贻误战机。中国移动目前已经开通的TD-SCDMA网络，由于采用智能天线和终端同步技术，从而使单基站定位成为现实。无线运营商可以向指挥中心提供呼叫者位置经度和纬度的估算值，再与消防GIS系统连接，这样就能直观地显现报警人的位置，以确保在最短的时间内有效派出警力实施援救。

近年来，随着消防部队担负的社会任务加重，消防部队社会地位也日益提高。如何有效履行使命同时避免发生各类安全事故，不辜负广大人民群众的期望？用好、管好消防部队各类车辆是非常关键的一点。消防执勤车辆安装3G模块后，可以有效定位，实现指挥中心的监控和调度；同时与车载GIS系统连接，使随车指挥员、驾驶员选择高效行使路径，第一时间达到火灾现场实施救援。行政车辆安装3G模块后，上级机关可以有效对其监控，同时将时效延伸到八小时以外，对各类各级尤其是小、散、远、直单位车辆实施全天候、无缝隙监控，可有效杜绝车辆安全事故的发生，有利于官兵自律。这是因为中国移动运营的TD-SCDMA系统能够提供单基站更为精准的信源定位（包括波达方向和时延估计）。而且，不需要增加额外的GPS模块（比较GPS技术，TD-SCDMA系统降低了定位时间，同时克服了GPS技术在车库、隧道等场所无法定位的缺陷），这样在节约成本、简化设计的同时提高了系统的安全性，而且定位的速度更加迅速，定位精度更加准确。

3 目前存在的一些问题的解决途径

3G相比于2G在传输速率上有很大的提升, 其无线传播特性特别是建筑物穿透特性却较差, 网络部署后, 原来系统中室外基站可以覆盖到的很多室内区域将成为盲区。上文提到的各类应用均会或可能会在建筑物内部发生，因此能够提高室内覆盖范围和服务质量的接入技术决定了消防工作有效利用3G技术的程度。

飞蜂窝（Femtocell）是可以参考解决室内覆盖问题的一种技术手段[3]。Femtocell使用IP协议，通过用户已有的ADSL、LAN等宽带电路连接，远端由专用网关实现从IP网到移动网的联通。它的大小与ADSL调制解调器相似，具有安装方便、自动配置、自动网规、即插即用的特点。它具有1个载波，发射功率为10～100毫瓦，覆盖半径为50～200米，支持4～6个活动用户。

当用户处于地下建筑，如隧道、地铁等，可考虑采用泄露电缆。在隧道中，移动通信用的电磁波传播效果不佳。隧道中利用天线传输通常也很困难。所以，关于露缆的研究也就应运而生。泄露电缆是一种具有特殊结构的同轴电缆，其外导体上沿长度方向周期性地开有一定形状的槽孔，所以又称为开槽电缆。横向电磁波通过同轴电缆从发射端传至电缆的另一端。通过同轴电缆外导体上所开的槽孔，电缆内传输的一部分电磁能量发送至外界环境，同样，外界能量也能传入电缆内部，从而实现无线移动通信。