1.引言
近年來,為滿足滅火救援的需要,消防部隊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,隨著我國經濟社會飛速發展,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,消防滅火搶險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、點線式作戰向縱深、立體作戰轉變,給指揮調度和應急通信工作提出了新要求。特別是在“5.12”汶川大地震中,由于有線通信和公眾移動通信網全部中斷,消防部隊現有的無線通信手段根本不能滿足各級指揮機構和救援隊伍之間指揮調度和應急通信的需要,大大降低了整體作戰指揮效能,從而降低了部隊整體救援能力。為適應滅火和應急救援新形勢、新任務的需要,特別是新修訂《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,消防部隊急需通過科學配置和資源整合,大力加強應急通信能力建設,實現消防部隊在重特大災害事故,特別是在跨區域、長距離、大范圍特大災害或戰爭中造成基礎通信、電力等設施損毀、中斷等極端情況下,快速建立消防部隊獨立的、垂直的、自上而下的通信應急指揮網,以切實提高消防部隊應急救援處置能力。2009年以來,部消防局以公安部黨委加強“三項”建設為契機,決定構建以衛星通信專網為主,公用衛星電話、短波通信、超短波通信等為輔的消防部隊應急通信系統,并在信息化建設項目中全面開始實施。當前,在應急通信系統中,無線短波通信是消防部隊應用最少的一種通信手段,不為廣大消防官兵所熟知,但它具有獨特的通信優勢,無論其它哪種通信方式,其抗毀能力和自主通信能力都不能和短波通信相比。現結合有關通信和消防知識,淺談無線短波通信技術及其在消防部隊救援中的幾點應用。
2.短波通信及其傳播方式
短波通信按照國際無線電咨詢委員會(CCIR)的劃分是指波長在10m~100m,頻率為3MHz~30MHz的電磁波無線通信。由于短波通信的特點,長期以來,短波通信始終是軍事指揮的重要手段之一,一直被廣泛地應用于外交、氣象、郵電、交通等各個部門,用以傳送圖像、數據、語言、文字等信息。短波通信是無線通信的基礎,盡管目前無線通信新技術不斷涌現,但是,短波通信自身所擁有的優勢和長處,在國際通信、防汛救災、海難救援及軍事等領域依然發揮著重要作用。短波通信中主要通過三種傳播方式進行通信:
2.1地面波傳播。 地面波是沿著地球表面傳播的波,它沿著半導電性質和起伏不平的地表面進行傳播,一方面使電波的場結構不同于自由空間傳播的情況而發生變化并引起電波吸收,另一方面使電波不像在均勻媒質中那樣以一定的速度沿著直線路徑傳播,而是由于地球表面呈現球形使電波傳播的路徑按繞射的方式進行。
2.2天波傳播。 天波傳播是經過地面上空40~800公里高度含有大量自由電子離子的電離層的反射或折射后返回地面的電波傳輸方式。天波是短波的主要傳播途徑,可實現長距離的傳播,短波信號由天線發出后,經電離層的多次反射,傳播距離可以由幾百公里達到上萬公里,且不受地面障礙物阻擋。在天波傳播的過程中,路徑衰耗、大氣噪聲、時間延遲、電離層衰落、多徑效應等因素,都會造成信號的畸變與弱化,影響短波通信的效果。
2.3直接波傳播。 直接波是從發射天線到接收天線之間,不經過任何發射,直接到達,電波就象一束光一樣,所以有人稱它為視線傳播。
3、短波通信特點
與衛星通信、有線等通信手段相比,短波通信有許多顯著的優點,主要表現在:(1)短波通信無需建立中繼站即可實現遠距離通信,通信距離最遠可達上萬公里;(2)短波通信元器件要求低、技術成熟、制造簡單、設備體積小、價格便宜,使用中不支付話費,建設和維護費用低;(3)設備簡單,目標小、架設容易、機動性強,即使遭到損壞也容易修理,由于其造價相對較低,可以大量裝備,因而系統頑存性強 (4)電路調度容易,靈活性強,可以使用固定設置,進行定點固定通信,也可背負或裝入車輛,實現移動中的通信。這些優點是短波通信被長期保留、至今仍被廣泛應用的主要原因。同時,短波通信也存在著一些明顯的缺點:(1)信道擁擠、頻帶窄;(2)短波的天波信道是變參信道,故信號傳輸不穩定;(3)大氣和工業無線電噪聲干擾嚴重;(4)天線匹配困難。
4、短波通信在消防部隊應急救援中的應用
4.1野外長時間搜救。在野外縱深的山區、戈壁、海洋等地區有人員被困和災難事故需要救援時,超短波覆蓋不到,可啟用短波應急通信。與衛星通信相比,短波通信不用支付話費,運行成本低,很適宜消防部隊指揮通信。
4.2 地震救援。當有特大地震災害事故時,有線固定通信和無線移動通信全部中斷的緊急情況下,由于現場救援單位較多,經常出現衛星通信信道被眾多現場同類設備擠占,通信不暢,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。消防部隊可利用短波通信機動靈活、傳輸距離遠、堅固耐用、快速組網的特點及時組建設通信應急指揮系統,開展救援工作。
4.3戰爭壯態。1980年2月,美國國防部核武器局(Defense Nuclear Agency)在一份報告中提出:“一個國家,在遭受原子彈襲擊后,恢復通信聯絡最有希望的解決方法是采用價格不高,能夠自動尋找信道的通信系統--短波通信系統。”在戰爭中,一切有線、無線通信網絡都可能受到破壞,衛星也可能受到攻擊失去通信,短波通信是唯一不受網絡樞鈕和有源中繼體制約的遠程通信手段,因為在短波傳播方式中,天波是主要傳播方式,其傳播方式主要依靠具有天然的不易被“摧毀”的“中繼系統”--電離層(大氣層中)進行的。所以,在戰爭狀態下,消防部隊可以利用短波通信快速組建通信應急指揮系統。
4.4其它巨大自然災害。其它巨大自然災害造成通訊、交通、電力中斷,災區骨干光纜,交換機,蜂窩基站大量癱瘓的情況下,可利用短波通信設備電源保障方便快捷(只要有電瓶或小型發電機),簡單架設就能夠實現通信的特點,保障通信聯絡暢通以實現部隊開展救援工作。
4.5車輛實時監控。根據消防部隊信息化建設要求,部隊所有車輛都要安裝GPS全球定位系統,對部隊車輛實時監控,而監控系統通常由三大部分組成,即監控中心、車載移動單元和通信網絡,通信網絡可采用單頻點短波通信方式,此種通信方式系統結構簡單、受控性好、投資少,還能充分整合已有設備和資源,系統運行穩定、可靠、修改方便,同時,達到在城市及山區均能獲得滿意的監控效果。可以克服依靠衛星通信服務費昂貴,市區效果不好,有盲區;也可克服使用公網GSM、CDPD通信方式缺點(監控范圍和覆蓋程度取決于公網的建設情況,不受用戶左右,如果要提高通信速度,還要在電信部門增設專用服務器和交換設備等)。
5.結束語
隨著微型計算機、移動通信和微電子技術的迅速發展,短波通信技術有了新的突破性進展,出現了實時選頻、自適應、跳頻、差錯控制、多載波正交頻分復用(OFDM)調制及軟件無線電等新技術,使短波通信很好地彌補了它的缺點,促使短波通信的設備更加小型化、更加靈活方便,進一步發揮了短波通信設備簡單、造價低廉、機動靈活等優點。相信,短波通信必將在應急通信、抗災通信、特別是在消防部隊跨區域、長距離、大范圍特大災害救援中發揮更重要、更廣泛的作用。